坐封（悬挂）式下套管及固井工艺

2010-09-14宫如刚曹文忠王永全黄

地质装备 2010年4期

关键词：洗井固井水泥浆

宫如刚曹文忠王永全黄贵

（1.东北煤田地质局一O三勘探队辽宁辽阳 111000）

（2.中煤水文局第四水文队河北邯郸 056000）

（3.东北煤田地质局一○一勘探队辽宁铁法 112700）

坐封（悬挂）式下套管及固井工艺

宫如刚1曹文忠1王永全2黄贵3

（1.东北煤田地质局一O三勘探队辽宁辽阳 111000）

（2.中煤水文局第四水文队河北邯郸 056000）

（3.东北煤田地质局一○一勘探队辽宁铁法 112700）

本文通过对施工井完井工艺的探讨和研究，重点是下套管工艺和固井工艺，采用坐封下套管和分段固井工艺，很好地解决了套管悬挂及固井封闭非目的水层问题，解决了施工井施工的难题。

地热井完井下套管悬挂连接坐封固井

成圆山庄成功施工一口垂深3374m地热井，完井后井口水温46℃，水量986m3/d，该井是东北地区目前最深的地热井，由于地质条件的复杂性，完井后下套管及固井成为该井成功与否的关键。完井后组织相关的技术人员对该井经认真分析与研究，制订了一系列的施工技术方案，特别是在下套管技术方面，采取了泵室管与技术套管、滤水管悬挂式连接及分段固井工艺，将500mφ273mm泵室管、2800mφ139.7mm技术套管及滤水管顺利下入井内，并成功实施了分段固井，成井后各项技术指标均满足合同要求，受到业主好评。

1 地质条件

该井第四系由风化岩、灰岩、石英岩等组成，下部主要由粉砂岩、细砂岩、石英砂岩、辉绿岩等组成，该井取2000m以下含水层，由于该地区没有完整的地质资料，因此该井既是生产井又是探井，施工难度相当大。

2 设计要求

（1）设计井深3300m；

（2）出水温度45℃以上，水量800m3/d以上；

（3）套管要求：泵室管φ273mm，材质J55；技术套管φ139.7mm，材质N80；滤水管采用φ139.7mm技术套管为基管，钻φ16mm、密度为18%孔；

（4）含水层以上全部固井至井口。

3 钻井设备

选用ZJ－45型石油钻井设备，施工能力4500m。

4 施工工艺

一开选用φ445mm钻头，钻至50m，下入φ377mm套管固井。

二开选用φ311mm钻头，钻至500m，下入φ273mm、钢级J－55套管，全井固井。

三开选用φ216mm钻头，钻至3374m终孔，下入φ139.7mm技术套管及滤水管，500～2000m固井。井身结构如图1所示。

图1

再加工1只φ137.7mm技术套管坐封接头双母扣，扣型一反一正，与φ273mm坐封接头相匹配。

5 下管作业

5.1 下管工具和套管的准备

250吨φ273mm套管吊卡1副、扶正器10只、变径接头1只、大小头1只、250吨φ139.7mm套管吊卡1副、水泥伞5只、倒扣接头1只、上下逆止阀各1套、悬挂接头1只、φ139.7mm循环短节1根。

下套管前详细检查入井套管的内外径和弯曲度，用通径规逐根检查套管，然后进行丈量套管长度、编号、排序、尾管接引鞋，做好套管入井前的一切准备工作。

5.2 套管的连接、水泥伞及阻流环的位置

根据测井资料分析，从上到下共计有28段含水层，考虑到该地区的含水层情况和地层增温偏低的原因，经专家分析确定，决定取2000m以下含水层共18层，计400m。

（1）下管顺序

按排好的套管、筛管顺序逐根入井，在设计的位置上安装好上下阻流环、循环短节，正确位置安装好水泥伞。

（2）下套管方法的选择

地热井通常的下套管方法有：变径下管法——就是泵室管与技术套管用变径接头连接，下到位置后固井；重叠下管法——就是先下泵室管固井再下滤水管及技术套管，与泵室管重叠不少于20m（下钻具用倒扣接头与技术套管连接，下到设计位置），开泵憋漏地层，将水泥浆憋入地层后，开泵循环，将钻具与技术套管连接部分的水泥浆冲洗干净，候凝48小时后，倒开钻具起出。重叠法需要在含水层上部连接逆止阀和水泥伞，防止水泥浆进入含水层。

通过完井资料分析这两种下管方法均不可行，经研究决定采用第三种方法——坐封（悬挂）法下管，用钻具将套管及坐封接头下到设计位置后，上提1 m左右，开泵循环，畅通后准备固井。

图2

图3

5.3 固井

固井是地热井施工过程中的一个重要环节，按设计要求，将水泥浆注入套管和井壁环空，起到封闭上部含水层、固定套管的作用，是保证地热井出水量和温度的关键环节。水泥浆注完后，将套管下放到坐封器上坐实，倒开钻具开泵循环，替出多余的水泥浆。候凝48小时，扫塞。

5.4 洗井

为保证洗井质量，本井采用射流、活塞、化学药剂、空压机洗井和抽水，连续用空压机洗井9个台班后，达到了水清沙净，水流畅通，洗井任务完成。

洗井结束后，采用稳定流的方法进行单井抽水试验，抽水设备为（200QJ32－78/6）型抗高温深井潜水泵，下入井深400 m，抽水延续时间为300小时，分3个落程按自小到大顺序进行，每个落程差值均大于10 m，用计量表和流验箱进行流量控制，水温、水量等指标均满足设计要求，且水质达到了医用矿泉水的标准。