地熱鉆井技術

　　地熱鉆井技術
　　
　　地熱鉆井技術的發展
　　
　　1、井身結構及套管結構：
　　
　　70-80年代井身結構多為：153/8″+81/2″，相應套管結構為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、構造等的差異和石油鉆井先進技術不斷與地熱鉆井的融合，井身結構也由單一變為因井而宜，多樣化并存。常選用的有：
　　
　　A.井身結構：171/2″(表層)+121/4″(置泵段)+81/2″(技套+采水段)
　　
　　套管結構：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.井身結構：171/2″(表層)+121/4″(置泵段)+95/8″(技套+采水段)
　　
　　套管結構：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“中國通信建設第二工程局地熱井”，1998年完成的渭南華陰市“中國兵器工業零五一基地地熱井”等。值得說明的是，當時地熱市場上采用A、B兩種結構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：
　　
　?、?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；
　　
　　②.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計的變徑裝置連接，完鉆后一次下入井內的工藝，有效地解決了上述問題，鉆成了一批高質量地熱井，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.井身結構：171/2″(表層+置泵段)+95/8″(技套+采水段)
　　
　　套管結構：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.井身結構：171/2″(表層)／121/4″(置泵段)+95/8″(技套段)+81/2″(采水段)
　　
　　套管結構：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“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
　　
　　占領地熱市場開發市場優勢在于將石油鉆井中先進、成熟的工藝與相關水文、地熱施工進行了有機地結合。充分利用現有設備，優選鉆頭和機械參數，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，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*口高溫高產地熱井。
　　
　　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了泥漿在井底高溫高壓下變質、變性的問題，在緊接著施工的“中國兵器工業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，由于非專業從事地熱鉆探，所發現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年經過對水井完井工藝的研究，結合石油完井工藝，針對不同水層采用：包網纏絲濾水管、不包網纏絲濾水管完井(大多數孔隙型地熱井)、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，均獲得了理想的產量。止水方式完善了傳統止水裝置，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生了良好的效果。
　　
　　地熱是一種清潔、環保的綠色能源，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。我國經濟發達地區如北京、天津地熱已被廣泛開發、利用，已開始將資源優勢轉化為產業優勢。地熱鉆井技術通過不斷研究、探索，特別是在安全鉆井、水層保護、完井方式、洗井作業、隨鉆分析、判斷等方面加強研究和改進，逐步完善成系統化、多樣化，能適應不同地質條件的鉆井技術方法和工藝技術，利用石油鉆探技術優勢開發地熱開發資源，地熱鉆井必將成為未來能源一大支柱產業。
　　
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