地热井施工设计

12.地质施工设计2．1基本数据1.地热开采井井号：JNR-11设计井深：2000m目的层：中元古界蓟县系雾迷山组地热井坐标：X：20533912，Y：43140842.地热回灌井井号：JN-11B设计井深：2100m目的层：中元古界蓟县系雾迷山组地热井坐标：X：20534925，Y：4314236地理位置：位于JNR-11井东侧，井口相距1.06km。2．2地热地质条件2．2．1地质构造条件设计对井位于万家码头地热田Ⅳ级构造单元小韩庄凸起之北部。小韩庄凸起在平面上呈北北东（NNE）向展布，在空间上为一个南高北低的断块状侵蚀剥蚀孤山，东部、南部陡峭，北部、西部平缓。凸起最高部位在万家码头一带，隐伏深度在900m左右。区域上对小韩庄凸起空间展布影响较大的断裂有东、西部北北东（NNE）向的沧东断裂和白塘口东断裂，南、北部近东西（EW）向的海河断裂和增福台断裂。在小韩庄凸起内部，发育有北北东向和北西西向的咸水沽断裂、小营盘断裂、独流碱河断裂，这些次级断裂相互作用，将小韩庄凸起分割成两个次级凸起和次级凹陷，即王稳庄次凸起，双河桥次凸起，咸水沽次凹陷和北闸口次凹陷，北闸口次凹陷基岩顶板埋深1400～1500m，具有良好的热流背景（见图2-1）。对北闸口次凹陷地热地质影响最大的是东部北北东（NNE）向的沧东断裂和北北东（NNE）向的小营盘断裂等次级断裂，这些构造，对局部地层分布、水热均衡有一定的影响。21、沧东断裂地震测深证明，该断裂是一条切穿地壳硅铝层的深大断裂，是印支－燕山旋回的产物，由于多次活动，断裂呈现多条带分布，断裂的总体走向为北东向，断面向南东倾斜，倾角为50－700。据大地电磁测深反应，在断裂带西侧古生界顶板埋深为1000～2000m，东侧为3000～3500m，断裂东盘发育古近系，西盘缺失该地层。该断裂在新生界的结构面上表现形式各样，可分为勺形、椅形、阶形、坎形四种，控制着中新生代盆地的发展，是同沉积的生长断层，并成为沧县隆起与黄骅坳陷的分界。2、小营盘断裂位于设计开采井东侧，该断裂分布于津南区小白庄－老左营一线，是小韩庄次凸起内部的一条断裂，走向NE，倾向SE，倾角25°左右，为正断层，延长约13km。该断裂控制着北闸口一带中生界和上古生界发育，在断裂上升盘，基岩为奥陶系，下降盘为中生界，并发育有石炭－二叠系。该断裂对设计对井位置奥陶系热储起主要的控制作用。钻井显示，在小营盘断裂的东侧，奥陶系地层厚度发育不均，JN-07、JN07B井未钻遇该地层，小站的JN-09、JN-09B对井揭露奥陶系地层均为550m左右，钻井显示该地层裂隙发育，渗透率良好，但出水情况很差。在小营盘断裂的西侧，JN-02井出水量高达180m3/h。由于本区新生界地层下面覆盖有较厚的中生界、古生界石炭—二叠系地层，缺乏垂向补给的条件，因此判断小营盘断裂为水平方向的阻水断裂，在断裂西侧奥陶系有较好的水力条件，成井希望较大。3、咸水沽断裂位于津南区咸水沽－八里台一线，是小韩庄凸起内部断裂，走向北东，倾向南东，倾角30°左右，为正断层，长约10km，断点埋深1400m左右，断距100～200m，推测断至下古生界。2．2．2地层概况根据以往的钻探和地震勘探成果，设计对井及附近已揭露的地层自上而下有：新生界的第四系和新近系，中生界，古生界的石炭-二叠系、奥陶系及寒武3系，中、新元古界的青白口系和蓟县系。各地层特征如下。1、新生界（1）第四系：该地层在研究区内普遍分布，以冲洪积为主，间夹有海相沉积的粘性土与砂层组成岩性为冲洪积相粘土及砂层，揭露厚度为277～520m。（2）新近系①明化镇组在区内广泛分布，可分为上下两段，底板埋深1150～1300m，揭露厚度在600～800m。上段：岩性以灰、灰绿色砂岩、含砾砂岩与灰绿、浅棕红、紫色等杂色泥岩、粉砂质泥岩成不等厚互层，间夹薄层浅灰绿色泥质粉砂岩、细砂岩、钙质砂岩，成岩性和胶结程度自上而下逐渐变好。