孔隙型地热井喷射洗井器及利用该洗井器喷射洗井的方法

摘要

一种应用于新近系明化镇(Nm)组馆陶组(Ng)、古近系东营组(Ed)沙河街组(Es)洗井的孔隙型地热井喷射洗井器，钻杆接头连接横向喷嘴体并在其上装有不同方向的横向喷嘴，其下通过变径接头和混合器外管连接喷吸接头，喷吸接头之上安装混合器，在混合器外管内装有纵向喷嘴体并安装纵向喷嘴，并通过设置合适的喷射洗井工艺，通过射流和射流产生的射吸作用，不但有清洗过滤管泥皮和抽吸作用，还有直接水马力和破碎泥皮的作用，高压射流体将“泥皮”全部“破碎”并吸出，射流形成“水楔”，使微裂纹或裂缝扩大，从而疏通热流通道，产生最大出水量。

说明书

技术领域

本发明涉及孔隙型地热井洗井领域，特别涉及地热井过滤管堵塞不出热水后 的喷射洗井器，以及利用该洗井器对孔隙型地热井喷射洗井的方法。

背景技术

孔隙型地热井热储以新近系明化镇(Nm)组馆陶组(Ng)、古近系东营组(Ed) 沙河街组(Es)为主，由于受构造的影响有缺失现象。钻遇地层为第四系、新近 系、古近系，该类型地热井地层简单，孔壁不稳定，易吸水膨胀、易缩径、含油 气等复杂情况，成井有一定难度，地热井成井以后，由于地层为粉砂、粉细砂、 细沙地层孔隙小、含水量小，相应的出水量就小，下管后在井管和缠丝过滤管之 间夹有大量的泥皮，以及孔壁的泥皮，堵塞了地层出水通道。采用活塞洗井、空 压机洗井达不到出水目的，在实际生产中容易造成报废井。

发明内容

为解决上述问题，本申请发明人经过多年的研究和喷射洗井实践，发现当射 流的水功率足够大时，射流不但有清洗过滤管泥皮的作用，还有直接或破碎岩石 的作用，高压射流体将“泥皮”全部“破碎”并清除岩石微裂纹或裂缝“泥塞”， 射流形成的“水楔”，使微裂纹或裂缝扩大，从而疏通热流通道，产生最大出水 量，因此提出一种孔隙型地热井喷射洗井器及利用该喷射洗井器对孔隙型地热井 进行喷射洗井的方法。利用高速射流速度、冲击力、水功率以及喷射洗井器产生 的抽吸作用，实现“泥皮或堵塞物”全部“破碎”并吸出，达到出水的目的。

本发明完整的技术方案为：

一种孔隙型地热井喷射洗井器，由钻杆接头、横向喷嘴体、横向喷嘴、变径 接头、球体、纵向喷嘴体、纵向喷嘴、混合器外管、混合器、喷吸接头组成。钻 杆接头连接横向喷嘴体，在横向喷嘴体上通过丝扣装横向喷嘴，横向喷嘴体丝扣 连接变径接头，接变径接头连接纵向喷嘴体，纵向喷嘴体有球座和纵向喷嘴，纵 向喷嘴体通过丝扣连接混合器外管，接混合器外管与喷吸接头相连，喷吸接头上 有垂直孔和斜孔并在其上装有混合器。

为了提高抽吸效果，在喷吸接头上设计了垂直孔和45°斜孔。

利用该喷射洗井器对孔隙型地热井进行喷射洗井的方法为：

在成井后，采用喷射洗井器对孔隙型地热井进行喷射洗井，随着洗井过程的 进行，冲洗液由清水逐渐置换为泥浆(即5wt％膨润土+ 0.3wt％Na₂CO₃+0.4wt％CMC+0.4wt％KHm，其余为水)，最后所用冲洗液为清水,泥浆 冲洗液性能为密度1.03g/cm³，漏斗粘度22～25S，塑性粘度1×10^-2Pa·S，失水 量15ml/30min，PH值9.5。

所用的喷射洗井器的工艺参数为：

(1)射流喷射速度，即喷射口出口处射流速度，其计算式为

υ_j＝(10Q/A₀)

其中，A₀＝π/4Σ(1-n)d_i²

式中：υ_j-射流喷速，m/s；

Q-通过钻杆的钻井液流量，L/s；

A₀-喷射出口截面积，cm²；

d_i-喷嘴直径，cm；

n-喷嘴个数。

(2)射流冲击力，即喷射出口处射流在其作用的面积上的总作用力的大小， 计算公式为

Fj＝ρ_dQ²/100A₀

式中：F_j-射流冲击力，KN；

ρ_d-钻井液密度，g/cm³；

(3)射流水功率，即射流在冲洗岩屑，单位时间内射流所具有的做功能量， 计算公式为

Pj＝0.05ρ_dQ²/A₀²

式中：Pj-射流水功率，KW。

本发明的有益效果是：

1.针对地热型孔隙井，采用改进后的喷射洗井器对孔隙型地热井进行喷射 洗井，通过合理的工艺参数设置，不但清洗了过滤管泥皮，同时对岩石有直接破 碎岩石的作用，高压射流体将“泥皮”全部“破碎”并清除岩石微裂纹或裂缝， 射流形成“水楔”，使微裂纹或裂缝扩大，从而疏通热流通道，产生最大出水量。

