地?zé)峋?/a>與油氣井不同,地?zé)峋?/a>的鉆井液必須循環(huán)冷卻,以防汽化。注水泥的方法也是特殊的。地?zé)?/a>井發(fā)生井噴,壓井技術(shù)也與油井的控制技術(shù)也不同。如果井噴發(fā)生在淺水層,解決的難度更大。

 

  1955年z月,在美國內(nèi)華達(dá)州的FallonJ夕付近,Ormat公司14一6號(hào)井發(fā)生了井噴。此井與其它生產(chǎn)井一樣,使用相同的鉆井方案施工。由于意外事故引起了循環(huán)液漏失,最后發(fā)生井噴。

 

  Ormat能源系統(tǒng)公司立即請休斯頓的Neal八dams消防隊(duì)承擔(dān)壓井作業(yè)?？刂谱鳂I(yè)要求地表和地下控制相互結(jié)合。重要的是時(shí)間,這口鉆井要噴出溫度350“F、每分鐘出水量5000加侖(18。gm”)的地下熱水。

 

  井噴過程14一6號(hào)鉆井共鉆進(jìn)887英尺,在鉆到大為882英尺時(shí),發(fā)生泥漿漏失,約250桶。隨后加注泥漿處理。漏失被止住,又繼續(xù)鉆進(jìn)約4英尺,遇硬巖后停止鉆進(jìn),認(rèn)為這是熱儲(chǔ)層的頂部。

 

  為解決井漏問題擬定了一項(xiàng)方案。在熱儲(chǔ)層頂板的頂點(diǎn)注砂塞,然后在下套管之前在裸眼中注水泥塞。

 

  正當(dāng)拉起鉆桿準(zhǔn)備點(diǎn)注砂塞和水泥時(shí),發(fā)生井噴,此時(shí),孔內(nèi)下了1根鉆挺立根,井架上懸掛著1根鉆挺立根(2節(jié)鉆挺和1節(jié)鉆桿)。

 

  井架工發(fā)現(xiàn)蒸汽上升到井口,自管線流出的液流中含有粘土塊。關(guān)閉環(huán)心防噴器,液流開始流到鉆機(jī)周圍。1.5小時(shí)以后,產(chǎn)生了一個(gè)噴井口,淹沒了鉆機(jī)。

 

  流體噴出量估計(jì)5000加侖/min,產(chǎn)生了蘑菇狀蒸汽云,蒸汽云高出井口2000英尺左右。

 

  在水流進(jìn)入排水溝的情況下,熱水和蒸汽造成一個(gè)巨大的噴井口,其噴口尺寸為105英尺x115英尺。噴井口平均深度為100英尺。

 

  井噴的控制方案選擇壓井方法時(shí)需要特殊考慮。通?？捎美渌种凭畤?但冷水在井底受熱變成蒸汽時(shí),又將發(fā)生井噴。故鉆井液需循環(huán)冷卻,以抑制井噴。

 

  由于地下水的壓力引起井底壓力變化,所以該井比其他地?zé)?/a>井復(fù)雜。既需要冷水,又需要重泥漿。另外還要考慮在熱儲(chǔ)層頂部、砂質(zhì)巖的裂隙、斷裂間循環(huán)液的漏失問題。裂隙、斷裂將使泥漿或水泥漏失。壓井之后,熱儲(chǔ)層壓力開始逐漸上升,將井內(nèi)的部分泥漿或水泥柱推出井外。因此,還需要頂部壓井。其時(shí)間應(yīng)在井底壓井的同時(shí)或緊接井底壓井之后。頂部壓井也不容易,因?yàn)榫艿鬃头绹娖饕呀?jīng)沉入100英尺的噴井井口中?？?a href="http://xldcn.com/t/方案.html" >方案如下:

 

  ·鉆一口解救井,與噴發(fā)井在井底相交;·如果要控制鉆井,應(yīng)以大泵量泵送冷水或泥漿;·向噴發(fā)井的底部注水泥;·在井噴被處理之后,應(yīng)清理噴井口;·切害q掉或爆炸掉井架底座和其它沒備,以讓出裝置防噴器的通路;·利用留在噴發(fā)井內(nèi)的鉆具向井底泵送鉆井液;·根據(jù)井底注水泥情況,把小直徑鉆桿柱盡可能深地下到井底水泥塞的頂部,并注水泥至地表,·爆炸切斷和打撈防噴器;。

 

  回填解救井。

 

  解救井方案解救井是控制井噴的特殊方法。這是一項(xiàng)復(fù)雜的作業(yè),包括鉆井、定向、專門的井噴壓井方法和大的壓井泵送系統(tǒng)。

 

  解救井的目的是把壓井液泵送到噴發(fā)井的井底。由于下列因素,故比較復(fù)雜:

 

