一次下套管固井完井工艺技术在辽北地区地热井的应用

林永江

【摘要】在研究本区地层岩性的基础上，试验摸索了一次下套管完井固井完井工艺，通过4口井的试验，证明该工艺完全适用于本区地热井的完井。为地热井完井提供了一套新的完井工艺技术。

【关键词】地热井；下套管；完井；固井

引言

地热是来自地球内部的一种能量资源。地球上火山喷出的熔岩温度高达1200℃～1300℃，天然温泉的温度大多在60℃以上，有的甚至高达100℃～140℃。这说明地球是一个庞大的热库，蕴藏着巨大的热能。地热能是一种清洁能源，是可再生能源，其开发前景十分广阔。

通过对辽北地区地层条件、构造条件、地热资源生成条件、地温场特征的综合分析，在有利区的断层附近，具有生热和热储层的有利条件，是本区地热资源赋存的有利地区，结合以往生产资料，认为本区地热资源具有良好的开发前景。

由于常规地热井完井工艺一般采用三开钻井方式，每层套管都需要进行固井，候凝，钻塞，因此造成钻井施工周期较长。另外每层套管之间需要专用的套管悬挂器悬挂套管。增加施工难度和施工成本。为此，在研究本区地层岩性的基础上，试验摸索了一次下套管完井固井完井工艺，通过4口井的试验，证明该工艺完全适用于本区地热井的完井。为地热井完井提供了一套新的完井工艺技术。

1.辽北地区地质特征

1.1地层

内自下而上出露的地层有：前震旦系（АnZ）；中生界白垩系阜新组、孙家湾组；新生界第四系地层组成。

1.2地质构造

本区位于阴山纬向构造带与新华夏系第二沉降带交接复合部位，含煤盆地为断陷构造盆地，总体呈北北东向展布，為一东缓西陡的不对称向斜构造。盆地西缘主干断裂矼屯断裂控制着煤田的生成和展布。断裂构造经历了两次较显著的构造运动，一是燕山期新华夏构造成为控制铁法煤田主导构造体系；二是喜山期，使燕山期新华夏构造运动在本区的活化。既而产生了一系列断裂、褶皱等构造，断层皆为高角度正断层，沿裂隙多有火成岩侵入为第三系辉绿岩，产状为岩床。据矿井观测资料，煤炭采掘一旦遇到这期火山岩，矿井涌水量会突然增大。

1.3地温场特征

根据1985年大兴井田地质勘探7个钻孔地温梯度测试成果，恒温带平均深度29.17m，温度11.2℃，地层地温梯度变化在3.3～4.04°C/100m。属地温异常，说明区内具有地热资源生成的地质背景。

1.4热储及盖层

据本区地层岩性及其组合关系，应用地热地质理论分析得知，构成工作区热储及盖层的地层有：（盖层为白垩系孙家湾组、阜新组中上部地层及第四系地层，热储为白垩系阜新组底部砂砾岩及前震旦系古风化壳。

（1）盖层。白垩系孙家湾组、阜新组中上部地层及第四系地层，在阜新组中下部发育一层稳定且较厚的砂泥岩层，岩性为粉砂岩、泥岩，导热性差，是良好的盖层，总厚度在800～1500m。

（2）热储层。由中生界白垩系下统阜新组底部砾岩及前震旦系古风化壳组成。具有地热热水富集储存的空间，其热储的埋藏分布均受岩性及地质构造控制。

2.地热井完井工艺

2.1常规地热井完井工艺

一般情况下，常规地热井的完井工艺主要是：

一开：表层套管，下入339.7mm套管，钻深50-100m，固井水泥返高到地面。

二开：下泵室套管，下入273.9mm或244.5mm套管，钻深400-800米，固井水泥返高的地面。

三开：下生产技术套管，下入177.8mm或139.7mm套管（含筛管等），钻深400-800-完钻井深。固井水泥返高到设计的位置。

由于每层套管都需要进行固井，候凝，钻塞，因此钻井施工周期较长。另外每层套管之间需要专用的套管悬挂器悬挂套管。增加施工难度和施工成本。为此，在研究本区地层岩性的基础上，试验摸索了一次下套管完井固井完井工艺，通过4口井的试验，证明该工艺完全适用于本区地热井的完井。为地热井完井提供了一套新的完井工艺技术。

2.2地热井一次下套管完井固井工艺

该工艺主要是在二开和三开后，将生产技术套管和泵室套管通过变径套管短节连接在一起，一次下入井内，通过分流固井套管浮箍装置，配合水泥伞，采用“上固下不固”的工艺进行固井，从而达到一次下套管完井固井的目的。具体完井工艺示意图见图1所示。

钻至设计深度后，通井循环泥浆正常后，按如下程序下入套管：

引鞋+筛管+套管（水泥伞）+分流套管浮箍+套管+变径套管短节+泵室套管+水泥头。

3.现场应用情况

表1给出了4口的应用情况。

该工艺在本区使用4口井，施工成功率100%，通过运用该工艺提高了钻井队的工作时效，缩短钻井工期10-15天以上，节约了钻井成本，经济效益明显。

4.小结

4.1在研究本区地层岩性的基础上，试验摸索了一次下套管完井固井完井工艺，通过4口井的试验，证明该工艺完全适用于本区地热井的完井。为地热井完井提供了一套新的完井工艺技术。

4.2该工艺主要是在二开和三开后，将生产技术套管和泵室套管通过变径套管短节连接在一起，一次下入井内，通过分流固井套管浮箍装置，配合水泥伞，采用“上固下不固”的工艺进行固井，从而达到一次下套管完井固井的目的。

4.3该工艺在本区使用4口井，施工成功率100%，通过运用该工艺提高了钻井队的工作时效，缩短钻井工期10-15天以上，节约了钻井成本，经济效益明显.

参考文献

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[3]关荣亮，孟凡彬，司长友，筛管顶部注水泥完井方法在地热井应用.《中国石油石油化工标准与质量》，2013年1期

[4]刘长生，辽河油田地热井工艺技术研究.《特种油气藏》，2009年12月