1.黑龙江省生态地质调查研究总院黑龙江哈尔滨150027
2.黑龙江省九〇四环境工程勘察设计院黑龙江哈尔滨150027
3.黑龙江省省级领军人才梯队地下水文学学科黑龙江哈尔滨150027
摘要：哈尔滨市宾县宾西镇地热资源丰富，热储主要为960m以下的华力西期花岗岩破碎带。本文以宾西1井压裂前后的抽水试验、回灌试验数据等资料为基础，对压裂技术在该地热井回灌中的应用效果进行综合性研究，以达到人为增大储水空间和地下水连通性，增加回灌效率的目的。
关键词：宾西镇压裂试验回灌试验地热井
压裂技术应用在地热井回灌中能够人为的增大储水空间和地下水流通性，增加回灌效率，是改造地热井无水或低水量而产生的技术方法之一，也是扩大孔隙、裂隙连通性的方法之一。
宾西镇位于哈尔滨以东40㎞的宾西县，本文依托于2017年在宾西1井完成的抽水、压裂、回灌试验相关资料，对压裂技术在宾西镇地热井回灌中应用进行研究，为压裂技术在地热井回灌中利用提供参考数据。
1研究区及地热井概况
研究区位于黑龙江省哈尔滨市宾县宾西镇，全镇面积204.1km2。
宾西1井位于长寿山国家森林公园西，井深1592.00m，高程200m，井场地势平坦，满足压裂设备进场和作业要求。井结构：0-350.00m，井径Φ350.0mm，下入外径Φ273.00mm，水泥固井；350.00-1592.00m，井径为Φ216.0mm，裸孔，其中350.00-430.00m用水泥固井。该井热储为华力西期花岗岩破碎带中，解释井段960.00~1590.00m，测井解释水层11层，累计厚度为125.20m，破碎带平均孔隙度为14.68%，平均渗透率为35.54×10-3μm2。
成井后，确定此井为干孔。压裂前回灌试验中，回灌水量是2.40m3/h，累计回灌时间为1627min后水位降到达井口。之后水位恢复试验，恢复累计时间约为1440min，水位恢复至0.10m（由孔口算起）。
2压裂工程概况
2.1压裂技术方案
宾西1井设计分两个段次压裂，采用双座封、单管路顶液的压裂工艺进行压裂作业。根据物探测井成果和成井结构，第一段次压裂上下座封位置分别为326m和1004m处；第2段次压裂上下座封位置分别为272mh和488m处。根据成井结构0-300mm井段井的内径为254.89mm、300-1592m井段井的内径为203mm,在第一压裂段次采用了上下均为ϕ180mm的K344扩张式封隔器座封；第二井压裂段次采用了上封隔器外径为ϕ245mm、下封隔器外径为ϕ180mm的K344扩张式封隔器座封。
2.2压裂施工
（1）第1段次压裂
准备工作就绪后，进行泵循环和试压，同时检验地表设备与管路系统是否正常。首先进行打压测试，关闭管汇阀门，开启压裂泵，憋压，地面管线与闸门试压20MPa，5分钟不刺漏为合格，然后准备压裂工作，压裂时各岗位有专人负责监督。
开启压裂泵，先以小泵量供水，水量控制在200-300L/min之间，压入井内，监测压裂泵控制台参数，记录转速、泵量、瞬时压力值等工况的变化情况，期间分析地层起裂压力和裂缝延伸压力值的变化；与此同时密切关注井口动态，井口是否有反水等异常；地面管路、管汇工作状况是否正常。当系统压力稳定较低压力值且无变化时，再逐步增大供水量直至本压裂段结束。
压裂控制与工况、系统参数为：泵排量8.72m3/h持续供水10分钟，压力维持在4.8Mpa左右，地面压裂管路和井口无异常；调整泵量至14.36m3/h，压力增至9.4Mpa，逐步调整泵量至21.93m3/h，压力逐渐升高，在12Mpa附近上下波动，持续工作至94min，泵压力增至最大12.8Mpa；泵量调整至17-19m3/h，压力降低至11.0Mpa后逐渐升高至12.6Mpa；泵量调整至15.12m3/h，持续125min，压力在11.2-11.4Mpa波动；停泵后1h后，压裂下降至8Mpa。本段次压裂开泵时间6h17min，本段压裂水量111.7m3。
停泵后2小时，压力显示为7Mpa，压力耗散缓慢。打开管汇上的旋塞卸荷阀，开始返排，初始返排流量较大，随后逐渐减小。18h后卸除井口水笼头，投球，重新连接，开泵推送钢球至卸荷阀并加压，压力显示7Mpa时卸荷阀打开，开始提钻，本段次压裂作业全部结束。
（2）第2试段压裂
开启压裂泵，小泵量泵水，并逐渐加大泵量至24.95m3/h,压力逐渐达到最大13.5Mpa。随后停泵，压裂耗散较快，1h后达到1.0Mpa以下。投球操作与第1段次相同，返排量较大。第2段次压裂时长5h40min,共计压入清水113.7m3。
3效益分析
3.1压裂试验效益分析
宾西1井2个段次压裂作业均采用双座封压裂方法对不同井段实施了压裂增水，累计压入水量225.4m3；最大泵排量24.95m3/h；泵压力最大13.5Mpa。
2个压裂段次的地层主要为白岗质花岗岩、斜长花岗岩、花岗闪长岩、闪长岩及辉长岩，岩石坚硬，随着压入水量和压力的增加，裂缝逐渐扩展，压力未产生骤然的增加或下降，第1、2段次压裂后返排量较大，地层弹性较好，裂缝在停泵后压力耗散后逐渐闭合，压入的清水不断返出井口。经抽水试验和回灌注水，由干孔到出水量3.72m3/h；回灌水量为2.2m3/h，试验达到了预期目的。
3.2抽水试验效益分析
宾西1井压裂前为干孔。经过两个段次的压裂后，该井静止水位为5.45m，进行一次降深抽水试验，降深为141.90m时出水量为3.72m3/h，单位出水量为0.0073L/s▪m，渗透系数K为0.0056m/d。
3.3回灌试验效益分析
压裂前宾西1井单位回灌量为0.040m3/min，压裂后回灌试验前，该井静止水位为35.78m，回灌水量是1.78m3/h，累计回灌时间为39min，开始回灌后约39min，水位降到达井口。之后进行水位恢复试验，恢复累计时间约为900min，水位恢复至5.45m（由孔口算起）。压裂后单位回灌量为0.0533m3/min，回灌量增加33.25%。
4结论
（1）宾西1井压裂前为干孔，经过两个段次的压裂后，降深为141.90m时出水量为3.72m3/h，单位出水量为0.0073L/s▪m，渗透系数K为0.0056m/d，该井井压裂前后回灌量增加33.25%
（2）通过压裂技术的应用，以花岗岩等坚硬火成岩地层为主的宾西1井井周地层连通性提高，激发了地层中既有的裂隙。该技术的应用能够达到地热井开采量增加的效果，具有经济可行性。
参考文献:
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