本發(fā)明涉及一種鉆井方法，尤其涉及一種用于高溫地熱井的防噴水泥漿固井方法及裝置。

背景技術：

高溫地熱井的主要特點是井內(nèi)溫度高，通?？蛇_150℃～300℃，此溫度可以直接影響硅酸鹽，使其產(chǎn)生不良的水化反應，并且消化反應的產(chǎn)生會降低水泥的強度，從而引起高溫地熱井發(fā)生井涌或者井漏。另外，上述溫度還會縮短水泥漿的凝固時間，因此在注入水泥漿之前，需要向進內(nèi)注入大量冷水進行循環(huán)降低井內(nèi)溫度，并加入緩凝劑，以延長水泥漿的凝固時間。然而，由于水泥漿的密度、地熱井所處地層以及地熱井內(nèi)溫度的不確定性，無法保證地熱井的固井效果。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術中的缺陷，本發(fā)明提供一種用于高溫地熱井的防噴水泥漿固井方法及裝置，用于解決現(xiàn)有技術中地熱井所處地層以及井內(nèi)溫度和水泥漿密度的不確定性引起的地熱井固井效果較差的問題。

本發(fā)明實施例提供了一種用于高溫地熱井的防噴水泥漿固井方法，所述方法包括：

向高溫地熱井中泵入清水以使地層溫度降至預設溫度；

向所述高溫地熱井內(nèi)放置套管到預設位置；

向所述套管內(nèi)依次泵入下膠塞、隔離液以及泵入預設密度的水泥漿至所述套管口位置；

經(jīng)過第一預設時間后，向所述地熱井內(nèi)依次泵入上膠塞和鉆井液直至所述上膠塞碰壓；

在所述上膠塞碰壓后第二預設時間內(nèi)判斷所述水泥漿是否滿足預設條件，若是則完成所述高溫地熱井的固井工作。

可選地，所述水泥漿中加入預設含量的密度調(diào)節(jié)劑。

可選地，所述水泥漿密度取值范圍為1.0g/cm³-1.4g/cm³。

可選地，所述第二預設時間取值范圍為48～72小時。

可選地，所述預設條件為水泥漿的失水量不大于60ml，抗壓強度不小于10.8兆帕。

可選地，所述方法還包括：

當完成所述高溫地熱井的固井工作后，將鉆頭穿過所述套管繼續(xù)鉆進后續(xù)地層。

可選地，注入水泥漿過程中所述套管內(nèi)壓力滿足：

Pp<Pa＜Pf；

式中，Pp表示井漏壓力，Pa表示套管內(nèi)壓力，Pf表示進涌壓力。

第二方面，本發(fā)明實施例還提供了一種用于高溫地熱井的防噴水泥漿固井裝置，所述裝置包括：

清水泵入模塊，用于向高溫地熱井中泵入清水以使地層溫度降至預設溫度；

套管放置模塊，用于向所述高溫地熱井內(nèi)放置套管到預設位置；

水泥漿泵入模塊，用于向所述套管內(nèi)依次泵入下膠塞、隔離液以及泵入預設密度的水泥漿至所述套管口位置；

鉆井液泵入模塊，用于經(jīng)過第一預設時間后向所述地熱井內(nèi)依次泵入上膠塞和鉆井液直至所述上膠塞碰壓；

判斷模塊，用于在所述上膠塞碰壓后第二預設時間內(nèi)判斷所述水泥漿是否滿足預設條件，若是則完成所述高溫地熱井的固井工作。

可選地，所述水泥漿泵入模塊還用于向所述水泥漿中加入預設含量的密度調(diào)節(jié)劑以使所述水泥漿密度取值范圍為1.0g/cm³-1.4g/cm³。

可選地，所述裝置還包括：

鉆井模塊，用于在完成所述高溫地熱井的固井工作后將鉆頭穿過所述套管繼續(xù)鉆進后續(xù)地層。

由上述技術方案可知，本發(fā)明通過向高溫地熱井中泵入清水，可以冷卻地層使其溫度降至預設溫度，還可以將該高溫地熱井中的碎屑替換出來以保持其整潔；然后向該高溫地熱井中放置套管到預設位置，并依次向該套管內(nèi)泵入下膠塞、隔離液以及預設密度的水泥漿至套管口位置；經(jīng)過第一預設時間后，向所述地熱井內(nèi)依次泵入上膠塞和鉆井液直至所述上膠塞碰壓，在碰壓后第二預設時間內(nèi)若滿足預設條件則完成固井工作。本發(fā)明實施例中，經(jīng)過第一預設時間后再泵入上膠塞和鉆井液是為了使套管底部的水泥漿初凝，這是由于套管底部的水泥漿具有密度較大并且溫度較高，底部水泥漿可以較上部的水泥漿先期初凝，可以保證水泥漿進入套管與井壁之間的速度以及壓力。另外通過調(diào)節(jié)水泥漿密度，可以控制水泥漿進入套管與井壁的速度以及壓力，進而可以控制固井中的水泥漿漏失量，從而達到提高固井質(zhì)量的目的。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明提供的一種用于高溫地熱井的防噴水泥漿固井方法流程示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的一種用于高溫地熱井的防噴水泥漿固井裝置框圖；

