地熱鉆井技術(shù)

 地熱鉆井技術(shù)的發(fā)展 
　　1、井身結(jié)構(gòu)及套管結(jié)構(gòu)：

　　70-80年代井身結(jié)構(gòu)多為：153/8″+81/2″，相應(yīng)套管結(jié)構(gòu)為103/4″(表層)+51/2″(技套和采水套管)組合。
　　90年代中期至今，隨著單井的熱儲層埋深、巖性、構(gòu)造等的差異和石油鉆井*技術(shù)不斷與地熱鉆井的融合，井身結(jié)構(gòu)也由單一變?yōu)橐蚓?，多樣化并存。常選用的有：
　　A.井身結(jié)構(gòu)：171/2″(表層)+121/4″(置泵段)+81/2″(技套+采水段)
　　套管結(jié)構(gòu)：133/8″(表套)+103/4″(置泵管)+51/2″(技套+濾水管)
　　典型井為1994年所完成的“陜西省郵電管理局地熱井”。
　　B.井身結(jié)構(gòu)：171/2″(表層)+121/4″(置泵段)+95/8″(技套+采水段)
  　　套管結(jié)構(gòu)：133/8″(表套)+103/4″(置泵管)+7″(技套+濾水管)
　　典型井有1997年所完成的西安市“中國通信建設(shè)第二工程局地熱井”，1998年完成的渭南華陰市“中國兵器工業(yè)零五一基地地熱井”等。值得說明的是，當時地熱市場上采用A、B兩種結(jié)構(gòu)在施中均是分段鉆開，分段下套管，后將技套和濾水管串插入置泵管并重疊一段，用水泥強行自上往下擠入重疊段連接、封固的方法，其弊端有：
　　①.濾水管需插入井底，從而其對位率受制于井底沉砂之多少，難以保證；
　?、?擠水泥固井時水泥漿的壓差會加劇水層部位泥漿對水層的污染；
　?、?固井候凝延長了水層部位泥漿靜置時間，增加了洗井難度。針對以上弊端，在施工過程中采用了一次連續(xù)鉆開置泵段和全部采水段，然后將置泵段與采水套管用自行設(shè)計的變徑裝置連接，完鉆后一次下入井內(nèi)的工藝，有效地解決了上述問題，鉆成了一批高質(zhì)量地熱井，也使該種工藝成為后來鉆鑿孔隙型地熱中—深井的各家方案。
　　C.井身結(jié)構(gòu)：171/2″(表層+置泵段)+95/8″(技套+采水段)
  　套管結(jié)構(gòu)：133/8″(表套和置泵管一體)+7″(技套和濾水管)
　　該方案是基于地熱深井泵泵體，功率不斷增大而改型的，在實施過程中，置泵管與水層套管之間三普自行設(shè)計了套管懸掛裝置和軟金屬密封裝置，有效地避免了前述I、H普通方案中的問題，該方案在完成的“陜西省省委地熱井”中取得了巨大成功。
　　D.井身結(jié)構(gòu)：171/2″(表層)／121/4″(置泵段)+95/8″(技套段) +81/2″(采水段)
　　套管結(jié)構(gòu)：133/8″(表套)／103/4″(置泵室)+7″(技套)+81/2″(裸眼采水段)
　　該方案用于基巖采水層地熱井，典型利用為西安市臨潼區(qū)“驪山微電子公司地熱井”。2001年后在北京施工的地熱井也多采用類似方案。
　　2、鉆井工藝
　　占領(lǐng)地熱市場開發(fā)市場優(yōu)勢在于將石油鉆井中*、成熟的工藝與相關(guān)水文、地熱施工進行了有機地結(jié)合。充分利用現(xiàn)有設(shè)備，優(yōu)選鉆頭和機械參數(shù)，積極推廣和采用近噴射鉆井，大大提高了鉆井效率，縮短了建井周期。1994年西安地熱市場主要由水文鉆機占領(lǐng)，鉆井速度慢，風險大，半年一口井，臺月效率不足500米，而石油鉆機創(chuàng)造了17天完成2013米，28天完成全部測試工作的記錄，臺月效率提高到3300多米，機械鉆速提高到8-10m/h。從工程質(zhì)量到成井水溫、水量指標均遠超合同指標。    
　　2)引進科學的泥漿工藝        
　　在地熱開發(fā)中，一進入既摒棄水井市場通行的“坂土+堿”原始分散型泥漿，針對不同地層采用科學的泥漿配方，引進近平衡鉆井和完井液概念，有目的使用了細分散、不分散低固相聚合物泥漿、抗高溫泥漿，在目的層盡量降低泥漿比重，達近平衡鉆進。
　　1998年華陰施工的“零五一”地熱井中，吸取鄰井由于地層污染導致廢井的教訓，在鉆遇目的層及完井過程中，堅持使用低固相、低密度不分散聚合物鉆井和完井液，確保了施工順利和水層保護，使該井成為所在工區(qū)*口高溫高產(chǎn)地熱井。
　　1999年隨著地熱井的不斷加深，井底溫度急劇增高，在施工陜西省委地熱井中出現(xiàn)了泥漿在井底高溫高壓下變質(zhì)、變性的問題，在緊接著施工的“中國兵器工業(yè)二0六研究所地熱井”中，到3000米以下目的層井段，及時更換了抗高溫泥漿，在完鉆后泥漿井內(nèi)靜置4天以上時間情況下，性能并無重大變化，確保了3400米套管不到24小時全部順利入井。

