4.4.3 固井射孔与大口径填砾成井工艺回灌效果

更新于 2026年10月10日 版权声明
4.4.3 固井射孔与大口径填砾成井工艺回灌效果

天津TGR-26D回灌井和天津TGR-28回灌井均采用固井射孔成井工艺,天津DL-25H回灌井采用大口径填砾成井工艺。搜集了这三眼地热井成井资料和回灌数据,对比分析了固井射孔与大口径填砾成井工艺的效果。

1.天津TGR-26D固井射孔工艺回灌效果

天津市滨海新区馆陶组回灌井具备射孔成井条件,该井采用了二开射孔成井工艺。

(1)井身结构及钻井液控制

①井身结构

井身结构为二开成井,先采用直径为444.5mm的钻头进行一开钻进,钻至井深400m处,停钻。随后下入ϕ339.7mm/壁厚9.65mm/钢级J55的表层套管400m,对应井深为0~400m。固井后采用直径为311.2mm的钻头钻进至2105m处,完钻。测井后下入ϕ244.5mm/壁厚8.94mm/钢级J55的技术套管,对应井深为364.86~2105m,与直径为339.7mm的表层套管重叠35.14m。该井井身结构示意图见图4-11。

图示

图4-11 天津TGR-26D回灌井井身结构示意图

②钻井液控制

天津TGR-26D回灌井采用水基聚合物钻井液体系,其性能参数见表4-9。该钻井液漏失量、黏度、含砂、润滑性等方面性能稳定。

表4-9 天津TGR-26D回灌井钻井液基本情况

图示

(2)井下物探测井及射孔作业

钻井施工至孔底后,扩孔前先进行物探测井分析,确定过滤器的位置。测井解译成果见表4-10,选取起止深度为1868~1878m,1890~1902m,1926~2000m等的几处射孔,射孔选用ϕ102mm枪/ϕ12.7mm弹,单射15孔/m,取水层总厚度为96m。

表4-10 天津TGR-26D回灌井测井解译成果表

图示

(3)回灌试验

试验自2011年3月11日开始,至2011年3月31日结束,分五组进行,累计回灌498h、回灌量为38249m3,24h水位恢复。回灌前静水位埋深为128.27m。回灌试验数据见表4-11,回灌试验历时曲线见图4-12。

表4-11 天津TGR-26D回灌井回灌试验数据

图示

图示

图4-12 天津TGR-26D回灌井回灌试验历时曲线

2.天津TGR-28固井射孔工艺回灌效果

天津TGR-28井的地层岩性、热储条件与天津TGR-26D比较相似,并且同样选择了二开射孔成井工艺。

(1)井身结构及钻井液控制

①井身结构

井身结构为二开成井:井深0~400m的孔径为444.5mm,套管直径为339.7mm,井深400~1891m的孔径为311mm,套管直径为244.5mm,技术套管规格为ϕ244.5mm×8.94mm,对应井深为375.42~1891m,与直径为339.7mm的表层套管重叠32.45m。该井井身结构示意图与图4-11类似。

②钻井液控制

天津TGR-28回灌井,二开裸眼井段长,钻遇泥岩较多,在各井段的施工中配制的钻井液基本情况如表4-12所示。

表4-12 天津TGR-28回灌井钻井液基本情况

图示

(2)井下物探测井及射孔作业

天津TGR-28回灌井成孔后进行物探测井,测井解译成果见表4-13。选取起止深度为1646~1660m、1664~1680m、1684~1698m、1722~1734m、1742~1773m等的几处进行射孔作业,射孔段总厚度为87m,孔隙度为26.60%~34.77%,渗透率为504.27×10-3~1576.3×10-3μm2,泥质含量为7.94%~20.22%。射孔选用ϕ102mm枪/ϕ12.7mm弹,单射15孔/m。

(3)回灌试验

试验自2011年6月6日开始,至6月20日结束,分四组进行,累计持续回灌305h,累计回灌量为27047m3。回灌前静水位埋深为103.18m。回灌试验数据见表4-14,历时曲线见图4-13。