下段：以棕红、紫红、灰绿色厚层泥岩、砂质泥岩夹灰绿、灰白色细砂岩为主，泥岩普遍含砂，有较多的钙质团块，砂岩层理发育。②馆陶组区内均有分布，底板埋深在1350～1700m，厚度在200～400m。上部岩性为灰色粉砂岩与棕红色、灰色泥岩成等厚互层；中部以泥岩为主；下部为灰黄、浅灰色中粗含砾砂岩夹灰色泥岩，与下伏中生界地层呈不整合接触。2、中生界区内沧东断裂以西底板埋深为1430～1800m，揭露厚度为46～250m，JN-07、JN-07B井、津3和津4有揭露。津3井揭露底板埋深为1729m，揭露厚度为240m。中生界地层为一套弱氧化环境的河湖相沉积，主要岩性为紫红、棕红色泥岩与灰黄、灰色粉砂岩互层，和下伏地层呈不整合接触。3、古生界（1）石炭-二叠系区内沧东断裂以西底板埋深1460～2300m，揭露厚度30～500m，津3、津4、JN-07、JN-07B井揭露到该层。石炭-二叠系地层上部岩性为灰黄色粉砂岩；下部岩性为紫红色、深灰色、灰黑色、灰白色泥岩、钙质泥岩、碳质泥岩、铝土质泥岩夹灰色粉砂岩、细砂岩及深灰色泥灰岩、灰白色灰岩，局部见煤层，和下伏地层呈不整合接触。4（2）奥陶系该地层主要分布在白塘口断裂以东，以西缺失。在万家码头地热田高凸部位缺失，本区普遍分布。从北闸口－二道桥一线向西北方向埋深逐渐加深至2000m以上，厚度也加厚至700m以上。在小营盘断裂附近局部受到剥蚀，甚至出现缺失，JN-07、JN07B井未钻遇该地层。钻井显示，在小营盘断裂以东和以西厚度均有变大的趋势，本次论证所定的井位所在地为该断裂以西，与断裂相距较近，地层复杂，厚度变化大。邻近津3、津4井揭露到该层，津3、津4井位于设计对井的东南侧，相距分别为6km和5km。津3揭露奥陶系顶板埋深1811m，厚度61m,未揭穿。津4揭露底板埋深2346m，揭露厚度为714m。东北2km处的JN-08井奥陶系底板埋深1464m，揭露厚度144m。东北6km处的JN-04井揭露奥陶系底板埋深1321m，揭露厚度134m。设计对井南部5km处的小站镇JN-09、JN-09B揭露奥陶系顶板埋深分别为1858m和1720m，揭露厚度分别为546m和550m,其中JN-09井未揭穿。钻井资料显示奥陶系地层以碳酸盐岩为主，属浅海相沉积，与下伏寒武系整合接触。（3）寒武系区内普遍分布，小营盘断裂以西底板埋深1700～2950m，厚度为270～500m，小营盘断裂以东底板埋深2600～3500m，津4井揭露底板埋深2864m，区内寒武系地层上部岩性为以碎屑灰岩为主夹泥质条带状灰岩，并见有紫褐色泥页岩；中部自上而下碎屑逐渐增多，岩性逐渐从颗粒灰岩夹泥质条带灰岩为主过渡到一套暗红色海相白云质泥岩；下部岩性为块状灰岩、白云质灰岩以及角砾状泥灰岩，与下伏元古界呈假整合接触。4、中、新元古界（1）青白口系该层在区内普遍分布，小营盘断裂以西底板埋深2000～2300m。小营盘断裂以东底板埋深2800～3760m，厚度为150～260m。岩性上部为灰绿、棕红色泥岩及灰绿、灰褐色薄层状泥灰岩或页岩，夹灰白、灰色灰岩或薄层白云质灰岩；下部为黑灰色、黄褐色泥质砂岩、粉砂岩，夹灰绿色泥岩及灰、灰绿色石英砂岩，主要成分为石英，含有较多的海绿石，硅质胶结，属滨海相沉积，与下伏雾迷山组呈假整合接触。（2）蓟县系雾迷山组5区内普遍分布，小营盘断裂以西顶板埋深2100～3200m，小营盘断裂以东顶板埋深2800～3760m，未有钻孔揭穿该层，预测设计井附近顶板埋深较浅，属浅海相碳酸盐岩沉积。岩性上部为灰色白云岩，细晶、粒晶结构，遇热酸起泡反应剧烈；下部以浅灰色、灰色、深灰色白云岩为主，夹有棕红色或灰色泥质白云岩，泥质分布不均，并夹有燧石条带白云岩，穿插有石英岩脉。岩溶、裂隙的发育主要受构造控制，褶皱轴部和断裂附近更为发育。2．3目的层热储特征在设计对井区域，地温梯度等值线走向与沧东断裂基本一致，呈北北东，说明沧东断裂具有导热性，设计对井紧邻沧东断裂，具有较高热流背景。设计对井处在白塘口凹陷内的小韩庄凸起之上，属万家码头地热田。