CN107642329A - 一种中深层u型对接地热井套管管路密封运行的工艺方法 - Google Patents
一种中深层u型对接地热井套管管路密封运行的工艺方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种中深层U型对接地热井套管管路密封运行的工艺方法，根据对接层的地层情况，从以下是三种类型中选取不同的循环类型进行施工：裸眼通道型、水泥体井眼通道型和水泥体衬管井眼通道型，裸眼通道型适用于对接层段地层稳定、完整，且无孔隙、裂隙、溶洞；水泥体井眼通道型适用于对接层段地层稳定、完整性较差，且有孔隙、裂隙何溶洞；水泥体衬管井眼通道型适用于对接层段地层稳定、完整性差，孔隙、裂隙何溶洞多，采用机械方法和水力方法无法造成较大的腔室。本发明可任意选定换热井段，获取高的地热能，达到取热不取水的目的。
Description
技术领域
本发明属于地热能源开发技术领域，尤其是涉及一种中深层U型对接地热井套管管路密封运行的工艺方法。
背景技术
地热能是一种绿色清洁能源，对于获取地热能的方式主要分为两种：一是将地热水取出，直接或通过地面热交换，获取地热能；这种方法优点是工艺简单、热能的利用率较高，缺点是：地下水需要回灌，局部地区无法回灌，造成地下水位下降、环境受到破坏、部分地热资源丰富地区无水，无法采用此方法。二是取热不取水，通过向井内注入流体介质，通过流体介质循环或储存，实现热交换，获取地热能。
目前，在第二种获取地热能方式方面，一是采用向井内插入中心管，进行流体介质的循环，通过热交换，获取地热能；二是将换热装置连同中心管下入井内，通过热交换，获取地热能。这两种方式，都存在以下缺点：
(1)向井内下入大量的中心管或换热装置，存在不安全因素，在井深较大时，更为突出；
(2)地热井全井段进行热交换，难以控制换热井段；
(3)在获取高地热能的定向地热井、水平地热井中，难以实施。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种中深层U型对接地热井套管管路密封运行的工艺方法，以解决现有技术中存在的问题，有效高效地获取地热能。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种中深层U型对接地热井套管管路密封运行的工艺方法，其特征在于：包括如下步骤：根据对接层的地层情况，从以下是三种循环类型中选取任意一种循环类型进行施工：
类型A、裸眼通道型
适用地层情况：对接层段地层稳定、完整，且无孔隙、裂隙、溶洞；
施工方法：直井钻进至预定深度A点，在直井中下入生产套管至A点，采用小于生产套管内径的小径取芯钻进，继续向下钻进5-6mm到达C点，然后大泵量清井眼，采用精准定向钻进方法将对接井钻进至预定深度B点，在对接井中下入生产套管至B点，采用小于生产套管内径的小径取芯钻进，与直井的小井眼连通；
通过循环浆液贯通，使井底和井眼内无沉淀；然后进行打压试验，在井口处设有压力表，压力合格后即建立完整的循环通道；
类型B、水泥体井眼通道型
对接层段地层稳定、完整性较差，且有孔隙、裂隙何溶洞；
施工方法：直井钻进至预定深度C点，采用水力方法造腔，保证腔径≥10m,腔体高度≥10m，注入水泥形成水泥体，水泥体凝固24h后，用高压枪冲扫至A点，冲扫进入水泥体，在直井中下入生产套管至A点，采用小于生产套管内径的小径取芯钻进，继续向下钻进5-6mm到达C点，然后大泵量清井眼，采用精准定向钻进方法将对接井钻进至预定深度B点，进入水泥体，在对接井中下入生产套管至B点，采用小于生产套管内径的小径取芯钻进，与直井的小井眼连通；
