地热井φ219.08mm套管环空下光纤技术难点及对策

地热井φ219.08mm套管环空下光纤技术难点及对策

李须峰

陕西煤田地质油气钻采有限公司 陕西西安710054

摘要：地热能开发过程中为了长期监测地层温度变化规律，在φ219.08mm套管环空下入测温光纤。经过工程技术人员的分析和讨论，通过优化井眼轨迹保证井眼洁净，选用多模光纤提高机械强度，以及优选过套管接箍和本体的光缆固定保护器装置等技术措施保证光纤成功入井。为后期该地热能井研究地层温度衰减规律提供可靠保证。

关键词：地热井；下光纤；难点；对策

前沿

地热是一种新型能源，具有清洁环保、可再生和可循环利用等特点。关中盆地热储层体积储存的总热量为3.23×1018kcal，相当于4.61×1011t标准煤，可用热量1930.58×1015kcal，相当于275.8×109t标准煤［1］，为地热供暖提供了保障。

1 地热能井地层情况

西安市地热异常区的分布与深部断裂交汇点明显相关，境内三组大断裂带控制地热分布。地热异常区内地层温度呈现水平方向由地热异常中心向边缘递减，垂直方向向深部递增，及至储热层顶板岩层以下明显升温的变化规律。粘土和泥页岩为良好的隔热层，砂质岩为良好的储热和导热层。

该井钻遇地层第四系秦川群、三门组，新近系张家坡组、蓝田灞河组、高陵群，古近系白鹿塬组、红河组。一开采用Ф444.5mm+Ф339.7mm封上部500m松散层,二开采用Ф311.2+Ф219.08mm下深2800m。二开下套管时采用光纤捆绑在套管上随套管一起入井。

2 地热井φ219.08mm套管环空下光缆技术难点

2.1井深、裸眼段长，井眼间隙小

该井完井井深2820米，套管下深2800米。裸眼段为2300米。且有一定井斜。下入套管串为鞋+1根套管（长圆扣）+浮箍+套管串（长圆扣）+变扣短节+套管串（偏梯扣）+变扣短节+联顶节（长圆扣）。

二开井眼尺寸311.2mm，套管尺寸219.1mm，接箍尺寸244.5mm。井壁与二开套管之间的环空间隙46.05mm，井壁与二开套管接箍之间的环空间隙33.35mm。

2.2光纤过接箍保护和固定器

下光纤要将光纤固定在套管外壁上且要经过套管接箍，选择合适的固定装置也是光纤入井成功的关键。

2.3多模光纤机械特性限制

该井入井光纤为多模  62.5/125 150℃ 性能参数如下表所示。入井过程中如果光纤与井壁发生摩擦或套管与井壁挤压很容易造成光纤信号传送失败。

表2-1  光缆性能表

3 地热井φ219.08mm套管环空下光缆技术对策

3.1井眼轨迹技术要求

钻进过程中尽量保证井眼光滑且控制井斜角尽量小。完井后采用刚性钻具组合严格按照通井技术措施进行通井。最终通井钻具的刚性不低于套管柱刚性，确

保下套管前井眼畅通。

3.2光纤过套管接箍保护装置

（1）针对跨接箍保护器，采用带扶正功能的跨接箍保护器；

（2）跨接箍保护器接箍处卡槽长度适当，两边距接箍处距离合计不超过5mm；具体见下图所示：

（3）跨接箍保护器拟采用带扶正功能的保护器，位于跨接箍保护器光纤通道，连接处位置在卡箍平滑过渡处。

(4) 关于跨接箍保护器中间线缆通道尺寸，在满足基本性能参数基础上，其宽度需要适当减小（即下图W宽度），与光纤尺寸相契合。

图1 跨接箍保护器示意图

图2 跨接箍保护器实物图

3.3 光纤入井技术措施

（1）井眼保持畅通，下套管前进行通井作业。为使下套管过程保持井眼稳定，钻井液性能不做大的变动。套管到位后，要充分循环，确保井底的干净清洁。

（2）光缆入井前，由厂家对光缆进行调试监测，确保数据信号正常；

（3）按照厂家要求连接井底光纤装置；

（4）下光缆时，作业人员互相配合，司钻操作平稳，尽量均匀下钻，控制下钻速度与光缆缠绕滚筒放线速度一致；

（5）下钻时，一人手扶光缆线使光缆线紧贴套管随套管下入，在到达套管接箍处停止下钻；在井口放置防落物装置后，在套管接箍处安装适应的过接箍保护器，移开防落物装置后匀速下钻；

（6）继续下钻，同时一人手扶光缆线，使光缆线紧贴套管壁随套管下入，套管下放3米后停止下钻，在井口放置防落物装置后，安装光缆固定器，移开防落物装置后匀速下钻；

（7）每根套管安装3个光缆固定器；

4 效果

该井最终顺利下入光纤，套管和光纤到底后通过厂家的信号检测装置进行检测光纤信号畅通。

5 结论

（1）光缆抗拉强度需满足井深要求；

（2）固井水泥浆返浆匀速返浆，减少对光缆的冲击；

（3）光缆按照井斜变化，固定在远离井壁一侧，以保护光缆；

（4）在套管上做好标记，保证套管不旋转，防止因套管旋转带动光缆旋转；

（5）每10根进行一次光缆信号检测，确保信号稳定正常。