山东东营牛庄镇地热井回灌探讨

贺志鹏

（中石化新星山东新能源有限公司，山东 东营 257000）

1 牛庄镇地质及地热储层特征

1.1 地质特征

牛庄镇位于山东省东营市东营区境内，构造上位于渤海湾盆地济阳坳陷东营凹陷牛庄洼陷西南部缓坡带，北接中央隆起带，南靠东营凹陷南斜坡。牛庄洼陷是以古生界为基底发育起来的，其上沉积了中生界地层（侏罗-白垩），新生界地层的古近系（孔店组、沙河街组、东营组）及新近系地层（馆陶组、明化镇组）及第四系，四周分别与现河庄油田、梁家楼油田、广利油田和王家岗油田相邻，其构造较为简单。牛庄镇所在地区大地构造示意见图1。

图1 牛庄镇所在地区大地构造示意图

1.2 热储层特征

牛庄镇开发利用的主要热储层为新近系馆陶组热储和古近系东营组热储，其次为古近系沙河街组热储和寒武系一奥陶系热储，馆陶组、东营组和沙河街组热储属层状孔隙裂隙型热储，寒武系一奥陶系热储属裂隙岩溶型热储。

1）古近系东营组（Ed）。由于该井处于牛庄洼陷深部，因而东营组发育齐全。自下而上可划分为三组：

① 东三段（Ed3）。1803～2002m，厚199m，砂层厚81.6m，砂泥比为0.41，砂层多为灰白色含砾中-粗砂层，砂层单层平均厚度3.8m，最大单层厚度为9.6m，东三段沉积稳定，无构造破坏，在牛庄地区广泛分布。

②东二段（Ed2）。1681～1803m，地层厚122m，砂层厚54.9m，砂泥比0.45，砂层多为灰白色中-细砂岩，颗粒细，砂层单层平均厚度4.4m，最大单层厚度为15.5m，东二段在向斜中心未受断层切割，储层相对较好。

③ 东一段（Ed1）。1530～1681m，地层厚151m，砂层厚57.4m，砂泥比0.38，砂层多为厚层含砾砂岩，砂层单层平均厚度4.1m，最大单层厚度为12.5m，具上细下粗的正韵律沉积特征。

2）新近系馆陶组（Ng）。1066～1530m，厚464m，以砂岩泥岩互层沉积，砂层自下而上逐步增厚，颗粒也逐步增大，砂岩多为厚层状中细砂岩为主。馆陶组分两个沉积旋回。馆上段（1066～1252m），地层厚186m，砂层厚44.6m，砂岩上细下粗，上薄下厚的特征十分明显，单层厚度多为4～6m，最大单层厚度为9.6m，砂体个数少。馆下段（1252～1530m），地层厚278m，砂层厚125.1m，自泥岩开始沉积突变为砂岩，砂层单层平均厚度4.9m，最大单层厚度为18m，砂层分布集中，本层作为热水层的备用水层，作为热水层的灌入层也是可行的。

3）新近系明化镇组。其上段具淡水层，下段为巨厚泥岩，作为地热热储的盖层，其分布广泛且泥岩质纯，厚度稳定，由于不是热储层，不赘述。

2 现有的回灌成井工艺技术

2.1 包网缠丝滤水管成井技术

优点：回灌井段采用包网缠丝滤水管成井技术，在目的层下入绕丝筛管，有利于增加进液通道，从而提高地层的回灌能力，适用于颗粒较粗且胶结程度较好的地层。

缺点：针对疏松的砂岩地层，其砂泥岩互层在大液量的冲刷下，容易导致其中的细粉砂随着地热尾水进入到地层中，堵塞孔吼，从而降低回灌量；易导致泥岩段垮塌后堵塞回灌井段，且泥岩随着尾水进入地层后进一步的降低回灌能力。

2.2 管外砾石充填成井工艺

填砾层可以有效阻挡尾水中的颗粒，且受填砾的支撑作用，孔壁较稳定，不易造成孔隙的堵塞，可以保证回灌的长期运行，利于回灌。但是后期难以处理。

2.3 固井射孔完井技术

该工艺适于深度大于1500m的钻孔，固结性好、渗透率大的热储层。如东营区域通过精细刻画砂岩热储分布规律，选择正韵律厚层射孔完井。

技术优点：1）固井防止泥岩垮塌，封堵细粉砂地层，减少细小颗粒堵塞；2）孔喉射孔形成的渗流通道长、渗透率大，避免了滤水管的阻力；3）优选大段回灌层，有效避免层间干扰。

2.4 回灌井酸化工艺技术

针对矿化度较高的地热井，在温度压力降低时，容易在地面管网、井下设备中出现结盐结垢现象，一方面微小垢物随着尾水进入地层，堵塞孔吼；另一方面垢物附着在滤水管上，造成进液通道变得狭小，影响进水量。酸化以解除近井地带污染为目的，即酸有效作用距离等于或略微超过伤害半径时停止施工。在砂岩储层酸化中，酸作用的有效距离一般在1.5m，基质酸化对解除近井地带伤害非常有效。

3 回灌试验

为更好的研究不同的成井工艺对古近系东营组热储的回灌效果，本次选择牛庄镇区域采用不同的完井工艺的两口地热井，分别是射孔完井的NR1井和包网缠丝滤水管成井技术完井的XF2井，两口回灌井相距5km，地质情况相同，进行回灌试验效果的对比，两口地热井基本信息如表1。

表1 地热井参数

4 回灌试验分析

通过达西径流公式对两种完井方式的回灌能力进行评价。根据渗流力学方法，按径向流达西公式，计算直井理论最大回灌量：

其中，储层泄压半径Re，参考油藏极限供油半径公式求得：

对该厚度取水层，分别计算得出射孔完井和绕丝筛管的回灌量分别为：102m2和83m2。考虑目前该井未出现出砂情况，因此综合对比后优选射孔完井的完井方式。

5 结语

东营市牛庄镇地区主要开采层位为馆陶组砂岩，完钻层位为东营组。通过对比分析不同完井工艺技术，这说明在该区块采取射孔的完井方式回灌量要优于绕丝筛管完井方式，回灌量可达到完全回灌的要求。