過濾器擠毀是地熱井施工中較為常見的一種事故。對過濾器擠毀事故類型、成因以及處理技術(shù)進行了分析和研究,并以一起由擠毀引起的地熱深井內(nèi)復(fù)雜事故處理為例,闡述了其解決方法和體會。

　　第四系和新近系中地熱井施工常見的一種井內(nèi)事故是過濾器擠毀或變形,該類事故一旦發(fā)生,輕者(過濾器變形量小,過流斷面呈橢圓形)水量減小和出砂,重者(過濾器變形量大,過流斷面呈線狀)導(dǎo)致整個鉆井工程的報廢。以往多數(shù)情況下,超過600ｍ深的地熱井一旦出現(xiàn)過濾器擠毀事故將使整個井報廢,由此造成的直接經(jīng)濟損失是巨大的。據(jù)統(tǒng)計:僅在河南省每年造成該類事故而導(dǎo)致地熱井報廢的達6～10眼,工作量6000～15000ｍ,直接經(jīng)濟損失300～750萬元。所以,在地熱井工程設(shè)計和施工過程中,每一道工序都應(yīng)嚴格把關(guān),同時注重過濾器擠毀事故成因的分析和研究,以防類似事故和問題的發(fā)生。

1　過濾器擠毀事故類型與成因1.1　過濾器擠毀事故類型在松散層中地熱鉆探成井,一般采用的是 159ｍｍ橋式過濾器。它是由普通鋼板沖壓后再卷焊而成的一種過濾器,其厚度在5 3～5 7ｍｍ之間。此類型的過濾器出現(xiàn)擠毀和變形事故常發(fā)生在下管過程、投礫過程或洗井抽水過程3個階段。按變形量劃分其過濾器斷面可能出現(xiàn)橢圓形和線狀(完全擠壓)2種類型,其中多數(shù)情況下出現(xiàn)后者類型的事故,如圖1所示。

圖1(ａ)是過濾器擠毀變形量較小,其過流斷面為橢圓形。這種情況下,井內(nèi)的橋式過濾器整體存在壓應(yīng)力和拉應(yīng)力,此時的橋式縫隙將出現(xiàn)不均勻的張開和擠壓,甚至撕裂或焊縫開裂。由于過流斷面和橋式縫隙的變形,將導(dǎo)致地熱井出砂嚴重和水量大幅度降低,同時對地熱井的質(zhì)量和使用壽命埋下隱患。圖1(ｂ)是過濾器完全擠毀示意圖,其過流斷面呈不規(guī)則線狀,這種情況下幾乎使地熱井處于報廢狀態(tài)。

1.2　井內(nèi)過濾器擠毀事故的成因
(1)過濾器材質(zhì)和加工工藝問題。由于目前的橋式過濾器都是用普通鋼板沖壓卷焊而成,所以,在強度上與井內(nèi)其它無縫鋼管或石油套管相差很遠。
(2)井管內(nèi)外形成較大的壓力差。當井管內(nèi)液柱過低而不能與管外的地層壓力相平衡時,則會發(fā)生井管或過濾器擠毀事故,這也是發(fā)生該類問題的最主要原因。產(chǎn)生壓力差現(xiàn)象的根源是泥漿問題和換漿不徹底,導(dǎo)致過濾器堵塞,井管內(nèi)外流體不循環(huán)和貫通,在這種情況下,井管內(nèi)形成較大負壓,巨大的地層壓力很容易將井管或過濾器擠毀。此類問題 在下管、大降深洗井和抽水時容易發(fā)生。
(3)過濾器瞬間受到?jīng)_擊作用。當下完井管投礫時,若遇到井眼坍塌、局部縮徑或礫料“架橋”(投礫過快)等情況時,在瞬間坍塌或墜落將會對強度較低的過濾器產(chǎn)生巨大的沖擊力并使其變形或擠毀。
上述3方面原因除了第一個是客觀存在問題外,實際上都和泥漿使用有很大關(guān)系。也就是說:在整個鉆井過程中泥漿性能不好,形成的泥皮過厚或使護壁效果差,則容易產(chǎn)生堵塞或掉塊、“架橋”等問題,從而為事故的發(fā)生提供了條件。