圖3為本發(fā)明實施例提供的一種用于高溫地熱井的防噴水泥漿固井裝置安裝示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

本發(fā)明實施例提供了一種用于高溫地熱井的防噴水泥漿固井方法，如圖1所示，所述方法包括：

S1、向高溫地熱井中泵入清水以使地層溫度降至預設溫度；

S2、向所述高溫地熱井內(nèi)放置套管到預設位置；

S3、向所述套管內(nèi)依次泵入下膠塞、隔離液以及泵入預設密度的水泥漿至所述套管口位置；

S4、經(jīng)過第一預設時間后，向所述地熱井內(nèi)依次泵入上膠塞和鉆井液直至所述上膠塞碰壓；

S5、在所述上膠塞碰壓后第二預設時間內(nèi)判斷所述水泥漿是否滿足預設條件，若是則完成所述高溫地熱井的固井工作。

需要說明的是，本發(fā)明實施例向高溫地熱井中泵入清水的數(shù)量可以根據(jù)高溫地熱井的容易以及底部溫度進行調(diào)節(jié)，一方面泵入清水可以降低地層的溫度，爭取利用最小量的清水使地層溫度降至預設溫度，另一方面泵入清水可以將鉆井過程中出現(xiàn)的碎屑替換出來，提高該高溫地熱井的整潔度。

實際應用中，地層溫度可以從該高溫地熱井的井口反流上的水溫確定，也可以在套管的底部設置溫度傳感器實時采集。上述預設溫度可以設置在50～150度之間。當然也可以根據(jù)泵入水泥漿材料以及地層的溫度進行合理設定，本發(fā)明不作定。

步驟S2中預設位置是指每個鉆井階段需要固定到的相應位置，如圖3中的預設位置0。其中頂部(位于高溫地熱井的井口)的預設位置0為第一鉆井階段時套管放置的預設位置，中間為第二鉆井階段時套管放置的預設位置，底部為第三鉆井階段時套管放置的預設位置。上述預設位置可以根據(jù)每個鉆井階段進行調(diào)整。

上述第一預設時間是指，從水泥漿到達套管口位置時刻起計時，然后延時一定時間段即第一預設時間。上述第一預設時間可以為幾分鐘或者幾小時。本發(fā)明實施例中設置該第一預設時間的目的在于，使水泥漿與套管以及該高溫地熱井之間有一定的接觸緩沖期。由于位于套管底部的水泥漿有密度高于頂部的水泥漿，且底部地層的溫度高于套管頂部的溫度，在接觸緩沖期內(nèi)，底部的水泥漿可以初凝，這樣就可以使套管內(nèi)的壓力保持平衡狀態(tài)。

上述套管內(nèi)的壓力保持平均狀態(tài)是指套管內(nèi)壓力滿足：

Pp<Pa＜Pf；

式中，Pp表示井漏壓力，Pa表示套管內(nèi)壓力，Pf表示進涌壓力。

實際應用中，上述水泥漿的密度取值范圍為1.0g/cm³-1.4g/cm³。為使水泥漿密度保持在上述范圍內(nèi)，可選地，水泥漿中加入預設含量的密度調(diào)節(jié)劑。上述密度調(diào)節(jié)劑的含量可以根據(jù)使用方法進行添加，本發(fā)明不作限定。

上述第二預設時間是指，從上膠塞碰壓開始計時并延時一定時間即第二預設時間。第二預設時間取值范圍為48～72小時，使水泥漿能夠終凝，通常情況下，根據(jù)上述水泥材料的稠化時間設置第二預設時間即可。需要說明的是，上述注入水泥漿的工作需要在第二預設時間段內(nèi)完成，一般情況下，施工時間+1小時應該小于水泥漿的稠化時間即第二預設時間。

實際應用中，完成所述高溫地熱井的固井工作時上述水泥漿終凝后需要滿足上述預設條件。該預設條件為：

失水量不大于60ml，抗壓強度不小于10.8兆帕。

在高溫地熱井完成本鉆井階段的固井工作后可以使鉆頭穿過套管，鉆過上膠塞和下膠塞后鉆進后續(xù)地層。

實際應用中，向高溫地熱井中泵入清水、上/下膠塞、隔離液和水泥漿可以分別由不同的泵體實現(xiàn)，也可以由同一個泵體實現(xiàn)，本領域技術人員可以根據(jù)具體情況進行選擇，本發(fā)明不作限定。

