[发明专利]地热井一趟钻高压洗井器及洗井方法

权利要求书

1.地热井一趟钻高压洗井器，其特征在于，包括一个中空的外径大于139.7mmAPI套管，所述套管本体设置有多个喷射孔，所述套管的一端连接有油管接头，所述油管接头连接油管，所述油管套设于套管内，所述套管的另一端管径缩小且呈倒梯形状、内部设置有投球，所述投球和套管的倒梯形状管径配套，能够实现密封效果，形成带投球式的径向射流器，所述套管另一端的外部设置有引鞋。

2.根据权利要求1所述地热井一趟钻高压洗井器，其特征在于，所述投球为直径为30mm球体。

3.根据权利要求1所述地热井一趟钻高压洗井器，其特征在于，所述喷射孔的孔径为10mm。

4.根据权利要求1所述地热井一趟钻高压洗井器，其特征在于，所述油管接头为88.9mm管径的油管接头。

5.根据权利要求1所述地热井一趟钻高压洗井器，其特征在于，所述油管外径为88.9mm，油管内径为76mm，套管壁厚6.45mm，所述套管外径为177.8mm，套管与油管的环空截面积为0.00167m²，喷射孔孔径为10mm，喷射孔孔间距为18mm并进行梅花布控。

6.一种采用如权利要求1～5任一项所述地热井一趟钻高压洗井器的洗井方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)下入所述地热井一趟钻高压洗井器，通过带投球式的径向射流器的88.9mm钻具，分段置换井下钻井液至井底，下钻时不投球；

2)通过32L/s的排量循环将井筒内沉沙和泥饼携带干净，待井筒内钻井液全部置换为清水；

3)投球将径向射流器下端水眼封闭，径向的喷嘴压力升高开始径向喷射洗井作业。

7.一种井壁是否适合如权利要求1～5任一项所述地热井一趟钻高压洗井器进行高压洗井的判定模型，其特征在于：

1)砂岩热储层渗透性砂岩层(δ＝1、P_pg1.0MPa/100m)

2)泥岩和致密砂岩层(δ＝0、P_pg1.0MPa/100m)

3)泥页岩和致密岩层(δ＝0、P_pg≤1.0MPa/100m)

其中

式中δ表示孔隙型砂岩渗透系数，泥岩取0，热储层渗透性砂岩层取1；表示岩石孔隙度；ppg表示孔隙压力梯度，MPa/100m；BP表示坍塌压力，MPa；η表示应力非线性修正系数，取0.95，无量纲；σH、σh分别表示最大、最小水平主应力，MPa；C表示岩石内聚力，MPa；K表示计算岩石内摩擦力的中间变量，无量纲；pp表示孔隙压力，MPa；α表示有效应力系数；ξ表示包含有效应力系数和泊松比的关系系数；φ表示岩石内摩擦角，(°)；μ表示岩石泊松比，无量纲；但是对于喷射洗井来说，井筒中液柱压力等于地层平衡压力及围压；高压喷射时井壁的稳定性主要取决于地层岩石内聚力的变化；地层坍塌压力近似于零，如果坍塌压力为零，即令BP＝0，此时可对式(1)、式(2)和式(3)进行变形，推导出C值，这个C值即为用来平衡地层应力的砂岩内聚力，实质上就是砂岩内聚力的临界值(C')，则判定高压喷射洗井井壁稳定性的C'计算模型如下所述：

1)砂岩热储层与渗透性砂岩层(δ＝1、P_pg＞1.0MPa/100m)：

2)泥岩和致密砂岩层(δ＝0、P_pg＞1.0MPa/100m)：

当C＞C'时，井壁稳定、适合高压洗井；当C＜C'时，井壁失稳、不利于高压洗井会导致不成岩压实性差的新近系地层坍塌。

8.一种如权利要求1～5任一项所述地热井一趟钻高压洗井器的API标准油管的外压强度挤毁准则计算方法，其特征在于：

F＝E+σ₀-μσ_a (17)

H＝CB-3RDBe0+t(μσa-E)(R-t/2)B (18)

K＝3AR+CR-3RDe₀R+3RDB+t(μσ_a-E)(R-t/2)R-3RBt(μσ_a-E) (19)

式中P表示挤毁强度，MPa；e0表示套管初始椭圆度；R表示套管截面中心圆半径，mm；Re表示套管变形后的平均半径，mm；E表示材料弹性模量，Nmm；ρ表示中心轴曲率半径，mm；t表示套管壁厚，mm；μ表示泊松比；σ0表示周向压力，MPa；σa表示轴向压力，MPa；e、A、B、C、D、F、H、K分别表示计算过程中间参数。