大连马栏地区地热井施工工艺
2011-10-13赵英凯田忠福
盛 春，赵英凯，田忠福
(东北煤田地质局103勘探队， 辽宁辽阳市 111000)
大连马栏地区地热井施工工艺
盛 春，赵英凯，田忠福
(东北煤田地质局103勘探队， 辽宁辽阳市 111000)
大连马栏地区地层条件复杂，在地热井施工过程中，出现钻井轨迹变化较大、钻具上提困难、孔漏等现象，通过采取塔式钻具防斜、在泥浆中加入润滑剂，解决了钻具上提的困难，采用锯沫泥浆静止堵漏方法解决孔漏的问题。
地热井;施工工艺;施工设备;堵漏
地热资源是新能源中一种越来越受到人们关注的清洁能源，它可以广泛地用于发电、供热、旅游等行业。大连马栏地区为开发利用地热资源，设计了深3500 m的地热井。但该地区地层条件复杂，且孔径大，施工遇到一定困难。本文总结了在该地区地热井的施工工艺，以期为以后在该地区或类似地层中施工地热井提供一定的参考。
1 地层情况及特点
钻探揭露桥头组地层上部为灰色石英岩与深灰色板岩互层，中部为深灰色板岩，绿灰、深灰色板岩夹灰褐色灰岩，下部为大套灰白色石英岩夹薄层灰褐、深灰色板岩、千枚岩，底界深1400 m;长岭组地层上部为灰绿、灰褐、褐黑色板岩，砂质板岩，灰绿色千枚岩，灰、灰白色变余石英岩、中砂岩，灰质粉砂、细沙岩呈不等互层，夹一层灰绿色辉绿岩，下部为灰、灰白色变余石英岩与变余互层。长岭组为本井较好的热储层段。
该井所在地层为一倒转背斜地层，地层呈西南走向225°，倾向东南，倾角为45°。地层倾角大，软硬互层，岩层破碎，板岩硬度6～7级，石英岩、石英砂岩硬度8～10级，施工过程中容易出现垮塌、井眼方位、轨迹变化复杂等现象，造成施工困难。
2 井身结构
如图1所示，该孔采用三开结构，一开0～30 m，井径为445 mm;二开30～500 m，井径311 mm;三开500～3500 m，井径215．9 mm。
0～30 m下入Φ377 mm护壁管;0～500 m下入Φ273 mm套管作为出水管及泵室管;500～3500 m下入Φ139．7 mm套管作为出水管及滤水管。
图1 井身结构
3 主要施工设备
钻井施工采用的设备主要有ZJ－45钻机1台，300GF－3X发电机1台，PZ12V－190柴油机3台，青州NBB－1300钻井泵2台，及密闭循环系统、钻井液净化系统、传动系统等配套系统。
4 钻井工艺
(1)钻井方法。首先采用3AΦ445 mm钻头从地表钻至30 m深，下入Φ377 mm的螺旋钢管;二开采用3AΦ311 mm钻头，钻至深500 m，下入Φ273 mm石油套管作为泵室管，用水泥固井至水泥浆返出地面;三开采用 3AΦ215．9 mm钻头，钻至深3326．18 m，下入Φ139．7 mm的石油套管作为出水管及滤水管。
(2)钻具组合。进入二开后，由于钻具搭配不当，在1500 m处，钻孔偏斜大，经重新组合钻具，采用塔式组合钻具，钻具组合为3AΦ215．9 mm钻头+Φ177．8 mm钻挺 7根 +Φ165 mm钻挺 8根+Φ127 mm钻杆，此组合的优点在于钻进时重心较低，能起到很好的防斜作用。钻进参数为:钻压50～80 kN，转速70 ～117 r/min，排量40 L/s。
(3)泥浆。该井由于地层岩性、倾角变化大，使井眼方位、轨迹变化复杂，钻具的重量在上提时增加了附加拉力，达到钻具重量的1倍，上提困难;在原有泥浆(双聚泥浆:膨润土、纯碱、HPAN、HPAM)的基础上，经过几次处理，加入石墨及液体石蜡等润滑剂后情况得到了明显的改善，最终使钻孔顺利完成。
(4)钻头选择。在板岩地层中选择了HJ517牙轮钻头，钻进效果好;下部地层主要以石英岩、变余石英岩、石英砂岩为主，硬度大，研磨性强，经过HJ517、637G、717G等几种钻头的对比，选用了717G钻头，缩短了施工工期，降低了钻井成本。
5 特殊情况处理
在钻进过程中共发生2次孔漏现象。第一次是在钻进至2570 m时，发现泥浆消耗异常。在反复往孔内注入泥浆，损失泥浆25 m3后，静止测得水位为40 m，说明漏失点有可能在上部。于是配锯沫泥浆进行堵漏，首先用泥浆泵将锯沫泥浆送至井底，但在运送过程中，因锯沫含量高、粘度大，锯末泥浆没到达井底泥浆泵就失去了推动能力，方案失败。于是决定将锯末泥浆从井口注入，静止堵漏，直至最后漏失泥浆仅0．5 m3为止，下钻返浆正常。
第二次漏失在钻进至3212 m时，采用第一次堵漏的方法进行堵漏，取得了很好的效果。
6 取得的经验
该地热井的施工，在地层条件复杂、设计孔深较深，钻孔方位、轨迹及井斜变化较大的情况下，经改进施工工艺，最终圆满完成施工任务。地热井出水量38 m3/h，水温46℃。取得了在复杂地层中施工地热井的经验:
(1)采用塔式组合，在基岩倾斜地层中施工大孔径地热井，能有效预防井斜;
(2)在钻井参数一定的条件下，合理选择钻头型号，能大大提高效率，降低钻井成本;
(3)由于地层岩性、倾角变化大，引起井眼方位、轨迹变化复杂，通过增加钻具上提时的附加拉力，并在泥浆中加入石墨及液体石蜡等润滑剂，使情况得以改善;
(4)在发生孔漏时，配备锯沫泥浆进行堵漏，由于锯沫泥浆粘度大，易使泵失去推力，故在堵漏时采用孔口注浆、静止堵漏的方法，取得了良好效果。
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2010－11－15)
盛 春(1965－)，男，辽宁辽阳人，工程师，主要从事水文地质及工程地质工作。