實際應用中，上述套管可以根據(jù)不同階段選擇不同功能的套管實現(xiàn)，如圖3所示，標號1為表層套管，標號2為技術套管，標號3為花管，在技術套管與花管之間為水泥漿。本領域技術人員可以根據(jù)具有情況進行選擇，本發(fā)明不作限定。

為體現(xiàn)本發(fā)明實施例提供的一種用于高溫地熱井的防噴水泥漿固井方法的優(yōu)越性，本發(fā)明實施例還提供了一種用于高溫地熱井的防噴水泥漿固井裝置，如圖2所示，所述裝置包括：

清水泵入模塊M1，用于向高溫地熱井中泵入清水以使地層溫度降至預設溫度；

套管放置模塊M2，用于向所述高溫地熱井內(nèi)放置套管到預設位置；

水泥漿泵入模塊M3，用于向所述套管內(nèi)依次泵入下膠塞、隔離液以及泵入預設密度的水泥漿至所述套管口位置；

鉆井液泵入模塊M4，用于經(jīng)過第一預設時間后向所述地熱井內(nèi)依次泵入上膠塞和鉆井液直至所述上膠塞碰壓；

判斷模塊M5，用于在所述上膠塞碰壓后第二預設時間內(nèi)判斷所述水泥漿是否滿足預設條件，若是則完成所述高溫地熱井的固井工作。

可選地，所述水泥漿泵入模塊M3還用于向所述水泥漿中加入預設含量的密度調(diào)節(jié)劑以使所述水泥漿密度取值范圍為1.0g/cm³-1.4g/cm³。

可選地，所述裝置還包括：

鉆井模塊，用于在完成所述高溫地熱井的固井工作后將鉆頭穿過所述套管繼續(xù)鉆進后續(xù)地層。

本發(fā)明提供的防噴水泥漿固井裝置基于上文所述的防噴水泥漿固井方法實現(xiàn)，因而可以解決同樣的技術問題，并取得相同的技術效果，詳細說明請參見方法實施例內(nèi)容，在此不再一一贅述。

由上述技術方案可知，本發(fā)明實施例提供的用于高溫地熱井的防噴水泥漿固井方法及裝置，通過向高溫地熱井中泵入清水，可以冷卻地層使其溫度降至預設溫度，還可以將該高溫地熱井中的碎屑替換出來以保持其整潔；然后向該高溫地熱井中放置套管到預設位置，并依次向該套管內(nèi)泵入下膠塞、隔離液以及預設密度的水泥漿至套管口位置；經(jīng)過第一預設時間后，向所述地熱井內(nèi)依次泵入上膠塞和鉆井液直至所述上膠塞碰壓，在碰壓后第二預設時間內(nèi)若滿足預設條件則完成固井工作。本發(fā)明實施例中，經(jīng)過第一預設時間后再泵入上膠塞和鉆井液是為了使套管底部的水泥漿初凝，這是由于套管底部的水泥漿具有密度較大并且溫度較高，底部水泥漿可以較上部的水泥漿先期初凝，可以保證水泥漿進入套管與井壁之間的速度以及壓力。另外通過調(diào)節(jié)水泥漿密度，可以控制水泥漿進入套管與井壁的速度以及壓力，進而可以控制固井中的水泥漿漏失量，從而達到提高固井質(zhì)量的目的。

本領域內(nèi)的技術人員應明白，本發(fā)明的實施例可提供為方法、系統(tǒng)、或計算機程序產(chǎn)品。因此，本發(fā)明可采用完全硬件實施例、完全軟件實施例、或結合軟件和硬件方面的實施例的形式。而且，本發(fā)明可采用在一個或多個其中包含有計算機可用程序代碼的計算機可用存儲介質(zhì)(包括但不限于磁盤存儲器、CD-ROM、光學存儲器等)上實施的計算機程序產(chǎn)品的形式。

本發(fā)明是參照根據(jù)本發(fā)明實施例的方法、設備(系統(tǒng))、和計算機程序產(chǎn)品的流程圖和/或方框圖來描述的。應理解可由計算機程序指令實現(xiàn)流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結合?？商峁┻@些計算機程序指令到通用計算機、專用計算機、嵌入式處理機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設備的處理器以產(chǎn)生一個機器，使得通過計算機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設備的處理器執(zhí)行的指令產(chǎn)生用于實現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的裝置。

這些計算機程序指令也可存儲在能引導計算機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設備以特定方式工作的計算機可讀存儲器中，使得存儲在該計算機可讀存儲器中的指令產(chǎn)生包括指令裝置的制造品，該指令裝置實現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能。

這些計算機程序指令也可裝載到計算機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設備上，使得在計算機或其他可編程設備上執(zhí)行一系列操作步驟以產(chǎn)生計算機實現(xiàn)的處理，從而在計算機或其他可編程設備上執(zhí)行的指令提供用于實現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的步驟。

最后應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術方案的范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求和說明書的范圍當中。