水泥灌浆在地热井中的应用

【关键词】 钻探，水泥灌浆， 地热井，应用分析

【摘要】 目前水泥灌浆隔水法在常规地质钻探中得到很好的应用，本文通过实际工作中将此方法很好的应用到地热钻进中，以弥补以往该类钻孔所采用海带或托盘止水法的不足。

在地热钻进中，由于孔经大，开孔钻进至基岩中后，需要下定向套管，目的是隔住松散层以防垮塌，保证往下的顺利钻进，还要防止地表水的侵入以免影响水质，就必须止水，止水可以用海带或托盘止水，而作为永久止水，还是灌注水泥可靠。下好定向管后，需换经钻穿隔热层，而后需下入第二层套管，下好套管后，作用是隔住松散层和冷水，以免渗入井内影響水温和水质，而第二层套管往往下得较深，为止住冷水的侵入，需在套管外经与孔壁的环状间隙间灌注水泥浆，以彻底克服地下水的压力。具体灌注程序如下：

一、清孔、换浆

1、先将孔内浓泥浆及孔内沉渣用粘度为30秒的泥浆排出孔外沉淀池中；

2、待孔内泥浆比重为1.1时，粘度接近30秒后，抽出泥浆池内泥浆将池壁池底残留泥皮及沉渣清洗干净。

二、计算出要灌注段的环状间隙容积和水泥用量和用水量

1、环状间隙容积计算（详见钻孔示意图）

V1环=

式中h1：上灌注段深度

D1：上灌注段钻孔直径

d1：套管直径

V1环：上灌注段容积m3

V2环=

V2环：下灌注孔段环状间隙容积（m3）

式中：D2——下灌注孔段钻孔直径

d2——下灌注孔段套管直径

h2——下灌注段深度

V总环=V1环+V2环

套管

h1（h2）

环状间隙

d1（d2） 套管

D1（D2）

环状间隙

钻孔示意图

2、计算水泥用量及用水量、替浆量、水泥浆体积。

①水泥用量计算

W水泥=V总环×m

②水用量计算

V水=

式中：W水泥——水泥用量，V水—水用量，

实际灌注应考虑水泵抽不到水泥浆的体积和损耗系数，这样算出的水泥及水用量就更准确，灌注误差就更小。

③替浆量

过去用水泵灌浆有两个问题易被忽视，一是当水泥用量较多和灌浆位置较深时，往往未等水泥浆送到不定灌浆位置边灌边提钻以致使水泥浆被孔内水（泥浆）所稀释；二是不注意钻具内替换水容积的计算，用过少或过多的清水压浆和冲洗钻具，使水灰比增大，甚至不能干固。

所以孔内灌浆时，压送水量必须保证压出的浆液返高与钻具内的浆液高度基本相一致，即灌浆的前锋与尾端基本上在一个水平上，以保证予灌孔段中浆液不会被稀释。并注意开始时提钻要慢，防止抽吸造成下部出现空穴。

根据经验，替浆水量计算公式如下：

V=V1—V2k（升）

式中：V——要求替浆量（升）

V1——钻具内容积加地面输浆管道容积之和。

V2——水泥浆体积，可根据下式计算

V2= Q（升）

式中 —水的比重

—干水泥的比重为3.1

m—水灰比

Q—水泥重量，kg

、 k—压水系数，根据不同规格及不同孔经环状间隙计算得

④禁止以水泵泵量和时间估计替浆量

三、下套管

在套管底管以上的第二根管内安设上单向灌注阀（如下示意图），底管打上花眼，井口套管灌浆处安设阀门。

四、根据前面第二节计算量配制出水泥浆

灌浆单向阀示意图

灌浆单向阀示意图

五、灌注

灌浆单向阀示意图

1、将配制好的水泥浆用高压泥浆泵送入井底。

2、灌完后，根据前面计算的潜浆量压入清水。

3、压完清水后为防止水泥浆由于停泵瞬间水泥浆压差回灌，应将套管灌浆口阀门立即关闭。

五、清洗机具

待水泥浆灌注完毕闭浆后，以灌注口阀门处取脱高压管，抽清水进行清洗洗，出的水不能让其流入孔内，然后清洗高压泵和其他水泥浆配制机具以及清洗泥浆池内的残水泥浆液。

我队在石阡中坝镇地热井钻井中就采用了上述方法灌注水泥浆孔深340.75m处，孔径口245mm，下套管Φ224mm，一次灌注成功。

参考文献

[1]李世忠.钻探工艺学 （上册） [R].地质出版社.1992

[2]曾祥熹、陈志超.钻孔护壁堵漏原理[R].地质出版社.1986

[3]刘广志.岩芯钻探事故预防与处理[R].地质出版社.1991

[4]苏延福.塔河油田深井先期承压堵漏技术探讨[J].西部探矿工程2009（21）

作者简介：石志生，男，1958-6，工程师，贵阳市，主要研究方向：地质钻探