2.钻探成井过程中，采用化学的处理泥浆，具有比重小、失水量小、流动 性好，具有一定的抗粘土浸润能力，护孔效果好的优点。

附图说明

图1本发明孔隙型地热井喷射洗井器结构示意。

图2是图1的本发明孔隙型地热井喷射洗井器A-A剖面图示意图

图3是图1的本发明孔隙型地热井喷射洗井器B-B剖视图示意图。

图中，1.钻杆接头，2.横向喷嘴体，3.横向喷嘴，4.变径接头，5.球体，6. 纵向喷嘴体，7.纵向喷嘴，8.混合器外管，9.混合器，10.喷吸接头。

具体实施方式

本发明孔隙型地热井喷射洗井器，不受下述实例的限制，可以根据本发明技 术方案与具体情况和地层情况来确定具体的实施方式。

结合实例和附图，对孔隙型地热井喷射洗井器进一步详细说明。

如附图1-3所示，本发明孔隙型地热井喷射洗井器由钻杆接头1、横向喷嘴 体2、横向喷嘴3、变径接头4、球体5、纵向喷嘴体6、纵向喷嘴7、混合器外 管8、混合器9、喷吸接头10组成。钻杆接头1连接横向喷嘴体2，横向喷嘴体 2通过丝扣安装横向喷嘴3并连接变径接头4，接变径接头4连接纵向喷嘴体6， 纵向喷嘴体6连接纵向喷嘴7和混合器外管8，混合器外管8连接喷吸接头10， 喷吸接头上有垂直孔和斜孔并在其上装有混合器9。

如图2所示，横向喷嘴3固定在横向喷嘴体2。

如图3所示，在喷吸接头10上有垂直孔和45°斜孔各4个。

使用于地热井过滤管内径Φ125mm-Φ230mm，施工作业所需的条件，泥浆泵排 量不小于1200L/min，压力不小于10MPa，

本发明孔隙型地热井喷射洗井器的工作原理为：喷射洗井器下到含水层后， 循环冲洗液(清水)，冲洗液经过喷射洗井器分为两部分，一部分通过横向喷嘴 3产生的，将泥皮或堵塞物全部“破碎”并冲出。另一部分冲洗液通过纵向喷嘴 体6纵向喷嘴7产生的高压射流进入混合器外管8，在混合器外管8内腔产生负 压通过喷吸接头10垂直孔将过滤器外部的“泥皮或堵塞物”吸入，同时冲洗液 通过喷吸接头10斜孔冲洗过滤器外部的“泥皮或堵塞物”，冲洗过程中要按照 固定的行程活动喷射洗井器，冲洗液固相含量小于1％后，投入球体5堵塞冲洗 液下通道，横向喷嘴3产生更大的射流速度、冲击力、水功率，将过滤器外部泥 皮或堵塞物进一步“破碎”冲出。“泥皮或堵塞物”通过冲洗液携带出孔外，从 而疏通热流通道，产生最大出水量。

采用该喷射洗井器对孔隙型地热井进行喷射洗井的具体方法为：

针对孔隙型地热井，采用正循环泥浆钻井；

测井，达到设计井深进行方位角、顶角、电阻率、井温测井，以确定热储层 和井温；

在成井后，采用喷射洗井器对孔隙型地热井进行喷射洗井，随着洗井过程的 进行，冲洗液由清水逐渐置换泥浆(即5wt％膨润土+ 0.3wt％Na₂CO₃+0.4wt％CMC+0.4wt％KHm，其余为水)，最后所用冲洗液为清水,泥浆 冲洗液性能为密度1.03g/cm³，漏斗粘度22～25S，塑性粘度1×10^-2Pa·S，失水 量15ml/30min，PH值9.5。所用的喷射洗井器的工艺参数为：

(1)射流喷射速度，即喷射口出口处射流速度，其计算式为

υ_j＝(10Q/A₀)

其中，A₀＝π/4Σ(1-n)d_i²

式中：υ_j-射流喷速，m/s；

Q-通过钻杆的钻井液流量，L/s；

A₀-喷射出口截面积，cm²；

d_i-喷嘴直径，cm；

n-喷嘴个数。

(2)射流冲击力，即喷射出口处射流在其作用的面积上的总作用力的大小， 计算公式为

Fj＝ρ_dQ²/100A₀

式中：F_j-射流冲击力，KN；

ρ_d-钻井液密度，g/cm³；

(3)射流水功率，即射流在冲洗岩屑，单位时间内射流所具有的做功能量， 计算公式为

Pj＝0.05ρ_dQ²/A₀²

式中：Pj-射流水功率，KW。

在实际生产中，具体采用的射流喷射速度为40m/s，射流冲击力为0.816KN， 射流水功率为16.48KW。

实际生产中，在山东东营、滨州地区对地热井钻探成井后，经采用活塞洗 井、空压机洗井均无水，后采用“喷射洗井器”洗井后，出水量＞60m³/h、水温 ＞60℃。