3．完井工藝
　　70-0年代，由于非專業(yè)從事地熱鉆探，所發(fā)現(xiàn)地熱井均沿用水井完井方式，水層采用籠式過濾管入井后投填礫料，止水采用投泥球封隔止水的古老方式。
90年經(jīng)過對水井完井工藝的研究，結(jié)合石油完井工藝，針對不同水層采用：包網(wǎng)纏絲濾水管、不包網(wǎng)纏絲濾水管完井(大多數(shù)孔隙型地熱井)、裸眼完井(基巖、裂隙-溶洞型熱儲，如驪山微電子公司地熱井”北京白云巖裂隙—溶洞型熱儲)、濾水管+射孔等完井方式，均獲得了理想的產(chǎn)量。止水方式完善了傳統(tǒng)止水裝置，改進為海帶加傘狀橡膠加金屬托盤的混合止水器，針對地熱井多為大段混合開采的特點，在單個水層頂部又增加了傘狀防塌裝置，確保了每個水層的暢通和壽命。
4．洗井工藝
　　原始的水井洗井就是反復抽吸。在地熱洗井中逐步引入高壓噴射沖洗，活塞抽吸(如省郵電局地熱井)，壓風機氣舉洗井(陜西省185煤田地質(zhì)隊地熱井)，二氧化碳氣舉、酸化(北京地熱井)，高能氣體壓裂(二零六地熱井)，這些方法針對不同井場產(chǎn)生了良好的效果。
　　地熱是一種清潔、環(huán)保的綠色能源，我國地熱資源儲量豐富，從國家和世界范圍分析，地熱有望成為綠色能源的生力軍。我國經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)如北京、天津地熱已被廣泛開發(fā)、利用，  已開始將資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢。地熱鉆井技術(shù)通過不斷研究、探索，特別是在安全鉆井、水層保護、完井方式、洗井作業(yè)、隨鉆分析、判斷等方面加強研究和改進，逐步完善成系統(tǒng)化、多樣化，能適應(yīng)不同地質(zhì)條件的鉆井技術(shù)方法和工藝技術(shù)，利用石油鉆探技術(shù)優(yōu)勢開發(fā)地熱開發(fā)資源，地熱鉆井必將成為未來能源一大支柱產(chǎn)業(yè)。 ?

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