[發明專利]砂巖熱儲三開地熱井井身結構及施工方法

在審

• 申請號: 202110024084.2
• 申請日: 2021-01-08
• 公開（公告）號: CN112727377A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 劉斌;李紅巖;王鵬濤;王江峰;張獻喻;黃海;王萍;隋少強;趙宇璇
• 申請（專利權）人: 西安交通大學;中石化綠源地熱能（陜西）開發有限公司;西安石油大學
• 主分類號: E21B17/00
• 分類號: E21B17/00;E21B7/20;E21B17/08
• 代理公司: 西安中科匯知識產權代理有限公司 61254
• 代理人: 汪重慶

本發明涉及石油天然氣等資源的鉆井工程的技術領域，公開了一種砂巖熱儲三開地熱井井身結構，包括依次連接的一開套管、一開二開過渡懸掛器、二開套管、二開三開過渡懸掛器以及三開套管；所述一開二開過渡懸掛器采用第一全密封懸掛器或者導流懸掛器；所述二開三開過渡懸掛器采用第二全密封懸掛器。本申請還公開了所述砂巖熱儲三開地熱井井身結構的施工方法。本申請采用三開井身結構，每開次井能夠通過特定的懸掛器進行有效連接器，確保井眼與套管間的密封性及穩定性；施工時懸掛器在每開次完鉆后進行下套管作業時起到承上啟下的作用。本申請能夠改善地熱井完井質量及延長使用年限，確保高效長久平穩提供熱能，起到民生保障的關鍵性作用。

技術領域

本發明涉及地熱資源的鉆井工程技術領域，具體涉及一種砂巖熱儲三開地熱井井身結構及施工方法。

背景技術

地熱資源是指貯存在地球內部的可再生熱能，地熱資源的綜合開發利用，對社會、經濟和環境均有顯著的效益，在發展國民經濟中已顯示出越來越重要的作用。我國政府有關機構、地礦與石油、煤炭等部門十分重視地熱資源的勘查研究和開發利用。陜西關中盆地地熱資源豐富，開發利用程度較高。關中盆地內地熱勘查開發以地熱鉆探的方式為主。天然出露的帶狀熱儲類型，鉆井深度一般控制在1000m以內；隱伏的盆地型層狀熱儲，鉆井深度目前已經超過4000m。地熱井常采用二開井身結構，一開為泵室段，鉆孔直徑一般為444.5mm，二開孔徑為241.3mm。鉆井施工中常遇到第四系松散層坍塌、粘性土造漿、鉆頭泥包、鉆井液性能惡化，鉆具落井等問題，導致砂巖地熱井的井身質量、使用年限及回灌效果均不理想。

發明內容

針對現有技術存在的上述不足，本發明的目的在于提供一種砂巖熱儲三開地熱井井身結構及施工方法。

為實現以上目的，本發明提供的一種砂巖熱儲三開地熱井井身結構及施工方法，采用如下技術方案：

砂巖熱儲三開地熱井井身結構，包括依次連接的一開套管、一開二開過渡懸掛器、二開套管、二開三開過渡懸掛器以及三開套管；所述一開二開過渡懸掛器采用第一全密封懸掛器或者導流懸掛器；所述二開三開過渡懸掛器采用第二全密封懸掛器；所述一開套管以及一開二開過渡懸掛器的外部由水泥全封，所述二開套管以及二開三開過渡懸掛器的外部設置有聯體傘式分層止水器，所述三開套管的外部設置有篩管。

進一步地，所述第一全密封懸掛器包括一開公母接頭和懸掛密封組串，所述懸掛密封組串包括自上而下依次相接并整體設置于芯管外壁的上座封、橡膠密封組件、下座封以及鎖定螺母，所述下座封靠近芯管一側開設有下端貫通的臺階槽，所述臺階槽處設置有止逆鎖定棘，所述止逆鎖定棘下端與鎖定螺母相接；所述止逆鎖定棘的公齒與芯管的母齒相互鑲合；所述套管公扣與二開套管接箍母扣連接并擰緊。

進一步地，所述導流懸掛器包括一開公母接頭和翼形懸掛芯管，懸掛后懸掛部位環空被懸掛翼分隔成六等分通透的弧形導流槽，以便固井時水泥溢出導流。

進一步地，所述第二全密封懸掛器包括一開公母接頭和懸掛密封組串，所述懸掛密封組串包括自上而下依次相接并整體設置于芯管外壁的上座封、橡膠密封組件、下座封以及鎖定螺母，所述下座封靠近芯管一側開設有下端貫通的臺階槽，所述臺階槽處設置有止逆鎖定棘，所述止逆鎖定棘下端與鎖定螺母相接；所述止逆鎖定棘的公齒與芯管的母齒相互鑲合；所述套管公扣與二開套管接箍母扣連接并擰緊。

進一步地，所述篩管為定向井橋式篩管或直井包網纏絲篩管。

優選的，所述一開套管采用Φ339.7mm×9.65mm鋼級J55套管，長度450m。

優選的，所述二開套管采用Φ244.5mm×8.94mm鋼級J55套管，長度1630m。

優選的，所述三開套管采用Φ177.8mm×9.19mm鋼級N80套管，長度980m。