泥灌漿在地熱井中的應用

石志生

【摘要】目前水泥灌漿隔水法在常規地質鉆探中得到很好的應用，本文通過實際工作中將此方法很好的應用到地熱鉆進中，以彌補以往該類鉆孔所采用海帶或托盤止水法的不足。

【關鍵詞】鉆探，水泥灌漿， 地熱井，應用分析

在地熱鉆進中，由于孔經大，開孔鉆進至基巖中后，需要下定向套管，目的是隔住松散層以防垮塌，保證往下的順利鉆進，還要防止地表水的侵入以免影響水質，就必須止水，止水可以用海帶或托盤止水，而作為永久止水，還是灌注水泥可靠。下好定向管后，需換經鉆穿隔熱層，而后需下入第二層套管，下好套管后，作用是隔住松散層和冷水，以免滲入井內影響水溫和水質，而第二層套管往往下得較深，為止住冷水的侵入，需在套管外經與孔壁的環狀間隙間灌注水泥漿，以徹底克服地下水的壓力。具體灌注程序如下：

一、清孔、換漿

1、先將孔內濃泥漿及孔內沉渣用粘度為30秒的泥漿排出孔外沉淀池中；

2、待孔內泥漿比重為1.1時，粘度接近30秒后，抽出泥漿池內泥漿將池壁池底殘留泥皮及沉渣清洗干凈。

二、計算出要灌注段的環狀間隙容積和水泥用量和用水量。

1、環狀間隙容積計算（詳見鉆孔示意圖）

V1環=

式中h1：上灌注段深度

D1：上灌注段鉆孔直徑

d1：套管直徑

V1環：上灌注段容積m3

V2環=

V2環：下灌注孔段環狀間隙容積（m3）

式中：D2——下灌注孔段鉆孔直徑

d2——下灌注孔段套管直徑

h2——下灌注段深度

V總環=V1環+V2環

2、計算水泥用量及用水量、替漿量、水泥漿體積。

①水泥用量計算

W水泥=V總環×m

②水用量計算

V水=

式中：W水泥——水泥用量，V水—水用量，

實際灌注應考慮水泵抽不到水泥漿的體積和損耗系數，這樣算出的水泥及水用量就更準確，灌注誤差就更小。

③替漿量

過去用水泵灌漿有兩個問題易被忽視，一是當水泥用量較多和灌漿位置較深時，往往未等水泥漿送到不定灌漿位置邊灌邊提鉆以致使水泥漿被孔內水（泥漿）所稀釋；二是不注意鉆具內替換水容積的計算，用過少或過多的清水壓漿和沖洗鉆具，使水灰比增大，甚至不能干固。

所以孔內灌漿時，壓送水量必須保證壓出的漿液返高與鉆具內的漿液高度基本相一致，即灌漿的前鋒與尾端基本上在一個水平上，以保證予灌孔段中漿液不會被稀釋。并注意開始時提鉆要慢，防止抽吸造成下部出現空穴。

根據經驗，替漿水量計算公式如下：

V=V1—V2k（升）

式中：V——要求替漿量（升）

V1——鉆具內容積加地面輸漿管道容積之和。

V2——水泥漿體積，可根據下式計算

V2= Q（升）

式中 —水的比重

—干水泥的比重為3.1

m—水灰比

Q—水泥重量，kg

、 k—壓水系數，根據不同規格及不同孔經環狀間隙計算得

④禁止以水泵泵量和時間估計替漿量

三、下套管

在套管底管以上的第二根管內安設上單向灌注閥（如下示意圖），底管打上花眼，井口套管灌漿處安設閥門。

四、根據前面第二節計算量配制出水泥漿

灌漿單向閥示意圖

灌漿單向閥示意圖

五、灌注

灌漿單向閥示意圖

1、將配制好的水泥漿用高壓泥漿泵送入井底。

2、灌完后，根據前面計算的潛漿量壓入清水。

3、壓完清水后為防止水泥漿由于停泵瞬間水泥漿壓差回灌，應將套管灌漿口閥門立即關閉。

六、清洗機具

待水泥漿灌注完畢閉漿后，以灌注口閥門處取脫高壓管，抽清水進行清洗洗，出的水不能讓其流入孔內，然后清洗高壓泵和其他水泥漿配制機具以及清洗泥漿池內的殘水泥漿液。

我隊在石阡中壩鎮地熱井鉆井中就采用了上述方法灌注水泥漿孔深340.75m處，孔徑口245mm，下套管Φ224mm，一次灌注成功。

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