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文章來(lái)源：地大熱能 發(fā)布作者： 發(fā)表時(shí)間：2021-11-04 16:57:23瀏覽次數(shù)：1576

  0 前言

 

  地?zé)峋?/a>成井之后，需要替換和清洗井孔的泥漿、沉淀物以及井壁泥皮和含水層孔隙內(nèi)的堵塞物等，達(dá)到水清砂凈的效果。

 

  洗井的方法有：活塞洗井、泵吸洗井、氣舉洗井、反循環(huán)洗井、二氧化碳洗井、酸洗井等方法。地?zé)峋?/a>洗井方法的確定要根據(jù)地?zé)?/a>井的井身結(jié)構(gòu)、鉆遇地層巖性、物探測(cè)井結(jié)果、鉆進(jìn)過(guò)程沖洗液漏失情況及鑿井使用泥漿的成分等綜合因素進(jìn)行選擇，某種洗井方法可以單獨(dú)使用，也可以將幾種方法聯(lián)合使用。洗井是抽水試驗(yàn)前的必須階段也是影響地?zé)?/a>井出水量及出水溫度的最后一個(gè)施工程序，因此洗井方法應(yīng)用的是否得當(dāng)、洗井過(guò)程控制的好壞直接關(guān)系到地?zé)峋?/a>的出水量及出水溫度。

 

  1 工程概況

 

  吉林白山某地?zé)峋?/a>處于渾江上游凹褶斷束（Ⅳ級(jí)構(gòu)造單元）的中部，地質(zhì)條件復(fù)雜，為地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)空白區(qū)，雖然在該構(gòu)造單元內(nèi)做過(guò)少量的地?zé)豳Y源勘查工作，但到該井鉆鑿成功前還沒(méi)有鉆鑿成功地?zé)?/a>深井，在沒(méi)有可以借鑒的地?zé)岬刭|(zhì)資料，對(duì)該地區(qū)深部地?zé)岬刭|(zhì)條件認(rèn)識(shí)吉林白山地區(qū)某地?zé)?/a>井洗井方法的探討

 

  

  鉆機(jī)選用張家口探礦機(jī)械廠出產(chǎn)的RPS3000型水源鉆機(jī)，開(kāi)鉆孔徑為Φ311mm，鉆深至402.76m，下入直徑為Φ244.5mm的表層套管至402m，套管規(guī)格為壁厚10.03mm無(wú)縫鋼管，使用標(biāo)號(hào)PO42.5水泥配制比重為1.75的水泥漿全井段固井，水泥漿用量為13m3，候凝時(shí)間72小時(shí)；二開(kāi)孔徑為Φ215.9mm，鉆深至1424.26m，測(cè)井后進(jìn)入冬歇期。吉林白山地區(qū)冬季平均氣溫零下15℃，考慮到鉆井施工的安全，冬季停止施工，將井內(nèi)注入比重為1.5的膨潤(rùn)土泥漿，冬歇期間值班人員根據(jù)孔內(nèi)液面下降情況，向孔內(nèi)補(bǔ)充比重不小于1.1的膨潤(rùn)土泥漿。5個(gè)月后繼續(xù)以Φ215.9mm的孔徑鉆進(jìn)至1980.88m，根據(jù)地層巖性判斷已經(jīng)揭穿取水目的層，因此宣告鑿井終孔。因?yàn)樵诘責(zé)峥瞻讌^(qū)施工，根據(jù)地層情況及鑿井風(fēng)險(xiǎn)，鑿井施工未按設(shè)計(jì)的三開(kāi)成井，而采用二開(kāi)成井，在此不再詳細(xì)論述井身結(jié)構(gòu)問(wèn)題。在483m至930m井段下入直徑為Φ177.8mm壁厚9.19mm的無(wú)縫鋼管，上部與Φ245mm套管重疊29m，采用穿鞋戴帽的固井方法，套管下部使用標(biāo)號(hào)PO42.5號(hào)水泥制成比重為1.75的水泥漿，水泥漿使用量為1.8m3，套管上部固井水泥漿比重為1.70，水泥漿使用量為2m3。

