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東營500-3000米地熱井鉆探隊

簡介

地熱能屬于朝陽產業，它是新能源領域中，非常有生命力的行業，是新能源的創新，也是新能源的創業，在中國大地上開始了星火燎原的成長之后，目前進入了新的階段。而地熱能開發中，zui重要的工程，就是地熱鉆井。那么地熱鉆井，是否能像其他新興產業那樣，看到機會就上馬，走狂放不羈的路線？事實證明，地熱井工程，并不是靠喊口號就能提高生產力的行業，它是需要腳踏實地，一個蘿卜一個坑的進行按部就班的生產的，地熱鉆井不能野蠻生長，在進行地熱井工程時，要“瞻前顧后”。地熱勘查鉆井應按照勘探開采結合的原則進行布置和施工。地熱勘查孔有條件成井的，應按地熱生產鉆井技術要求成井，完井后轉為生產井利用；地熱生產井應按地質勘查孔的技術要求進行鉆井施工，取全取準各項鉆井地質及地熱參數資料，做好地質編錄，為地熱田地質研究和資源開發與保護提供地質資料。勘探井口徑應滿足取樣測井以及完井后安裝抽水試驗設備要求，勘探開采結合井還應滿足生產井設計抽水量及止水填料的要求勘探井在鉆進過程中和完井后應進行地球物理測井。一般井段應做井徑、井斜、電阻率、自然電位、自然伽馬、井溫和井底溫度等項目。深度按照熱儲層埋藏深度確定。取得可供發電或其它工業利用的一定數量的熱水和蒸汽，采用油井套管程序和完井方法。

地熱鉆井主要有四種類型   

一、地質探井：     

主要用于了解勘探區有關地層剖面結構、厚度，埋藏深度，以及斷裂構造等情況。多用于基本地質情況不明，勘探風險很大的地區。通常采用井徑較小的取心鉆進，但也能進行簡單的抽水試驗。    

二、探采結合井：     

通過地球物理勘探、資料收集和綜合分析，認為勘探區具有地下熱儲的形成條件，但還有某些重要資料有待查明，多布置鉆采結合井。是目前我省地熱勘察中zui多采用的一種鉆井類型。井徑要求較大，表層套管部分，應滿足下放潛水泵對泵室的要求。根據所存在的地質問題，可分段取少量巖心。   

三、開采井（生產井）：     

當一個地區已發現了地熱田，并且控制了其范圍，在地熱天范圍內按照合理的井距，以開采地熱資源為目的的鉆井。由于熱儲層的位置等都比較明確，因此，對錄井工作的要求低，不需要取心。    

四、回灌井（注水井）：     

隨著地熱田的開發，產水層的水位會逐漸下降。如果水位嚴重下降，則會對地熱田的開發帶來威脅，特別是熱儲層為封存水或開采量明顯大于自然補給量的地熱田。因此，需要打注水井講水回灌到儲層中，以保持熱儲層的能量和水位，使地熱田能夠*穩產。

隨著地熱田的開發，產水層的水位會逐漸下降。如果水位嚴重下降，則會對地熱田的開發帶來威脅，特別是熱儲層為封存水或開采量明顯大于自然補給量的地熱田。因此，需要打注水井講水回灌到儲層中，以保持熱儲層的能量和水位，使地熱田能夠*穩產。

地熱鉆井基本要求

1、地熱鉆井的基本要求包括：詳細的巖芯編錄、裂隙統計、采集巖石磨片樣和化學分析樣等方法，驗證前期地熱成礦模型（如地層、巖石、構造、重要的地質界線變化情況等）。

2、跟鉆測溫和綜合測溫，繪制縱向溫度變化曲線，以科學掌握溫泉水溫。

影響鉆井成本的要素

1、井深 鉆井越深，成本越高。

2、鉆井中地質構造的復雜程度 地質構造越復雜，變徑越多，成本越高。

3、鉆井的地理位置 這決定了鉆井設備的搬運方式和動力來源，進而影響鉆井成本。

4、鉆機的進尺、動力大小和開孔直徑 一般來說，進尺越深，要求的動力越大，成本也越高。

地熱鉆井主要有四種類型   

一、地質探井：     

主要用于了解勘探區有關地層剖面結構、厚度，埋藏深度，以及斷裂構造等情況。多用于基本地質情況不明，勘探風險很大的地區。通常采用井徑較小的取心鉆進，但也能進行簡單的抽水試驗。    