根据区域地温场变化特征和设计对井所处的地温场位置，设计对井盖层平均地温梯度在4.4℃/100m。预测设计对井钻遇奥陶系顶板埋深1500～1600m。岩性以灰岩、白云质灰岩为主夹泥质灰岩，预测水量40——80m3/h，井口稳定流温68——72℃，热流体化学类型Cl·HCO3－Na型，矿化度1.8——2.0g/L。2．4地质技术要求2．4．1地质资料采集地质资料采集主要进行岩屑录井和钻时录井。目的是通过钻进速度及时掌握地层软硬程度及破碎带、溶洞、裂隙的深度，卡准地层界面；通过岩屑录井可以最直接地描述地层岩性特征、研究沉积环境、判断地层界面，通过室内化验，还可进一步判定岩石沉积年代、古生物活动特征等，为日后的地质研究提供第一手的宝贵的基础资料。钻时录井:由1000m—完井,单位为h/m。岩屑录井具体要求如下：由1000m—完井，每2m取一包岩屑，当地层变化频繁，要加密取样，每0.5－1m取一包岩屑，接近于易漏失层基岩顶板时，应连续捞取岩屑，随时掌握泥浆漏失情况及深度，切实卡准漏失层基岩顶部风化壳的深度。6同时按规范要求，每100m测试一次泥浆迟到时间，确保岩屑准时反映地层情况，并确保岩屑洗净、晾干、摆放整齐、装袋及岩屑箱，严禁丢失漏写岩样标识。2．4．2地球物理测井设计对井均要进行电法测井（包括2.5m梯度电阻率、0.5m电位电阻率、自然电位和侧向测井），声波时差测井及自然伽玛测井。其目的是为了更准确地划分地层，并掌握含水层的深度和厚度、孔隙率及渗透率。1.第一次测井项目（二开）：⑴标准测井:A.自然电位测井（SP）B.2.5m底部梯度电极系视电阻率测井（R250TD2）C.4.0m底部梯度电极系视电阻率测井（R400TD2）⑵综合测井：D.补偿声波测井（AC）E.自然伽玛测井（GR）F.双感应八侧向测井（LL8）⑶连续测温2.第二次测井项目（三开）：⑴标准测井:A.自然电位测井（SP）B.2.5m底部梯度电极系视电阻率测井（R250TD2）C.4.0m底部梯度电极系视电阻率测井（R400TD2）⑵综合测井：D.补偿声波测井（AC）E.自然伽玛测井（GR）F.双感应双侧向测井（LL2）⑶井底温度72．5成井试水方案及要求1.目的⑴确定热储层中涌水量；⑵取得地热资源评价必需的计算参数，提供地热资源评价依据。2.类型试水试验有两种方案：一种是热水不自流，要求进行3个落程的抽水试验；一种是热水自流（自喷），要求进行放喷试验。由于东丽湖地区雾迷山组热储层地热井已不能自流，所以设计对井均要求做进行3个落程的稳定流抽水试验，做第二口井抽水试验时要求以第一口井做观测井进行多井试验。3.落程规定根据按1989－8－29发布实施的国家标准《地热资源地质勘查规范》GB11615－89中规定：单井抽水试验一般做三个落程，稳定延续时间8－12h，用以确定流量与水位降低的关系。先作大落程的抽水试验，产量大了，温度高了，地层的裂隙疏通了，才能求得真正的热水水位。热水水位是在大落程抽水试验结束时，测恢复水位时得到的一个瞬间水位，在测水位恢复曲线时，在3－15min内出现随着温度的降低水位开始回落。可以在洗井试抽阶段，大体测一个热水水位，指导正规的抽水。4.抽水试验方案抽水试验具体要求如下：完井后用空压机气举洗井，做到水清砂净（含砂量不得大于万分之一），在水温、水量无明显变化后，转入稳定流正式抽水，依据《地热资源地质勘查规范》（GB11615-89）规定，抽水时间为三个落程（即48、16、8h），并做好水位，降深、流量的观测记录工作，最后取全分析水样一个按规范要求做到以下几项具体观测工作：⑴抽水前需观测静水位和液面温度。⑵抽水试验时，动水位、出水量和流体温度的观测时间间距为（min）：1，2，2，5，5，5，5，5，10，10，10，20，20，20，30，30，……。⑶先进行最大降深抽水，其余2次降深分别为最大降深的1/3和2/3。⑷试验稳定标准应符合抽水孔出水量和动水位与时间关系曲线只在一定8的范围内波