干热岩地热井固井技术研究综述.pdf

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1、90西部探矿工程2016年第4期干热岩地热井固井技术研究综述*123黄范勇，张丽，段云星（1.中国石油集团渤海钻探工程有限公司定向井技术服务分公司，天津300280；2.长庆油田分公司矿区服务事业部，陕西西安710018；3.中国地质大学<北京>，北京100083）25摘要：我国大陆干热岩资源在3.0~10.0km深处总计为2.5×10J，按2%的可开采资源量计算，相当于目前能源消耗总量的5200倍，具有很大开发潜力和前景。国内外在干热岩地热井固井工艺、水泥浆体系和外加剂方面进行了诸多研究。目前开发出的内插法、免钻法等固井工艺及其配套技术措施已经运用在地热井固井施工中；多数水泥浆体

2、系耐温低于200℃，但已有室内实验结果满足API标准的220℃的体系；水泥外加剂多通过复配来改善因单独性能存在缺陷而影响使用的情况，从而扩大适用温度范围、提高综合性能。关键词：干热岩；高温；固井；水泥浆；外加剂中图分类号：P314文献标识码：A文章编号：1004-5716(2016)04-0090-03[3]干热岩是一种没有水或蒸汽的热岩体，埋藏于距或腐蚀性气体。在川东北地区作业过程中，吴建忠、[4]地表2~10km的深处，温度大约150℃~650℃。我国大龙嗣源研发的固井新工艺为内插法固井工艺技术、分陆3.5~7.5km深处、150℃~250℃的干热岩储量巨大，级固井工艺、尾管及

3、回接固井工艺、平衡压力固井工6约为6.3×10EJ，按2%的可开采储量计算，可获得艺、反挤水泥固井工艺；提高顶替效率的技术措施为优126000EJ的热能，相当于2010年我国能源消费总量的选前置液体系、保证套管居中度；配套的固井用工具和[1-2]1320倍，开发利用前景巨大。本文从固井工艺、水泥附件的选用以中国石化德州大陆架油气高科技分公司浆体系、水泥外加剂方面总结了国内外在干热岩地热产品为主；国外有Petro-King、Weatherford、Baker公井固井技术方面的研究。司，主要提供的是尾管挂和分级箍。[5]1高温固井工艺张轩针对分级箍完井和筛管完井后期必须下小高温固井要点

4、：钻杆通井，磨掉分级箍和盲板耗费时间，影响钻井时效（1）温度引起的轴向载荷以及形成的弯曲破坏时这一实际情况采取了针对性的技术措施，开发出了免管柱方面的主要问题。在套管选择方面，应该考虑使钻分级箍和免钻盲板等井下固井工具，并结合现场实用具有较大抗拉强度的螺纹类型，一般选择梯形螺纹际情况开发出了一整套免钻固井工艺和配套技术措以及抗拉强度更大的其他特殊螺纹，抗拉安全系数在施，提高了固井时效，节约了钻井成本。2.0~3.0为宜。尽可能使水泥全部封固套管柱。2高温水泥浆体系[6][7]（2）水泥中必须加入硅粉热稳定剂，加入量控制在张清玉、郭进忠介绍了几种高温深井固井用新水泥质量的35%~40

5、%。型水泥浆体系：超高密水泥浆体系、防窜水泥浆体系、（3）加密使用套管扶正器，尽量提高顶替效率。当柔性水泥浆体系和特种水泥浆体系。设计水泥浆返出地面时，要保证一定量的水泥浆返出超高密度水泥浆体系：超高密度水泥浆的实现通3地面（10m)，保证上部水泥环质量。过减少水灰比、提高固体材料的堆积密度、提高配浆水川东北地区井深、温度高，地层压力大，富含酸性的密度和外掺加重材料来完成。在水泥浆密度要求很*收稿日期：2015-04-20修回日期：2015-04-20基金项目：国家自然科学基金项目“高温高压低弹性模量复合固井材料形成机理研究”，编号51474192；中央高校基本科研业务费，编号20

6、12098。第一作者简介：黄范勇（1980-），男（汉族），江苏盐城人，工程师，现从事石油钻井技术工作。2016年第4期西部探矿工程91高时，可能同时采用这4种方法或其中的几种。这样便3高温水泥外加剂在深井注水泥时保持了井眼压力平衡，井内液柱压力耐高温固井水泥由基本油井水泥H级、G级，外加与地层压力保持平衡或略高于地层压力。一定量的外掺料(硅粉、密度调节剂等)及水泥外加剂来[8]防气窜水泥浆体系：目前国内外用到的防气窜剂构成，其性能主要靠外掺料和外加剂进行调节。为了有：触变类外加剂(半水石膏、交联或复合聚合物材料提高固井质量，国内外固井工作者研制出了上百种油[9]等)，延迟胶凝材料

7、，铝粉混合物，基质流动阻力剂或阻井水泥外加剂，这些外加剂的应用改善了水泥浆及水塞剂(胶乳、硅灰等)。一般使用胶乳水泥浆来满足深井泥石的性能，从而提高了固井质量。气井固井施工安全系数要求大、水泥浆密度控制严格油井水泥外加剂用量最大的主要有3类：降失水的要求。国内近年来从胶乳的作用机理、研制、开发及剂、调凝剂和分散剂，称“油井水泥三大剂”，几乎所有应用等方面研究了丁苯胶乳水泥浆体系。优质水泥浆体系中都包括这3大组分，应该说明的是这柔性水泥浆体系：防止形成微环空的技术除了采