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地?zé)徙@井

南寧市九曲灣深層地?zé)峋删に?/h1>
  地?zé)豳Y源作為一種綠色能源, 是集能源、礦產(chǎn)和水源于一體的可再生清潔能源礦產(chǎn), 廣泛用于發(fā)電、供暖、工業(yè)利用、醫(yī)療、洗浴、水產(chǎn)養(yǎng)殖、農(nóng)業(yè)溫室、礦泉水生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)灌溉等各個(gè)方面, 在人們?nèi)找孀⒅厣钯|(zhì)量、加強(qiáng)環(huán)保的城市地區(qū), 投資開(kāi)發(fā)地?zé)?/a>已成為時(shí)尚。
  目前, 我國(guó)地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)最大深度已超過(guò)4000m, 西藏羊八井鉆孔揭露的最高溫度超過(guò)250℃。廣西地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)多集中于自然出露的溫泉, 或在溫泉附近鉆井, 深度一般不超過(guò)300 m。南寧市作為廣西首府, 地處新生代斷陷沉積盆地內(nèi), 該盆地是一個(gè)大型低溫地?zé)崽?/a>, 地下熱水開(kāi)采資源量達(dá)27.3 ×104 m3 /d[ 2、3] 。為了滿(mǎn)足市民休閑和旅游業(yè)發(fā)展的需要, 廣西地勘局開(kāi)展了南寧盆地三塘地區(qū)深層地?zé)?/a>勘查工作, 在廣西農(nóng)墾局九曲灣農(nóng)場(chǎng)施工了一眼探采結(jié)合井, 井深1219.94 m, 井口水溫53.5 ℃, 涌水量31 m3 /h, 從而為南寧盆地深層地?zé)衢_(kāi)發(fā)奠定了基礎(chǔ), 填補(bǔ)了廣西在無(wú)地?zé)?/a>異常顯示尤其是熱儲(chǔ)層分布不連續(xù)的新生代沉積盆地型地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)的空白。此后, 廣西農(nóng)墾局在該地區(qū)陸續(xù)施工了6眼地?zé)峋?/a>均獲成功, 并依托這7眼地?zé)峋?/a>引資建設(shè)了2個(gè)4A級(jí)旅游景區(qū), 取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
 
  1 工程概況
 
  1.1 地質(zhì)概況
 
  該地?zé)?/a>井位于南寧市東郊三塘鎮(zhèn)九曲灣農(nóng)場(chǎng),地處南寧盆地中部基底大型向斜的軸部, 地表無(wú)地?zé)?/a>異常顯示, 地溫梯度600 m以上小于1.6 ℃, 600～ 1000 m為2 ～ 2.4 ℃, 1000 m以下為1.5 ℃。盆地基底斷裂發(fā)育, 為地下熱水的深循環(huán)提供了通道。
 
  熱儲(chǔ)層為下第三系古亭組、鳳凰山組、瓦窯村組未完全固結(jié)的細(xì)砂巖、粉砂巖和寒武系黃垌口組石英細(xì)砂巖, 熱儲(chǔ)層分布不連續(xù), 特別是第三系地層, 細(xì)砂巖、粉砂巖、泥巖等多呈互層狀產(chǎn)出。熱儲(chǔ)層分布深度為550.40 ～ 1181 m, 共計(jì)24層, 井深550.4 ～ 945m的細(xì)砂巖為該井主要熱儲(chǔ)層;其蓋層為第三系北湖組、里彩組及南湖組的泥巖、粉砂質(zhì)泥巖等, 泥巖、粉砂質(zhì)泥巖屬膨脹巖, 厚度大, 具遇水膨脹的特征,有良好的隔熱性能, 對(duì)于下伏熱儲(chǔ)層具有良好的保溫作用。
 
  1.2 施工設(shè)備
 
  該井設(shè)計(jì)井深1450 m。選用TSJ-2000E型轉(zhuǎn)盤(pán)鉆機(jī), 配備動(dòng)力為A6135N-120hp高速柴油機(jī)。
 
  泥漿泵采用TBW -850/50 型, 配備動(dòng)力為A6135N-190hp高速柴油機(jī)。采用 73 mm及 89 mm鉆桿, 200.5 mm及 190.5 mm牙輪鉆頭。配套水剎車(chē)裝置、除砂設(shè)備及相關(guān)儀器等。
 
  1.3 井身結(jié)構(gòu)
 
  該井為廣西第一眼深層地?zé)?/a>勘探井, 無(wú)直接的成熟地層及技術(shù)資料借鑒, 同時(shí)要兼顧探采結(jié)合的要求, 結(jié)合設(shè)備配置狀況, 實(shí)際勘探中采用了以下井身結(jié)構(gòu):
 