  ·噴發(fā)井的地表位置沒有明確的標(biāo)志,也沒有其它井場位置作參考;·由于噴井口充滿了沸水,不可能準(zhǔn)確地定出井噴噴口的位置,·對‘鉆井井底的位置不能進(jìn)行測量。

 

  然而,井噴又有下列有利條件:

 

  ·井底位置淺,所以難于測量的錐形漏斗小;·原17’/2英寸(444.5mm)的井徑,由于井噴沖蝕而變大;·如果井噴已看不到,解救井就緊靠鉆井,以便與高滲透性熱儲(chǔ)層的頂部或高傳導(dǎo)性斷層相交。

 

  解救井的設(shè)計(jì)與施工,鉆機(jī)應(yīng)盡可能接近噴發(fā)井,使鉆進(jìn)的角度和水平移距減到最小限度。要求彎曲度為6一7。/100英尺。該消防隊(duì)在前一年曾用13。/100英尺的彎曲度施工一個(gè)解救井,控制了一次井噴。盡管大彎曲度不是很理想的,但對淺井是容易控制的。

 

  解救井比典型的地?zé)峋?/a>多用一套附加套管柱。它是為解決淺部井噴時(shí)可能發(fā)生地下污染而配備的,這在其它作業(yè)中曾經(jīng)用過。

  主要靶區(qū)是熱儲(chǔ)層以上10英尺的井噴井身。即使解救井不與噴發(fā)井相交,解救井將在噴發(fā)井以西15英尺、以東6英尺共21英尺誤差的范圍內(nèi)與熱儲(chǔ)層或斷層相交。

 

  為了熱水的流散,從最壞的情況出發(fā),按100桶/min的流量,設(shè)計(jì)建造了一個(gè)容積為7000桶(lii2.9m8)的貯水池。此外,配制了1200桶、密度為11磅/加侖(1318kg/m3)的壓井泥漿,并且_用密度為30磅/桶(85.6kg/m“)堵漏材料配制了300桶的高粘度泥漿,必要時(shí)泵入裂隙。萬一有井漏,現(xiàn)場備有壓注柴油—水泥和硅酸鈉球的堵漏材料。壓井液通過防噴器泵入鉆孔的環(huán)狀空間。在壓井泵送系統(tǒng)與防噴器四通的2個(gè)出口連接,作為主要的流動(dòng)通道,與鉆桿柱連接,以便沿鉆桿泵入壓井液。對該系統(tǒng)作了最大流量為100桶/min的試驗(yàn)。

 

  壓井作業(yè)該井是按無異常的情況下鉆進(jìn)設(shè)計(jì)的。95/:英寸套管下到800英尺深并注水泥。在鉆出馬5/。英寸套管之前,對壓井系統(tǒng)作了流量試驗(yàn),對防噴器也進(jìn)行了試壓。全系統(tǒng)功能達(dá)到·13·設(shè)計(jì)要求。

 

  套管內(nèi)的水泥被鉆到離套管鞋5英尺。然后,進(jìn)行自導(dǎo)定向測量,測定確實(shí)的井位,以決定達(dá)到靶區(qū)的解救井軌跡是否可被壓井作業(yè)所允許。設(shè)計(jì)表明解救井應(yīng)當(dāng)在3英尺半徑范圍內(nèi)擊中靶區(qū)。

 

  鉆進(jìn)的終孔段與靶區(qū)相交。大約在925英尺發(fā)生井漏,按照設(shè)計(jì)方案繼續(xù)鉆到937英尺,漏失速度在允許的范圍內(nèi)。

 

  關(guān)閉防噴器—首先關(guān)閉環(huán)心,然后關(guān)閉并鎖緊閘板。卸去主動(dòng)鉆桿,接.上泵送接頭,使泵送系統(tǒng)的2英寸管線與鉆桿連接。

 

  通過3英寸壓井管線開始向環(huán)狀空間泵送壓井循環(huán)介質(zhì)。流量從5桶/min提高到25桶/min,共泵送925桶,井噴很快停止,噴井口液面慢慢下降。

 

  假定壓井系統(tǒng)所泵送的壓井用水在噴發(fā)井內(nèi)不再明顯上升時(shí),則可認(rèn)為壓井用水沿?cái)鄬舆M(jìn)入熱儲(chǔ)層,使井的周圍地層壓力上升。

 

  壓井結(jié)束之后,立即注水泥。由于鉆井被抑制,不要期望熱儲(chǔ)層涌出熱流而中斷注水泥。水泥配制如下:

 

  成分?jǐn)?shù)量(桶)水510男氯化鈣40水5防護(hù)液40水6水泥〔G級(jí)+觸變填加劑(Thixo￡111)〕142置換水56最后加注水泥到862英尺的深度。當(dāng)考慮到排出液(氣)體的數(shù)量和井眼沖蝕時(shí),頂部的水泥應(yīng)具有一定的深度。