 

  2 鉆遇地層

 

  本地?zé)峋衫系叫轮饕@遇地層如下：

 

  （1）元古界

 

  A、青白口系南芬組（Qnn）：巖性：巖性為黃綠、紫色頁(yè)巖互層，鉆遇深度為1921～1980.88m(終孔)，未揭穿，揭示厚度為59.88m。

 

  B、震旦系（Z）

 

  a、橋頭組（Z1q）：巖性主要為：上部灰白色含鐵銹斑點(diǎn)及海綠石薄層石英砂巖和黃綠、紫色粉砂巖；中部褐白、褐紫色薄層狀長(zhǎng)石石英砂巖夾砂質(zhì)頁(yè)巖；下部黃綠色頁(yè)巖和灰綠色板狀粉砂巖；鉆遇深度為1774～1921m，揭示厚度為147m，與下伏地層整合接觸。

 

  b、萬(wàn)隆組（Z1w）：巖性主要為灰色灰?guī)r夾雜頁(yè)巖；鉆遇深度為987～1774m，揭示厚度為787m，與下伏地層整合接觸。

 

  c、八道江組（Z1b）：巖性主要為灰色灰?guī)r；鉆遇深度為690.5～987m，揭示厚度為296.5m，與下伏地層整合接觸。

 

  （2）中生界

 

  A、侏羅－白堊系（J－K）：巖性主要為黃綠色粉砂巖、紫色粉砂巖、砂巖，夾泥巖；鉆遇深度為10～690.5m，揭示厚度為680.5m，與下伏地層平行不整合接觸。

 

  （3）新生界

 

  第四系（Q）：巖性以砂、砂礫石、粘土為主；鉆遇深度為0-10m，揭示厚度為10m，與下伏地層平行不整合接觸。

 

  3 洗井方法的應(yīng)用

 

  鑿井結(jié)束后，考慮到對(duì)吉林白山地區(qū)地層深部取水沒(méi)有足夠的把握，在咨詢(xún)當(dāng)?shù)貙?zhuān)業(yè)技術(shù)人員后，結(jié)合測(cè)井資料和井身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，特別是取水目的層的巖性特點(diǎn)，充分考慮到該井停歇時(shí)間較長(zhǎng)，泥皮較厚的特點(diǎn)，制定了洗井方案，由于洗井過(guò)程千變?nèi)f化，每進(jìn)行一步，都必須參照上一步的結(jié)論優(yōu)化來(lái)下一步的方案，經(jīng)過(guò)60多天的艱苦努力，最終使該井達(dá)到了最佳出水量和出水溫度要求。

 

  3.2 洗井方法的應(yīng)用過(guò)程

 

  第一次洗井：鑿井完成后將鉆具下入1950m處，使用QZ3NB-350泥漿泵將約200m3清水將泥漿替出，待到孔口返出清水后，將鉆具下方封堵，并將最下部5m處打成5mm左右的射水眼，利用噴射水流的沖擊作用將裸眼段孔壁全部清洗一遍。繼續(xù)使用QZ3NB-350泥漿泵將1%的焦磷酸鈉（化學(xué)式Na4P2O7）15m3打入1000～1100m,1200～1300m,1500～1600m三處，每處5m3，浸泡24小時(shí)后，將鉆具下至800m處，使用SF-7.5/150型空氣壓縮機(jī)進(jìn)行氣舉，孔內(nèi)返出大量巖屑和膨潤(rùn)土泥漿，根據(jù)孔內(nèi)水柱噴出時(shí)間和噴出量估算出水量不足2m3/h，水溫在30℃以下。

 

