摘要:介紹了山西侯馬、運(yùn)城盆地第三系地層中施工地?zé)峋?/a>易出現(xiàn)泥漿吸附、井管腐蝕、井內(nèi)不能投濾料、水質(zhì)渾濁、長期開采造成水位下降的原因及防治措施。

 

  關(guān)鏈詞:地?zé)峋?/a>;第三系地層;泥漿吸附;井管腐蝕;水質(zhì)渾濁;水位下降.

 

  地?zé)?/a>作為一種新型的能源,近年來在我國已經(jīng)廣泛應(yīng)用于取暖、醫(yī)療、養(yǎng)殖、種植等各個(gè)領(lǐng)域,為國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶來很大的效益,使人民生活逐步得到改善。特別是北京、天津、西安等大城市的地?zé)衢_發(fā),大大改善了環(huán)境,節(jié)省了能源,提高了居民生活質(zhì)量。

 

  山西省也蘊(yùn)藏著豐富的地?zé)豳Y源,特別是侯馬、運(yùn)城盆地內(nèi),第三系地層沉積了巨厚的顆粒層,這些都是含水的良好介質(zhì),經(jīng)過上覆蓋層的高溫高壓,形成溫度較高的熱水。我院先后在侯馬、運(yùn)城二盆地施工熱水井8眼,最高溫度78℃,一般均大于45℃。本文回顧和總結(jié)近幾年施工過程中的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn),希望對今后勘查和開發(fā)地?zé)豳Y源起到借鑒作用。

 

  殘留鉆具300多米,造成幾十萬元的經(jīng)濟(jì)損失。

 

  1泥漿的吸附.

 

  侯馬盆地和運(yùn)城盆地位于山西省的南部。侯馬盆地標(biāo)高400一SOOm,沉積新生界厚度1500一20()0m。運(yùn)城盆地標(biāo)高380一42Om,沉積新生界厚度40(刃一5《Xx)m。以侯馬盆地為例(如圖1),第四系厚4(X)m,第三系厚巧oom,在第三系地層中,有100多米厚的中細(xì)砂層,為熱水的儲存空間,其余皆為紅色粘性土。

 

  由于施工過程中的自然造漿,穿越第三系地層時(shí),泥漿粘度大,鉆具不能在孔內(nèi)久停,否則會被泥漿吸附,提不動(dòng)鉆具。我院在侯馬施工侯1井時(shí),井位選擇了我單位機(jī)關(guān)大院,鉆進(jìn)1600m時(shí)準(zhǔn)備下管,在下管前鉆具沖孔,大約停留lh,然后提鉆,結(jié)果強(qiáng)力提拔亦無濟(jì)于事,用吊錘震動(dòng),井內(nèi)注人廢機(jī)油等措施均無結(jié)果,只好從中炸斷,鉆孔報(bào)廢,孔內(nèi)在施工侯2井時(shí),因新生界地層較薄(約800m),鉆具也未在孔內(nèi)多停,施工順利。而侯2、侯4井施工時(shí),連續(xù)不斷出現(xiàn)泥漿吸附現(xiàn)象,特別是施工安居工程小區(qū)侯4井時(shí),鉆進(jìn)到1600多米,已經(jīng)見到了基巖,準(zhǔn)備提鉆,當(dāng)時(shí)天下大霧不易操作,決定用完餐再提鉆,結(jié)果早餐用畢,不過20min,鉆具提不動(dòng),最后注人孔內(nèi)st廢柴油才解決了問題,雖避免了損失,但著實(shí)讓人嚇了一跳。

 

  侯馬盆地勘查施工地?zé)?/a>井4眼,在施工過程中發(fā)生吸附現(xiàn)象的就有3眼,占75%(見表1),這一問題必須引起高度重視。究竟鉆具在第三系地層孔內(nèi)允許靜止多長時(shí)間為宜呢?雖未作過專門試驗(yàn),但依筆者經(jīng)驗(yàn),最多不宜超過10min。

  孔號孔位井深/m吸附次數(shù)處理方法侯1二勘院院內(nèi)侯2東莊侯3南西莊侯4安居小區(qū)打吊錘、注機(jī)油打吊錘注柴油結(jié)果報(bào)廢成井成井成井水,水質(zhì)仍然渾濁。我院在侯馬市東莊施工的一熱水井,井深120()m,自460m以深為第三系地層,soom以淺水泥封孔止水,800一1200m范圍內(nèi)有80多米中砂、細(xì)砂及粉砂層,下花管100余米,且進(jìn)行了包棕纏絲。成井后,經(jīng)過洗井水仍然渾濁,為了使水質(zhì)盡快變清,下泵抽水一段時(shí)間后,雖有好轉(zhuǎn),但使用半年后仍未達(dá)到清澈透明。