二、探采結合井：     

通過地球物理勘探、資料收集和綜合分析，認為勘探區具有地下熱儲的形成條件，但還有某些重要資料有待查明，多布置鉆采結合井。是目前我省地熱勘察中zui多采用的一種鉆井類型。井徑要求較大，表層套管部分，應滿足下放潛水泵對泵室的要求。根據所存在的地質問題，可分段取少量巖心。   

三、開采井（生產井）：     

當一個地區已發現了地熱田，并且控制了其范圍，在地熱天范圍內按照合理的井距，以開采地熱資源為目的的鉆井。由于熱儲層的位置等都比較明確，因此，對錄井工作的要求低，不需要取心。    

四、回灌井（注水井）：     

隨著地熱田的開發，產水層的水位會逐漸下降。如果水位嚴重下降，則會對地熱田的開發帶來威脅，特別是熱儲層為封存水或開采量明顯大于自然補給量的地熱田。因此，需要打注水井講水回灌到儲層中，以保持熱儲層的能量和水位，使地熱田能夠*穩產。地熱鉆井雖然比不上航天設施那樣高精密度，但是它的設計理念與開發利用，也是根據科學原理進行的，而在地熱鉆井后期，要根據自然規律和開發利用法則，進行全面運維，才能“后顧”無憂。

地熱井的運維，是不亞于地上設備運維的工作，它使由地熱水等原因造成的井內結垢和生銹的狀態得以解決，確保水量和水溫的正常供應，除此之外，進行地熱井的適當回灌，也是保證地熱能項目作為可持續利用項目的一個根本。當然，在遇到地質因素方面的問題而進行及時的必要的分析和處理時，也是由地熱井運維進行測井和修井的工作來解決的，當然，定期對地熱井進行適當加固也是必要的。地大熱能認為，地熱井運維作為利用階段zui重要的工作，起到維護地熱井*運行，確保地熱能項目收益的重要作用。

東營500-3000米地熱井鉆探隊

鉆井設計基本原則 

6.1.1 《地熱鉆井工程設計》應在施工單位總工程師的主持下，由地質、鉆探技術人員共同編制，經單位內部審核后上報政府國土資源主管部門，經專家評審合格、由主管部門批準后方可實施。 

6.1.2 在地熱鉆探施工的全過程中，要始終貫徹“優質、高效、低耗、安全”和“質量*”的原則，推廣應用技術成熟的鉆探新設備、新方法、新工藝，提高經濟效益。 6.1.3 鉆井設計必須符合國家及政府有關機構的要求和規定，保證鉆井設計的合法性原則。 

6.1.4 鉆井設計既要重視井下安全也要重視地面安全，把安全*的原則貫徹到整個設計中。 

6.1.5 鉆井設計要體現低成本原則，設計前應認真分析各種資料，盡量簡化井身結構，選用*工具和設備，采用*工藝技術保證鉆井質量，提高鉆井速度，降低鉆井成本。 

6.2 鉆井設計基本要求

6.2.1 以地質資料為主要依據。

6.2.2 以井場調查資料和相鄰井的鉆井資料為依據。 

井場包括自然環境、地形地貌、交通和土壤情況等；相鄰井鉆井資料包括井史、井身結構、鉆井液密度、鉆井事故及復雜情況處理、鉆頭鉆具使用、井斜、鉆井時效、機械鉆速以及施工總結等內容。 