  第二次洗井：使用QZ3NB-350泥漿泵將3m3濃度為10%的鹽酸（化學(xué)式為HCl）注入1000～1100m，1200～1300m,1500～1600m三處，每處1m3，浸泡12小時(shí)后，將鉆具下至800m處，使用SF-7.5/150型空氣壓縮機(jī)進(jìn)行氣舉，此時(shí)孔內(nèi)只有極少量巖屑和渾水返出，噴出水柱高于第一次洗井時(shí)噴出的水柱，噴出水質(zhì)pH值7~8之間為弱堿性，說(shuō)明鹽酸已經(jīng)與地層巖石發(fā)生化學(xué)發(fā)應(yīng)，根據(jù)孔內(nèi)水柱噴出時(shí)間和噴出量估算出水量不足3m3/h，水溫仍在30℃以下。

 

  第三次洗井：使用QZ3NB-350泥漿泵將9m3濃度10%的鹽酸（化學(xué)式為HCl）注入1000～1100m，1200～1300m，1500～1600m三處，每處3m3，浸泡12小時(shí)后，將鉆具下至1800m處，使用QZ3NB-350泥漿泵將清水注入井內(nèi)，有水柱噴出，并且?guī)в写瘫堑乃嵛叮瑖姵霾糠炙|(zhì)pH值4至5之間為酸性，判斷此次只有部分鹽酸與地層巖石發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因?yàn)椴皇强諌簷C(jī)氣舉，未估算水量，水溫仍在30℃以下，判斷仍然沒(méi)有下泵進(jìn)行抽水的必要。

 

  第四次洗井：使用QZ3NB-350泥漿泵將7m3濃度31.5%的鹽酸（化學(xué)式為HCl）注入1000～1100m，1200～1300m，1500～1600m三處，每處2.3m3，浸泡12小時(shí)后，將鉆具下至800m處，使用SF-7.5/150型空氣壓縮機(jī)進(jìn)行氣舉，水柱噴的又高又急，時(shí)常伴有刺鼻的酸味，噴出部分水質(zhì)pH值達(dá)到了1為強(qiáng)酸性，下入型號(hào)200QJR15-400/18熱水潛水泵至370m進(jìn)行試抽水，水量不足4m3/ h，水溫30℃，水位360m，能夠穩(wěn)定24小時(shí)。

 

  第五次洗井：使用QZ3NB-350泥漿泵將15m3濃度31.5%的鹽酸（化學(xué)式為HCl）注入1000～1100m，1200～1300m，1500～1600m三處，每處5m3，將鉆具提至800m處后，將井口與鉆具焊接封嚴(yán)，使用QZ3NB-350泥漿泵壓入清水60m3，泵壓不足3MPa，浸泡12小時(shí)后，將鉆具下至1800m處，使用QZ3NB-350泥漿泵將清水注入井內(nèi)，有水柱噴出，噴出部分水色為深灰色，雖有刺鼻的酸味，但比起上兩次都有明顯的減輕，噴出部分水質(zhì)pH值5～6之間，判斷在注水的壓力下，部分鹽酸被壓入地層與井孔稍遠(yuǎn)處的地層巖石發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。下入型號(hào)200QJR15-400/18熱水潛水泵至370m進(jìn)行試抽水，水量7.2m3/h，水溫32℃，能夠穩(wěn)定24小時(shí)。

 

  第六次洗井：使用QZ3NB-350泥漿泵將21m3濃度31.5%的鹽酸（化學(xué)式為HCl）注入1000m～1100m,1200m～1300m,1500m～1600m三處，每處7m3，將鉆具提至800m處后，將井口與鉆具焊接封嚴(yán)，使用QZ3NB-350泥漿泵壓入清水150m3，泵壓不足3MPa，浸泡12小時(shí)后，將鉆具下至1800m處，使用QZ3NB-350泥漿泵將清水處注入井內(nèi)，有水柱噴出，噴出部 分水色為深灰色，仍有淡淡的酸味，噴出部分水質(zhì)pH值5～6之間，判斷加大注水壓力，部分鹽酸被繼續(xù)壓入地層與井孔稍遠(yuǎn)處的地層巖石發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。下入型號(hào)200QJR15-400/18熱水潛水泵至370m進(jìn)行試抽水，水量8.1m3/h，水溫33℃，能夠穩(wěn)定24小時(shí)。