通过循环浆液贯通，使井底和井眼内无沉淀；然后进行打压试验，在井口处设有压力表，压力合格后即建立完整的循环通道；
类型C、水泥体衬管井眼通道型
对接层段地层稳定、完整性差，孔隙、裂隙何溶洞多，采用机械方法和水力方法无法造成较大的腔室；
施工方法：直井钻进至预定深度C点，采用水力方法造腔，最终腔径≥4m,腔体高度＜10m，注入水泥形成水泥体，水泥体凝固24h后，用高压枪冲扫至A点，冲扫进入水泥体，水泥体凝固72h后，在直井中下入生产套管至A点，采用小于生产套管内径的小径取芯钻进，继续向下钻进5-6mm到达C点，然后大泵量清井眼，采用精准定向钻进方法将对接井钻进至预定深度B点，进入水泥体，在对接井中下入生产套管至B点，采用小于生产套管内径的小径取芯钻进，与直井的小井眼连通；
通过循环浆液贯通，使井底和井眼内无沉淀；在直井、对接井与水泥体的连接处下入膨胀套管，然后进行打压试验，在井口处设有压力表，压力合格后即建立完整的循环通道。
优选的，所述对接层由上至下分为非热交换层和热交换层。
优选的，所述类型A、类型B和类型C的施工方法中通过在非热交换层设置中心管建立完整的循环通道。
优选的，所述中心管的末端套装有封隔器，封隔器下方为热交换层。
优选的，所述类型A、类型B和类型C的施工方法中小径取芯钻进时的内径均比生产套管的内径小4mm。
优选的，所述类型B和类型C的施工方法中，水泥体中注入的水泥为42.5及以上标号的水泥。
优选的，所述类型C中的膨胀套管伸入水泥体井眼中的长度大于2m，膨胀套管在生产套管中的长度大于2m。
相对于现有技术，本发明所述的中深层U型对接地热井套管管路密封运行的工艺方法具有以下优势：
(1)不下入大量的中心管或换热装置，运行安全；
(2)可任意选定换热井段，获取高的地热能。
附图说明
图1为实施例1的结构示意图；
图2为实施例2的结构示意图；
图3为实施例3的结构示意图。
图4为裸眼通道型施工工艺流程图；
图5为水泥体井眼通道型施工工艺流程图；
图6为水泥体衬管井眼通道型施工工艺流程图。
附图标记说明：
1-生产套管；2-中心管；3-封隔器；4-水泥体；5-膨胀套管。
具体实施方式
除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
下面结合实施例及附图来详细说明本发明。
首先考察对接层的地层情况，针对地层中孔隙、裂隙和溶洞的情况，从以下是三种类型中选取不同的循环类型进行施工：
实施例1
对接层段地层稳定、完整，且无孔隙、裂隙、溶洞；采用裸眼通道型的循环类型进行施工，施工方法如下：直井钻进至预定深度A点，在直井中下入生产套管1至A点，采用小于生产套管1内径的小径取芯钻进，继续向下钻进5-6mm到达C点，然后大泵量清井眼，采用精准定向钻进方法将对接井钻进至预定深度B点，在对接井中下入生产套管1至B点，采用小于生产套管1内径的小径取芯钻进，与直井的小井眼连通；
通过循环浆液贯通，使井底和井眼内无沉淀；然后进行打压试验，在井口处设有压力表，压力合格后即建立完整的循环通道；
上述对接层由上至下分为非热交换层和热交换层。
上述施工方法中通过在非热交换层设置中心管2建立完整的循环通道。
上述中心管2的末端套装有封隔器3，封隔器3下方为热交换层。
上述施工方法中小径取芯钻进时的内径比生产套管1的内径小4mm。
实施例2