6.2.3 鉆井設計應根據鉆井深度和負荷合理選擇鉆機裝備，施工zui大負荷應低于鉆機zui大額定負荷的80%。 

6.2.4 鉆井平臺高度必須滿足安裝井控裝置的要求，井控系統zui大額定壓力必須大于預測的zui大井口壓力的20%。 

6.2.5 所設計的井身結構根據完井直徑要求，并應充分滿足鉆井、成井出水需要以及獲取參數的需要。 

6.2.6 要充分考慮到出現漏、涌、塌、卡等復雜情況的處理作業需要，須用套管封閉復雜地層井段時，套管程序設計應留有儲備和余地。 

6.2.7 設計鉆井液密度，必須大于地層孔隙壓力當量密度，小于地層破裂壓力當量密度，并保證井眼系統壓力平衡。 

6.2.8 井內鉆井液液柱壓力和地層壓力之間的壓差不宜過大。 

6.2.9 如果地質資料證實有淺層氣體，應設計套管坐于淺氣層的頂部，安裝好井口控制系統方能開鉆。 

6.2.10 采用的鉆井工藝技術應有利于保護熱儲層，避免或減少對含水目的層的污染。

地熱地質條件、地質構造概況、地層概況、鉆遇地層預測表、目的熱儲層特征預測、預測水溫、水量。 

6.3.3 地熱井基本數據  鉆井編號、鉆井類型、井口坐標、海拔、設計井深、設計目的層、完井方法（濾水管完井、裸眼成井或射孔成井） 

6.3.4 鉆井設備及場地  鉆井主要設備和技術性能；高溫高壓地熱井井控裝置；施工場地面積、水源和電力要求、三通一平要求；設備安裝及鉆前要求。 

6.3.5 井身結構和套管程序  各井段鉆井和套管直徑；套管壁厚鋼級技術性能要求；孔隙型地層過濾器中心管孔隙度、纏絲間距要求；射孔成井的射孔孔徑、射孔孔密等技術要求。  表層套管下入深度、口徑； 井壁管、濾水管直徑及深度；裸眼成井井段鉆機的選擇  地熱井鉆機主要根據地質情況、鉆進工藝方法和設計井身結構等條件，結合實際設備狀況進行選擇和配套使用。一般選用石油或水文水井鉆機，選用的原則zui大提升載荷不能超過鉆機大鉤zui大鉤載的80%。 

7.2 泥漿泵的選擇  鉆井泵的型號應根據鉆機的類型、鉆井工藝結合井身結構選擇，泵壓、泵量應滿足鉆井液循環要求井架與平臺的選擇  應根據鉆機的類型、地熱井的類型、開孔直徑等選擇井架與平臺。 

7.4 鉆井液固控系統的選擇  鉆井液固控系統的選擇應根據鉆機的類型、鉆井泵的型號等確定。 

7.5 其他附屬裝置 循環系統安裝 

8.2.3.1 泥漿循環管線的安裝，應滿足鉆井施工各種工況下的作業工序、流量及壓力要求。

8.2.3.2 上漿灌、泥漿攪拌罐、噴射加料斗、振動篩等固控裝置的布置與安裝，應以方便泥漿配制，有利于泥漿泵供液及除泥、除砂、運砂為宜。安全設施安裝  8.2.4.1 井場安全設施包括：避雷器、繃繩、皮帶防護罩、泥漿池護欄、動力機滅火罩及安全標識、標牌等。 

8.2.4.2 安全設施的安裝，必須符合安裝安全規范，確保齊全、有效。 

8.2.4.3 對井場的安全設施、設備，安全員必須對其有效性進行經常性的檢查，并督促責任者及時整改。預防井噴操作要求 

13.6.1 控制在油氣層鉆進時的機械鉆速，以防因鉆速過快而造成油氣進入井筒；設計合理的井身結構，防止上噴下漏或下噴上漏造成液柱壓力下降而引起井噴；正確選用井控裝置，發現溢流應及時使用井控裝備，以防止井噴的發生等。  13.6.2 對防噴器、阻流管匯、立管管匯、方鉆桿閥、安全閥和內防噴器等井控設備，必須按安全作業規程進行定期試壓和功能試驗。 