 

  在設(shè)備搬到噴井口位置后,對鉆井觀察36小時(shí),如無問題,表明井噴已被壓死。

 

  噴井口評價(jià)和注水泥壓井作業(yè)的第二階段是從地表注水泥。包括抽出噴井口的水和研究水泥注入地層的方法。

 

  用2500加侖/min(9.5m“/min)的潛水泵排除噴井口的水。由于液面下降,噴井口的陡壁坍塌,對人員在噴井口邊工作或行走時(shí)造成危險(xiǎn)。為了安全,將噴井口邊圍起來,經(jīng)過幾天坍塌井口周圍穩(wěn)固下來。噴井口直徑增加了約30英尺。

 

  井架底座以35。角度下沉在噴井口中,轉(zhuǎn)盤在最底下。鉆挺在夾持器中。鉆挺上部母扣已成卵形。噴井口處的許多設(shè)備,被土壤覆蓋在井架底座之下。

 

  從噴井口采集了水樣,水溫不高(80一gooF),所以,是來自地下水,不是來自熱儲(chǔ)層。

 

  噴井口作業(yè)的主要目的是盡可能深安置良好的水泥塞。

 

  在離原井位3~5英尺處施工一個(gè)鉆孔,鉆頭直徑6’/:英寸,鉆孔鉆至300英尺,此深度應(yīng)封孔止水,這涉及了當(dāng)?shù)鼐用駞^(qū)的用水問題。在此深度注入水泥。

 

  深度超過250英尺鉆井液開始汽化,該地區(qū)淺部地層溫度比預(yù)想的要高得多。

 

  (下轉(zhuǎn)第7頁)34。(圖1)、勘探砂礫獷床抓斗裝置KFo一12(圖2)。研制了yPB一3A3鉆機(jī)用的鉆探與氣動(dòng)取心的整套技術(shù)裝備等。使用這些裝備縮短了勘探周期及保證了高效率。

 

  yFB一50M,yPB一2.5A,yPB一3AM,yPB一ZA一ZrK等鉆機(jī)在使用時(shí),配備有遮擋雨雪的外罩。目前使用yyC一1型移動(dòng)式?jīng)_擊鉆機(jī),靠它的沖擊器沖擊地表產(chǎn)生彈性扳動(dòng)以代替用爆破法產(chǎn)生彈性波。

 

  在春秋季節(jié)勘探疏松性建材,大量采用水力取心的高效鉆機(jī)KrK一100。在冬季對此鉆機(jī)進(jìn)行了鉆進(jìn)試驗(yàn)和用空氣及泡沫洗井試驗(yàn)。1988年上半年使用泡沫劑鉆進(jìn)了1000多米。應(yīng)用CBK一255/340振動(dòng)鉆具并配合KrO一12抓斗裝置勘探砂礫礦床是很有前景的。它們的可靠性和高效率已為實(shí)踐所證實(shí)。CBK255/34。鉆具在勃良斯克州和莫斯科州的磷灰?guī)r礦床施工了28個(gè)孔,總進(jìn)尺283.4m。計(jì)時(shí)觀測表明回次平均鉆速為3.7一3.,gm/h。比西馬科夫取土器鉆速高。.3倍。鉆具結(jié)構(gòu)能保證快速取心。巖心采取率為90%~100%。

 

  聯(lián)合體研制的抓斗(與yPB一3A3型鉆機(jī)配套)在礫石含量為35%~45%、巨礫含量為20%一35%的地層中能施工深12m,支護(hù)外徑為1120~102omm的淺井。在莫斯科州和加里寧州勘探砂礫礦床時(shí),取出的巨礫尺寸為300~40omm,個(gè)別的達(dá)到600一650mm。取出的樣品在數(shù)量上和質(zhì)量上都完全滿足地質(zhì)要求。目前,根據(jù)蘇聯(lián)地質(zhì)部的安排,中央地質(zhì)聯(lián)合體已著手研制yPB一2.5A自行式鉆機(jī)用的施工孔徑為600~900mm的抓斗裝置?？讖叫?能量消耗下降,鉆速提高、勞動(dòng)條件獲得改善。

 

  今后,提高淺井掘進(jìn)和大口徑鉆孔鉆進(jìn)的效率,必須使施工現(xiàn)場準(zhǔn)備、井壁支護(hù)、起下鉆作業(yè)、取樣、清除孔口巖石等操作工序?qū)嵭袡C(jī)械化。技術(shù)裝備的完善,施工質(zhì)量和工藝水平的提高顯然在一定條件下為過渡到程序工藝和普遍使用計(jì)算機(jī)為數(shù)據(jù)處理和最佳方案的選擇創(chuàng)造了前景。