 

  第七次洗井：根據(jù)第六次洗井后的抽水試驗(yàn)結(jié)果分析，如果增大水位降深，理論上可以得到更大的出水量。因地?zé)峋?00m以下井孔內(nèi)徑不足160mm，選用型號(hào)QYDB149-300潛油電泵進(jìn)行抽水洗井，下入井內(nèi)650m處，水量9.5m3/h，水溫35℃，可以連續(xù)抽水24小時(shí)，由于降深較大，未測(cè)到水位。

 

  3.3 結(jié)論分析

 

  （1）根據(jù)地?zé)崆捌?a href="http://www.hnsfzikao.com/t/勘查.html" >勘查報(bào)告、實(shí)鉆巖性資料和測(cè)井曲線分析該地?zé)峋∷畬訋r性主要為灰色灰?guī)r夾雜頁(yè)巖，裂隙構(gòu)造不發(fā)育，賦水性和徑流條件較差，在一般情況下含水量很小，只有在有斷裂或斷裂帶影響的條件下，才能夠獲得一定的水量。地層1000～1600m有含水層3層，累計(jì)厚度180m，而有效含水段厚度只有24m左右。根據(jù)測(cè)溫資料，該井地溫梯度不足2℃/100m，井底1980m處溫度47℃，含水段1000～1600m測(cè)溫值為34℃～42℃，該井設(shè)計(jì)出水量200±20m3/d，出水溫度30±3℃的判斷還是較為準(zhǔn)確的。經(jīng)過(guò)六次洗井后出水量達(dá)到了8.1m3/h（195m3/d），出水溫度33℃，已經(jīng)達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)，并滿足合同要求，且第六次洗井與第五次洗井的出水指標(biāo)相比較沒(méi)有明顯的提升，因此判斷第六次洗井的效果基本是該井出水的最佳結(jié)果。

 

  （2）因甲方不滿足地?zé)峋默F(xiàn)有指標(biāo)，要求采用其他方法對(duì)地?zé)峋M(jìn)行增產(chǎn)。分析在保持現(xiàn)有降深的情況下即使采用活塞洗井和二氧化碳洗井也不會(huì)取得更好的效果，況且在Φ178mm套管內(nèi)使用活塞洗井，選用鉆具提升行程比較短，對(duì)深部地層的影響非常小，選用鋼絲繩提升，安全隱患較大，當(dāng)?shù)赜质?a href="http://www.hnsfzikao.com/t/煤炭.html" >煤炭產(chǎn)區(qū)，對(duì)?；饭芾矸浅?yán)格，二氧化碳的使用被嚴(yán)格控制，因此選擇潛油電泵抽水洗井，也可認(rèn)為這是一次抽水試驗(yàn)，在增大水位降深的情況下得到了更佳的出水量和出水溫度，但增加了很大的工程成本和后期維護(hù)費(fèi)用，這種方法不經(jīng)常使用，通常情況下也不建議使用。

 

  （3）根據(jù)幾次洗井方法的比較和結(jié)果分析，鹽酸加壓水的方法比單純的鹽酸洗井效果要好，壓水量的增加對(duì)洗井結(jié)果也有一定的影響，鹽酸的濃度對(duì)洗井的結(jié)果影響不大。

 

  4 結(jié)束語(yǔ)

 

  本地?zé)峋畱?yīng)用了氣舉洗井、酸洗井、壓水洗井和泵吸洗井等方法，洗井工作的成功，給當(dāng)?shù)氐責(zé)峋淳椒ǖ膽?yīng)用提供了借鑒和參考，該地?zé)峋某晒Γe極的影響該地區(qū)深部地?zé)衢_(kāi)發(fā)，也將影響到長(zhǎng)白山地區(qū)整個(gè)地?zé)豳Y源的開(kāi)發(fā)利用。