13.6.3 鉆開油氣層前對可燃氣體和有體探測器、計量罐、流量計、液面探測器等進行安全檢查、校正。 

13.6.4 選用合理的鉆井液密度，使其所形成的液柱壓力高于裸眼井段zui高地層孔隙壓力，低于地層漏失壓力和裸眼井段zui低的地層破裂壓力。應依據隨鉆地層壓力監測的結果，及時調整鉆井液密度。 

13.6.5 進入油、氣、水層前，調整好鉆井液性能。在保證鉆屑正常攜帶的前題下，應盡可能采用較低的鉆井液粘度與切力，特別是終切力隨時間變化幅度不宜過大，以降低起下鉆過程中的抽吸壓力或激動壓力。 

13.7 防止井漏操作要求在鉆進過程中需要加重泥漿時，應控制加重速度，防止因加重速度過快而壓漏地層。應注意控制開泵泵壓，防止憋漏地層。對于裸眼井段存在不同壓力系統的地層，當下部存在高壓油、氣、鹵水、水層的壓力系數超過上部裸眼井段地層的漏失壓力系數或破裂壓力系數時，應在進入高壓層之前進行堵漏，提高上部地層的承壓能力，防止鉆至高壓油、氣、水層時因井漏而誘發井噴，或下管封隔。  13.7.2 發現鉆井液被氣侵后，應立即除氣，及時恢復鉆井液密度。 

13.7.3 鉆開高壓油、氣、鹵水、水層后，鉆進過程中應密切觀測泥漿池中鉆井液的體積總量。起鉆時應將井內灌滿鉆井液，并監測灌入量；下鉆時，應觀測鉆井液返出量。

13.7.4 宜儲備適量高于井筒內鉆井液密度的加重鉆井液，其數量應接近井筒中鉆井液的量。 

13.7.5 油氣活躍的井，下鉆時應分段循環鉆井液，以避免大量氣體因上返時膨脹而形成井涌。循環時要計算油氣上竄速度，用以判斷油氣活躍程度和鉆井液密度是否適當。

13.7.6 壓井。溢流往往是井噴征兆的*信號。發現溢流必須立即關閉防噴器，用一定密度的加重鉆井液進行壓井，以迅速恢復液柱壓力，重新建立壓力平衡，制止溢流高溫鉆井操作要求 

13.8.1 高溫鉆井必須安裝沖洗介質冷卻裝置及井控裝置。 

13.8.2 高溫鉆井時依據地質條件合理選擇沖洗介質類型、抗高溫處理劑、鉆頭等。用API *的高溫高壓濾失儀及方法測量鉆井液高溫高壓濾失量。 13.8.3 高溫鉆井時注意人身安全，防止人員燙傷。 

13.8.4 高溫鉆井時鉆頭之上、主動鉆桿之下宜各安裝一個止逆閥。鹽水泥漿配制  先將配制好的抗鹽土漿液與處理劑膠液按配方混合均勻，然后均勻加入化鈉或lv化鉀。或將抗鹽土漿液緩慢均勻加入鹽水中，同時按比例加入處理劑膠液，保持攪拌，混合均勻后繼續攪拌或循環2h以上。 

15.2.3.3 壓井鉆井液配制  壓井鉆井液的類型、配方與性能應與發生溢流前的井漿相近。使壓井鉆井液具有較低的粘度，適當的切力；盡可能低的濾失量、泥餅摩擦系數和含砂量，24 h的穩定性應小于0.05g/cm3。用于壓井的加重鉆井液，其體積量通常為井筒體積加上地面循環系統中鉆井液體積總和的1.5倍～2倍。配置加重鉆井液時，須預先調整好基漿性能，然后再加重，均勻加入重晶石