  0 ～ 200.14 m, 孔徑為350 mm, 下入 245 mm×11 mm石油無(wú)縫鋼管;200.14 ～ 561.36 m, 孔徑為200.5 mm;561.36 ～ 1219.94 m, 孔徑為190.5 mm,188.54 ～ 1219.94 m, 下入 139.7 mm×7.72 mm石油無(wú)縫鋼管, 其中, 548.75 ～ 1182.88 m分25段下入濾水管, 濾水管總長(zhǎng)300.27 m。2種規(guī)格的井管重疊11.6 m, 重疊部位采用高標(biāo)號(hào)水泥連接。
 
  2 成井工藝
 
  2.1 工藝流程
 
  根據(jù)施工此井的設(shè)備配置情況、井深、鉆孔結(jié)構(gòu)、井管結(jié)構(gòu)及地層特性, 經(jīng)過(guò)綜合分析, 采取以下成井工藝流程:采用 200.5 mm及 190.5 mm牙輪鉆頭鉆進(jìn)至終井深度、物探綜合測(cè)井、擴(kuò)孔、下管、止水與固井、綜合洗井、抽水試驗(yàn)。
 
  2.2 鉆井
 
  開(kāi)孔后采用 200.5 mm牙輪鉆頭鉆至361.22m, 變徑并換用 190.5 mm牙輪鉆頭鉆至1219.94m。為了確定地層層位, 于1181.68 ～ 1182.51 m為硬質(zhì)合金回轉(zhuǎn)取心鉆進(jìn), 取上巖心0.45 m。為防止井斜, 全孔采用長(zhǎng)83 m的 146 mm鉆鋌加壓鉆進(jìn)。
 
  根據(jù)巖心薄片鑒定及巖屑的巖礦分析結(jié)果, 結(jié)合物探測(cè)井資料, 確認(rèn)井深1035 m已鉆穿第三系瓦窯村組地層, 進(jìn)入了盆地基底寒武系黃垌口組石英細(xì)砂巖, 巖石非常堅(jiān)硬, 臺(tái)班進(jìn)尺僅1 m多, 且其含水性較差。綜合分析物探測(cè)井成果, 認(rèn)為水量、水溫均可達(dá)到預(yù)期的地質(zhì)目的, 決定提前終孔。
 
  全井使用不分散低固相泥漿, 主要造漿材料為膨潤(rùn)土。泥漿主要性能:粘度22 ～ 28 s, 密度1.05 ～1.08 kg/L, 失水量<10 mL/30 min, pH值8.5 ～ 9,含砂量<4%。
 
  在鉆進(jìn)過(guò)程中, 每回次取巖屑樣一個(gè), 自432.60 m開(kāi)始進(jìn)行簡(jiǎn)易水文觀(guān)測(cè), 主要測(cè)量每回次泥漿消耗量及井口泥漿溫度。
 
  2.3 物探綜合測(cè)井
 
  為準(zhǔn)確判明地層巖性及含水層位置, 確定取熱水層段, 物探綜合測(cè)井是地?zé)峋?/a>施工不可缺少的技術(shù)手段。在鉆進(jìn)結(jié)束后, 選用TYCZ-1型綜合測(cè)井儀進(jìn)行物探測(cè)井, 電感傳溫測(cè)量?jī)x測(cè)井溫, 按點(diǎn)測(cè)和連續(xù)測(cè)量?jī)煞N方式進(jìn)行, 采用0.5 m電位電極系視電阻率、20 mV自然電位、人工伽瑪及自然伽瑪測(cè)量等4種探測(cè)方法對(duì)地層巖性進(jìn)行判別、劃分含水層,并確定止水位置。
 
  2.4 含水層選擇
 
  含水層的選擇是地?zé)峋?/a>能否滿(mǎn)足水溫、水量要求的重要技術(shù)環(huán)節(jié), 地?zé)?/a>井施工的目的也在于選取該目的層。根據(jù)巖屑錄井及物探綜合測(cè)井成果分析, 該井含水層共有24層, 單層厚3 ～ 21.5 m不等,累計(jì)總厚度為244.60 m, 其中945 m以淺屬含性中等的孔隙裂隙承壓含水層, 945 m以深屬裂隙承壓弱含水層。
 
  2.5 濾水管選擇
 
  根據(jù)含水層的地層特征及井身結(jié)構(gòu), 本井采用濾水管為 139.7 mm×7.72 mm石油無(wú)縫鋼管, 鋼級(jí)為J55, 類(lèi)型為圓孔墊筋纏絲及圓孔裸眼2種, 圓孔直徑20 mm, 孔距40 mm, 與管同向墊筋8號(hào)鐵絲8根, 墊筋外纏綿12號(hào)鐵絲, 纏絲間距為0.75 mm。
 