表4-13 天津TGR-28回灌井测井解译成果表

图示

表4-14 天津TGR-28回灌井回灌试验数据(https://www.daowen.com)

图示

图示

图4-13 天津TGR-28回灌井回灌试验历时曲线

3.天津DL-25H大口径填砾工艺回灌效果

天津DL-25H回灌井采用了大口径填砾的成井工艺,增大过水断面面积,提高可回灌性,确保回灌可持续进行。

(1)井身结构及钻井液控制

①井身结构

井身结构为二开成井:井深0~346.18m的孔径为660mm,套管直径为339.7mm;井深346.18~1362.39m的孔径为460mm,套管直径为219.1mm;技术套管规格为ϕ219.1mm×8.94mm,对应井深为346.18~1362.39m,与直径为339.7mm的表层套管重叠43.58m。该回灌井井身结构示意图见图4-14。

图示

图4-14 天津DL-25H回灌井井身结构示意图

②钻井液控制

在明化镇组地层采用优质钠土钻井液,在其他地层采用自然造浆方式。

钻井液参数(黏度测量均采用马氏漏斗)如下:

a.开孔:密度1.05~1.15g/cm3,黏度30~45Pa·s,失水<8mL,pH 9~10;含砂量<0.5%;

b.扩孔:密度1.10~1.15g/cm3,黏度30~40Pa·s,失水<8mL,pH 9~10;含砂量<0.5%。

(2)井下物探测井及过滤管位置选择

天津DL-25H回灌井成孔后进行物探测井,测井解译成果见表4-15。依据测井结果选择过滤管位置,见表4-16。

表4-15 天津DL-25H回灌井测井解译成果表

图示

续表

图示

表4-16 天津DL-25H回灌井过滤管位置

图示

(3)填砾与止水

①围填砾料能增大过滤器及其周围有效孔隙度,减少地下水流入过滤器的阻力,增大回灌量。填砾时采用动水填砾,能有效防止砾料膨堵;该回灌井共用砾料25m3,均选用粒径为2~5mm的均质圆形优质石英砂砾料,投砂面高于最上部过滤器约40m。

②为了隔离钻孔所贯穿的透水层或漏层带,封闭不可用含水层,要进行止水作业。选用黏土球和红土止水,在过滤器顶板以上40m时要投入黏土球止水,黏土球直径为25~30mm,投入高度不低于100m,共用黏土球约13m3,然后填入红土至井口。

(4)回灌试验

回灌试验自2010年11月24日开始,至12月6日结束,分四组进行,历时286h,累计回灌量为14536m3。回灌前静水位埋深为97.47m,对应液面温度为40℃。回灌试验基本数据见表4-17,历时曲线见图4-15。

表4-17 天津DL-25H回灌井回灌试验数据

图示

图示

图4-15 DL-25H回灌井回灌试验历时曲线

4.成井工艺与效果分析

对比天津市新近纪馆陶组热储对不同热储沉积环境的区域选用适宜的成井工艺,应用于三处回灌示范工程(表4-18),发现:

(1)针对天津TGR-26D回灌井附近区域热储渗透性好、胶结程度较高的地质特征,应用射孔成井工艺,回灌试验的最大可灌量为114.5m3/h,射孔工艺的应用取得了成功。

(2)天津TGR-28回灌井借鉴了天津TGR-26D回灌井的成井工艺,验证了射孔工艺在成岩性高、胶结程度好的砂岩热储层回灌井中应用的可行性。

(3)针对天津DL-25H回灌井附近区域地热地质特点,采用一开成井扩孔、大口径填砾成井工艺,试验最大可灌量达101.9m3/h。

综合上述回灌井的回灌效果,可知大口径填砾成井工艺及射孔成井工艺均可提高回灌效果,对于两种成井工艺均适用的砂岩热储区,回灌井采用射孔成井工艺比大口径填砾成井工艺具有更好的回灌效果。

表4-18 天津砂岩热储回灌示范工程技术总结

图示

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