对接层段地层稳定、完整性较差，且有孔隙、裂隙何溶洞；采用水泥体井眼通道型的循环类型进行施工，施工方法如下：直井钻进至预定深度C点，采用水力方法造腔，腔径为10m,腔体高度为12m，注入水泥形成水泥体4，水泥体4凝固24h后，用高压枪冲扫至A点，冲扫进入水泥体4，在直井中下入生产套管1至A点，采用小于生产套管1内径的小径取芯钻进，继续向下钻进5-6mm到达C点，然后大泵量清井眼，采用精准定向钻进方法将对接井钻进至预定深度B点，进入水泥体，在对接井中下入生产套管1至B点，采用小于生产套管1内径的小径取芯钻进，与直井的小井眼连通；
通过循环浆液贯通，使井底和井眼内无沉淀；然后进行打压试验，在井口处设有压力表，压力合格后即建立完整的循环通道；
上述对接层由上至下分为非热交换层和热交换层。
上述施工方法中通过在非热交换层设置中心管2建立完整的循环通道。
上述中心管2的末端套装有封隔器3，封隔器3下方为热交换层。
上述施工方法中小径取芯钻进时的内径比生产套管1的内径小4mm。
上述施工方法中，水泥体4中注入的水泥为42.5及以上的高标号水泥。
实施例3
对接层段地层稳定、完整性差，孔隙、裂隙何溶洞多，采用机械方法和水力方法无法造成较大的腔室；采用水泥体衬管井眼通道型的循环类型进行施工，施工方法如下：直井钻进至预定深度C点，采用水力方法造腔，最终腔径≥4m,腔体高度＜10m，注入水泥形成水泥体4，水泥体4凝固24h后，用高压枪冲扫至A点，冲扫进入水泥体4，水泥体凝固72h后，在直井中下入生产套管1至A点，采用小于生产套管1内径的小径取芯钻进，继续向下钻进5-6mm到达C点，然后大泵量清井眼，采用精准定向钻进方法将对接井钻进至预定深度B点，进入水泥体4，在对接井中下入生产套管1至B点，采用小于生产套管1内径的小径取芯钻进，与直井的小井眼连通；
通过循环浆液贯通，使井底和井眼内无沉淀；在直井、对接井与水泥体4的连接处下入膨胀套管5，然后进行打压试验，在井口处设有压力表，压力合格后即建立完整的循环通道。
上述对接层由上至下分为非热交换层和热交换层。
上述施工方法中通过在非热交换层设置中心管2建立完整的循环通道。
上述中心管2的末端套装有封隔器3，封隔器3下方为热交换层。
上述施工方法中小径取芯钻进时的内径比生产套管1的内径小4mm。
上述施工方法中，水泥体4中注入的水泥为42.5及以上的高标号水泥。
上述类型C中的膨胀套管5伸入水泥体4井眼中的长度为2m，膨胀套管5在生产套管1中的长度为2m。
本发明的原理主要是采用精准定向钻进方法，实现1眼直井+1眼(水平)定向井或2眼(水平)定向井的对接，但很难在1000m以深的深度实现套管无缝隙对接。因而很难控制流体介质向地层渗入，地层流体混入流体介质，以及因地层垮塌堵塞井眼循环通道。通过采用裸眼通道型、水泥体井眼通道型、水泥体井眼加衬管通道型，配合下入中心管2及分隔器3，实现可控层位热交换，达到取热不取水的目的。
中心管的作用为：注入井：将参与循环热交换的浆液直接注入至预定热交换层段顶部；采出井：将参与循环热交换后的浆液快速返至地表，减少沿途热损。
(1)中心管下至预定热交换层位顶部。
(2)中心管外部充入热交换较差保温性好的浆液。或采用保温性好的中心管。
(3)依靠环板将中心管与地热井表层套管顶部形成密封。
封隔器的作用为：在整个循环管路不能实现良好密封时，保证中心管外浆液不与循环浆液混合。在整个循环管路密封性良好时，可不下入。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种中深层U型对接地热井套管管路密封运行的工艺方法，其特征在于：包括如下步骤：根据对接层的地层情况，从以下三种循环类型中选取任意一种循环类型进行施工：
类型A、裸眼通道型
