1、地质与勘探第卷 第期年月地质与勘探 . .收稿日期 修改日期 责任编辑陈伟军第一作者王培义(年 )男高级工程师现主要从事地热能开发技术研究工作 :. . 废弃井改造为地热井工艺技术研究王培义马鹏鹏刘金侠尚 磊周总瑛赵 伟(.国家地热能源开发利用研究及应用技术推广中心北京 .中国石化集团新星石油有限责任公司北京 .中原油田河南濮阳 )摘 要中原油田区域内废弃井共口经筛选可利用井有口根据这些废弃井不同的井身结构、水层位置、水泥返高等条件确定了针对性的选井选层方法和废弃井改造工艺方案配套研发优选了新型套管端部密封止水工具、套管鱼顶修复专用工具、套管切割方案和热储层酸洗方案形成了废弃井改造的完井工艺系
2、列技术和产能测试工艺技术开展了马古井现场改造实验成功实施了井口恢复、储层解堵和试水测试验证了改造方案和工艺配套技术的可行性和可靠性关键词 废弃井 地热井 改造 工艺技术中图分类号 . 文献标识码 文章编号 () . . (): . 前言年中原油田对东濮凹陷明化镇组下段、馆陶组、东营组的地热资源进行了评价评估表明东濮凹陷地热异常区域地热总资源. 折合标准煤约.亿吨可采资源量为 折合标准煤. 亿吨地热水资源量为. 折合标准煤. 亿吨总计有发电潜力地区地热资源总量为 折合标准煤. 亿吨可采地热资源量为. 折合标准煤. 亿吨(王宝玉林正良吴立进)由于中原油田拥有数量众多的废弃井从开发油气资源的角度看这
3、些井是废弃的但从开发地热资源角度看则会有新的经济价值(阚长宾等 . . )利用石油射孔等技术将废弃井改造为地热开采井或地热回灌井使废弃井得到二次开发使闲置的资源重新利用(阚长宾等林化岭)可以较少的资金投入产生较大的经济效益无疑会加快地热资源勘探开发和利用的步伐同时还具有潜在的社会经济效益和资源环境效益(卜宪标等 . ) 选井选层. 选井原则()选择离供热用户距离尽可能近的废弃井避免因供热路径长产生过多的热量损耗( . . )()井身结构完整有套管、技术套管和防砂设备等()选择注采井网完整、岩石孔隙率、渗透率相对较大的油田区块以满足大排量供暖的要求( . 甄华等 . )()尽量选择井身结构简单的
4、井作为生产井(常璐)()优选具有完善的油田生产数据(包括地层压力、地层温度、岩石孔隙度、渗透率等)和完善的注采井网系统区块的废弃井. 选层原则()收集油井测井、修井、射孔及各类有关资料分析后选好取水层段地质与勘探第期王培义等:废弃井改造为地热井工艺技术研究()优选完钻较深、地温梯度比较高的废弃井()优选裂隙发育或者砂体分布广泛且连通性比较好的废弃井. 选井分析及改造方案. 选定改造井经统计分析中原油田区域内废弃井共口经筛选可利用井有口根据选井选层原则结合单井资料分析初步选取最优废弃井口(马古、毛、春古)其中:马古井、春古井井筒处理难度小马古井钻穿奥陶系水层厚度大故选取马古井为最佳测试井其次毛井
5、井筒处理难度相对较大为便于认识储层故建议次选毛井春古井备选表 奥陶系选井统计表 序号井号井况条件井下井口井场建议毛空井筒套管头焊死井场、道路待完善可利用马古空井筒套管短节盲板东南离村米可利用春古空井筒套管短节盲板春古井南西处可利用马古井目前状况:()原始地层压力. 目前地层压力待现场实测()邻近对应连通油水井情况:无()硫化氢、二氧化碳等有毒有害气体情况:硫化氢无、二氧化碳. 、氮气. (根据该井中途测试天然气化验资料)()井下技术状况:空井筒如图. 改造工程方案()开工准备:根据施工要求对井场及进出井场道路井下整改、立井架做好施工准备()完善井口:对井口进行完善满足作业要求()压力恢复测试:
6、装存储式压力计测井口压力恢复()酸洗解堵:对目的储层进行酸洗解堵施工()测压力、温度梯度:配合钢丝作业对地层压力、温度进行测试()泵室改造及测试:根据井口溢流及前期资料分析若井口水量充足则改造泵室(如图)并图 马古井井身结构. 下潜水泵生产、测试若井口水量不充分则下电泵测试根据测试结果进一步分析论证是否改造泵室()完井:经测试资料解释分析后若有开采价值则按地热井口安装要求安装地热生产井口完井若无开采价值则按油田废弃井永久性封井要求进行封井图 井身结构改造. 改造工艺. 泵室改造工艺. 套管切割工艺主要用于将原井筒内的油层套管切割后取出以保证足够的空间下入潜水泵马古井优选了聚能切割工艺该工艺操作
7、简单、成本低缺点是套管切口不规则. 配套专用鱼顶修复工具在套管切割后下入专用鱼顶修复工具地面管柱加压和旋转依靠工具前端的引鞋段将套管预定收入工具内腔继续加压旋转通过工具内腔的硬质地质与勘探地质与勘探年合金本体对套管鱼顶进行磨铣修整直至鱼顶规则满足止水器下入为止专用鱼顶修复工具主要由引鞋段内壁对焊硬质合金的套铣段组成具体施工工艺如下:()工具下至鱼顶以上位置缓慢旋转下放管柱()将套管鱼顶引入套铣段内()套铣修鱼顶至满足止水工具下入为止. 封隔止水工艺套管切割完成后被切割套管井筒与相邻的外层套管之间的环空被联通为确保生产过程中的地热水不浸入、污染浅层的地表水同时保证地表水不流入井筒影响地热井的出水
8、温度根据止水密封的位置不同共研究设计了两套密封方案一是套管内密封式:密封工具两段遇水膨胀胶筒形式封隔器组成上段大直径胶筒密封表套下段小直径胶筒密封被切割套管内腔二是套管外密封式:密封工具为表套密封和被切割套管密封一体设计依靠工具前端的引鞋将被切割套管端部引入止水工具内部胶筒密封被切割套管外壁两种方案的示意图见图图 止水器. . 水层酸洗方案. 酸液体系筛选对. .段岩心进行了不同酸液体系的溶蚀实验分别为盐酸体系、土酸酸液体系、磷酸体系和有机酸酸液体系实验温度为反应时间实验结果如表综合考虑溶蚀率、缓速效果及成本选择溶蚀率适中的 体系表 马古岩屑溶蚀数据表 酸液体系溶蚀率()反应现象盐酸体系. .
9、反应速度较快无缓速作用土酸酸液体系. .反应产物中有生成易堵塞地层缓速酸体系. .溶蚀率过高易造成地层垮塌有机酸酸酸液体系. .反应时间时间较长缓速效果较好. 缓蚀剂筛选选择了前期应用效果较好的种水溶性酸化缓蚀剂考察其在 中的静态缓蚀效果实验按照酸化缓蚀剂技术要求(/ )执行实验温度为实验结果如表表 缓蚀剂实验结果 缓蚀剂缓蚀剂浓度()腐蚀速率(/ ). . . . . . . . . . .考察种水溶性酸化缓蚀剂在 中的静态缓蚀效果缓蚀剂、缓蚀剂的静态缓蚀效果均较好 .缓蚀剂(、)在室温及下配伍性试验表明:缓蚀剂在高温下易产生油状物堵塞地层与体系不配伍最终优选缓蚀剂. 处理剂用量设计处理剂用
10、量设计见表表 处理剂用量设计 液体名称用量/ 配制主体酸配好稀释后拉至井场后置液 的活性水主体酸主要组分:缓速酸表活剂铁离子稳定剂有机溶剂缓蚀阻垢剂防膨剂. 测试方案. 井筒压力、温度测试安装防喷管下入测试工具串至按测试地质与勘探第期王培义等:废弃井改造为地热井工艺技术研究要求录取压力温度参数钢丝作业标准工具自上到下为:钢丝绳帽 . 钨钢加重杆 .压力计导锥. 试水方案()试水管柱组合自上而下为:. 油管压力计托筒变扣接头潜水电泵()()地面流程考虑该井井口压力低因此选用简易型地面测试流程满足测试、放喷、温度(压力)以及流量的监测需要流程设计示意图见图试过程中现场采用变频调节水量为保证水量计量