  井深548.75 ～ 906.28 m、916.02 ～ 942.15 m分17段下入圓孔墊筋纏絲濾水管, 906.28 ～ 916.02 m、1018.84 ～ 1182.88 m分8段下入圓孔裸眼濾水管。
 
  2.6 擴(kuò)孔及下管
 
  經(jīng)物探綜合測(cè)井確定熱儲(chǔ)層位置后即進(jìn)行擴(kuò)孔成井, 使用 350 mm擴(kuò)孔鉆頭擴(kuò)孔至200.14 m,200.5 mm 擴(kuò)孔至561.36 m, 沖孔至原孔底1219.94 m后進(jìn)入井管安裝工序。
 
  井管安裝是地?zé)峋?a href="http://xldcn.com/t/成井.html" >成井的關(guān)鍵。根據(jù)鉆孔深度、含水層位置及厚度, 并結(jié)合鉆進(jìn)情況, 編制下管柱狀圖。下管前精確丈量每一根套管和濾水管長(zhǎng)度, 并將井管編號(hào), 根據(jù)熱儲(chǔ)層位置將井管精心排列, 編制下管數(shù)據(jù)表, 經(jīng)技術(shù)負(fù)責(zé)人和駐場(chǎng)監(jiān)理工程師認(rèn)真檢查無(wú)誤后方可下入井內(nèi), 如有質(zhì)量問(wèn)題立即修復(fù)、調(diào)整或更換。采用鋼絲繩提吊法下管, 管與管之間采用管箍絲扣連接。
 
  2.7 止水與固井
 
  根據(jù)鉆井和綜合測(cè)井資料決定止水位置, 止水材料同樣采用 139.7 mm×7.72 mm石油無(wú)縫鋼管, 在管上焊止水托盤(pán), 托盤(pán)間包扎膨脹橡膠, 止水器長(zhǎng)度為2.5 m, 止水深度分別為210 m(目的是防止淺層冷水與下部低溫水混合)、464.5、484、523,546.5(目的是防止上部低溫水及煤系地層水與下部高溫水相互穿插)、593.7、651、945 m(目的是保護(hù)上下熱儲(chǔ)層), 245 mm與 139.7 mm兩種規(guī)格的井管重疊部位采用高標(biāo)號(hào)水泥封閉止水。
 
  由于第三系的泥巖、粉砂質(zhì)泥巖屬膨脹巖, 具遇水膨脹的特性。根據(jù)多年來(lái)在該地層施工的淺層供水井(井深一般在150 ～ 250 m)經(jīng)驗(yàn), 泥巖遇水膨脹后與井管接觸緊密, 井管穩(wěn)固, 未出現(xiàn)過(guò)井管下沉現(xiàn)象。因此, 本地?zé)峋?245 mm井管段未進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的固井, 現(xiàn)該地?zé)峋颜＿\(yùn)行了5年多, 說(shuō)明止水和固井是成功的。
 
  2.8 綜合洗井
 
  為保證洗井質(zhì)量, 本地?zé)峋x取物理和化學(xué)洗井的綜合洗井方法。洗井前用清水替換原泥漿, 待泥漿替換完畢后下入高壓沖刷器沖洗井;泥漿泵送入三聚磷酸鈉化學(xué)劑, 靜止24 h后采用活塞強(qiáng)拉強(qiáng)壓, 與高壓水噴刷并用, 連續(xù)洗井6個(gè)臺(tái)班。經(jīng)抽水試驗(yàn)證實(shí), 井內(nèi)水清砂凈, 水流暢通, 達(dá)到了很好的洗井目的。
 
  2.9 抽水試驗(yàn)
 
  洗井結(jié)束后采用穩(wěn)定流方法進(jìn)行單孔抽水試驗(yàn), 抽水試驗(yàn)設(shè)備為200QJ32 -78 /6型深井潛水泵,潛水泵下入井深59.16 m。抽水延續(xù)時(shí)間為118.75h, 分3個(gè)落程按自小到大順序進(jìn)行, 兩個(gè)落程差值均大于6 m。采用閥門(mén)控制截流法進(jìn)行流量控制。
 
  水溫、水量、含砂量等均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求, 且水質(zhì)達(dá)到了醫(yī)療礦泉水的標(biāo)準(zhǔn)。
 
  3 結(jié)語(yǔ)
 
 
  (2)對(duì)于膨脹巖土地區(qū)的深層地?zé)峥碧?/a>井施工, 應(yīng)根據(jù)地層特征采取靈活的成井工藝流程, 可利用膨脹巖土的遇水膨脹特征自然固井。