 

  分析原因,主要是下管后不能投礫,地層中的水直接通過過濾器進(jìn)入井內(nèi),這樣有一些微小顆粒隨同進(jìn)入井內(nèi),只有長期抽水管外形成天然過濾層,微細(xì)顆粒才不會進(jìn)人井內(nèi),水才會變清。但這個(gè)過程相當(dāng)長,對客戶會帶來一定的損失。

 

  避免上述現(xiàn)象的產(chǎn)生的措施是施工過程中的上層冷水要封堵。一般是用水泥注漿達(dá)到止水目的,管外水泥塞滿,投礫是辦不到的,只能在過濾器上做文章,將一纏絲過濾器加工成貼礫過濾器,這樣會避免渾水現(xiàn)象的產(chǎn)生。

 

  ,且.且n內(nèi),?姍7005006902井管的腐蝕現(xiàn)象一般熱水井礦化度高,含離子種類較多,對金屬材料易造成腐蝕。一般說來,普通碳鋼的腐蝕均勻速度在0.125一0.25m耐年,下入井內(nèi)的鋼管一般厚8一romm,正常情況下使用壽命應(yīng)在30年以上。

 

  但實(shí)際上有些地?zé)峋?/a>的井管一二年就遭到腐蝕而穿透管壁。這就說明井管的腐蝕不是均勻的,而是在局部的薄弱環(huán)節(jié)受到了腐蝕。例如,我院在運(yùn)城盆地的臨猜縣城關(guān)施工的一口地?zé)峋?/a>,松散層下人必273一325mm螺旋管,壁厚8mm,下部奧陶系灰?guī)r不下管。剛竣工時(shí)經(jīng)抽水洗井,一切正常,水清砂凈。但不到1年,用戶反映井中出砂,我院派工程技術(shù)人員現(xiàn)場察看,井內(nèi)出的砂皆為第四系地層中更新統(tǒng)的砂層。分析其原因是井管局部受腐蝕破壞所致。根據(jù)施工的情況,推測管受損的位置有2處:

 

  (1)焊縫。下管時(shí)提吊焊接,個(gè)別接頭焊接不均勻,受高礦化度熱水腐蝕容易造成破裂,造成井內(nèi)出砂。

 

  (2)為了方便,在下管前每根管頂端割個(gè)小孔,以便穿鐵杠起吊,等井管焊接好后,再將小孔(直徑約3cm)補(bǔ)焊上,這樣就增加了井管的薄弱環(huán)節(jié),受高礦化度熱水腐蝕后也易破裂。后來改為壁厚10.3cm的石油套管,絲扣連接,避免了上述現(xiàn)象的產(chǎn)生。

 

  3井內(nèi)水質(zhì)渾濁現(xiàn)象第三系地?zé)?/a>井施工,竣工后經(jīng)過相當(dāng)長時(shí)間抽4井的間距問題第三系地層中的水補(bǔ)給條件差,這是因?yàn)槠渎裆钤趲装倜滓韵?大氣降水是不能直接補(bǔ)給的,而且因?yàn)榈谌导t色粘土太厚,靠第四系含水層越流補(bǔ)給也不可能,其唯一方式是通過周邊斷裂補(bǔ)給,但這種補(bǔ)給方式周期長,補(bǔ)給量小。所以第三系地層中地?zé)?/a>的開發(fā)必須合理控制井距,否則會引起大幅度水位下降。以西安為例,西安市地?zé)豳Y源也儲藏在第三系地層中,近5年來,全市打井近百眼,水位普遍下降,最嚴(yán)重的下降80一loom,長期下去,后果不堪設(shè)想。

 

  根據(jù)我們在侯馬、運(yùn)城開發(fā)第三系地?zé)峋慕?jīng)驗(yàn),井距不宜小于Zoom。

 

  4結(jié)論.

 

  經(jīng)過以上系統(tǒng)的試驗(yàn)研究,可以得出以下結(jié)論:

 

  (l)焊接強(qiáng)度是影響PDC鉆頭切削齒掉片的主要原因,室內(nèi)剪切試驗(yàn)是研究PDC鉆頭焊前焊后處理工藝參數(shù)的有效方法,所設(shè)計(jì)的夾具結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度能滿足試驗(yàn)要求;(2)正交試驗(yàn)結(jié)果表明,脫水方式、隨爐冷卻初溫和冷卻時(shí)間對PDC焊接強(qiáng)度都有不同程度的影響,影響程度大小順序?yàn)?冷卻初溫>冷卻時(shí)間>

 

  脫水方式;(3)試驗(yàn)條件下的優(yōu)化工藝參數(shù)組合為:冷卻初溫600℃,保溫sh,散裝丙酮脫水。