适用地层情况：对接层段地层稳定、完整，且无孔隙、裂隙、溶洞；
施工方法：直井钻进至预定深度A点，在直井中下入生产套管(1)至A点，采用小于生产套管(1)内径的小径取芯钻进，继续向下钻进5-6mm到达C点，然后大泵量清井眼，采用精准定向钻进方法将对接井钻进至预定深度B点，在对接井中下入生产套管(1)至B点，采用小于生产套管(1)内径的小径取芯钻进，与直井的小井眼连通；
通过循环浆液贯通，使井底和井眼内无沉淀；然后进行打压试验，在井口处设有压力表，压力合格后即建立完整的循环通道；
类型B、水泥体井眼通道型
对接层段地层稳定、完整性较差，且有孔隙、裂隙何溶洞；
施工方法：直井钻进至预定深度C点，采用水力方法造腔，保证腔径≥10m,腔体高度≥10m，注入水泥形成水泥体(4)，水泥体(4)凝固24h后，用高压枪冲扫至A点，冲扫进入水泥体(4)，在直井中下入生产套管(1)至A点，采用小于生产套管(1)内径的小径取芯钻进，继续向下钻进5-6mm到达C点，然后大泵量清井眼，采用精准定向钻进方法将对接井钻进至预定深度B点，进入水泥体，在对接井中下入生产套管(1)至B点，采用小于生产套管(1)内径的小径取芯钻进，与直井的小井眼连通；
通过循环浆液贯通，使井底和井眼内无沉淀；然后进行打压试验，在井口处设有压力表，压力合格后即建立完整的循环通道；
类型C、水泥体衬管井眼通道型
对接层段地层稳定、完整性差，孔隙、裂隙何溶洞多，采用机械方法和水力方法无法造成较大的腔室；
施工方法：直井钻进至预定深度C点，采用水力方法造腔，最终腔径≥4m,腔体高度＜10m，注入水泥形成水泥体(4)，水泥体(4)凝固24h后，用高压枪冲扫至A点，冲扫进入水泥体(4)，水泥体凝固72h后，在直井中下入生产套管(1)至A点，采用小于生产套管(1)内径的小径取芯钻进，继续向下钻进5-6mm到达C点，然后大泵量清井眼，采用精准定向钻进方法将对接井钻进至预定深度B点，进入水泥体(4)，在对接井中下入生产套管(1)至B点，采用小于生产套管(1)内径的小径取芯钻进，与直井的小井眼连通；
通过循环浆液贯通，使井底和井眼内无沉淀；在直井、对接井与水泥体(4)的连接处下入膨胀套管(5)，然后进行打压试验，在井口处设有压力表，压力合格后即建立完整的循环通道。
2.根据权利要求1所述的中深层U型对接地热井套管管路密封运行的工艺方法，其特征在于：所述对接层由上至下分为非热交换层和热交换层。
3.根据权利要求2所述的中深层U型对接地热井套管管路密封运行的工艺方法，其特征在于：所述类型A、类型B和类型C的施工方法中均通过在非热交换层设置中心管(2)建立完整的循环通道。
4.根据权利要求3所述的中深层U型对接地热井套管管路密封运行的工艺方法，其特征在于：所述中心管(2)的末端套装有封隔器(3)，封隔器(3)下方为热交换层。
5.根据权利要求1所述的中深层U型对接地热井套管管路密封运行的工艺方法，其特征在于：所述类型A、类型B和类型C的施工方法中小径取芯钻进时的内径均比生产套管(1)的内径小4mm。
6.根据权利要求1所述的中深层U型对接地热井套管管路密封运行的工艺方法，其特征在于：所述类型B和类型C的施工方法中，水泥体(4)中注入的水泥为42.5及以上标号的水泥。
7.根据权利要求1所述的中深层U型对接地热井套管管路密封运行的工艺方法，其特征在于：所述类型C中的膨胀套管(5)伸入水泥体(4)井眼中的长度大于2m，膨胀套管(5)在生产套管(1)中的长度大于2m。
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