11、准确现场采用三种方式进行计算:一是采用流量计计量二是采用标准放喷池水位高度计算三是采用一定容积的容器进行计量现场测试过程中产量高于 / 采用双套流量进行计量地面流程安装压力计托筒(内置压力计)实现井口压力、温度的连续监测定容积计量器管线出水口要求放喷口离地面.放喷方向朝下图 马古井地面测试流程. ()试抽为了获取回压试水最大排量数据保证回压试水测试工作制度合理在回压测试前进行试抽并做好计量工作在现场试抽过程中如果未达到稳定则进入回压试水阶段()回压试水测试过程分为个工作制度待一个工作制度流量、液面稳定后进入下一个工作制度流量和液面波动范围小于视为稳定每个工作制度稳定后在地面取水样每个试水制度过
12、程中连续监测地面压力、流量、温度、泵吸入口上方流动压力及对应温度并录取相关资料()试水动液面监测设计通过一种新型的采用回声测深原理自动测试套压、液面连续变化的仪器测试过程在计算机控制下定时发声采样密度预先在操作面板设定现场提供套压、液面曲线和液面深度计算结果获取液面位置试抽过程中连续开展动液面监测当流量达到稳定后获得较稳定液面数据 现场试验. 井口整改电气焊配合切割表层套管将技术套管固定在表层套管正中心在技术套管上焊接寸变寸套管短节装 井口实测油补距. 安装 手动防喷器. 压力恢复测试配合测压力:压力恢复测试结果压力值 .温度值. . 酸化下尖钻头. 梯形扣油管油管挂管鞋深度:. 清水 反洗井
13、洗井深度. 泵压. 排量/ 洗至进出口水质一致酸化层位:中奥陶系寒武系井段:. .裸眼层厚度. 酸化正替前置酸 正替清水 泵压排量/关井反应.清水反洗井反出残余酸直至进出口一致排量/ 泵压洗井深度. 测井配合测井井段 测试井筒压力及温度. 下电泵下 型电机 . 保护器根 . 离心泵. 单流阀. 油管 . 泄油器. 油管 . 储存式电子压力计 油管 根 . 型(专用)油管挂 电机深度:. 抽水测试月日: 日:测量温度和压力地质与勘探地质与勘探年累计试抽温度. 月日: 月日:测量温度和压力累计试抽温度. . 结论()根据确定的废弃井选井选层原则在东濮凹陷地热目标区块内优选了可利用废弃井井口(马古、
14、毛、春古)并针对马古井研究设计了改造工程方案()研发了新型套管端部密封的止水工具、套管鱼顶修复专用工具以及水层酸洗方案配套设计了流量、压力、温度及动液面测试技术形成一套较完善的地热井改造工艺及产能测试技术()通过马古井现场实验成功实施了井口恢复、储层解堵、试水测试充分验证了改造的可行性和工艺的可靠性准确获取了该井的试水资料圆满达到了施工目的 . . . (): . . . (): . . . () : ( ) . . . (): . . . () : ( ) . . . (): . . . (): . . . : ( ) . . . () : ( ) . . . (): ( ) . . . (
15、 ): . . (): . . . ( ): . . . (): ( ) . . . : . . . (): ( ) . . . () : ( )附中文参考文献卜宪标马伟斌黄远峰. .应用废弃油气井获得地热能.热能动力工程() : 常 璐. .宁乡灰汤地热供给水管井的钻井及成井工艺.地质与勘探(): 阚长宾亓发庆于晓聪魏宏伟. .利用废弃油井开发地热能.可再生能源 : 林化岭. .地热水喷井永久性止水与成井工艺.地质与勘探(): 林正良. .甘孜地区雅拉河段地热系统特征及控制因素.地质与勘探(): 王宝玉. .河南省地热资源开发利用现状及展望.地质与勘探(): 吴立进. .鲁北坳陷区地热资源开发利用关键性问题研究.地质与勘探 (): 甄 华莫中浩.报废油井改造成地热井的方法.煤气与热力() : (. . . . ): . . 地质与勘探第期王培义等:废弃井改造为地热井工艺技术研究 . . :
