地熱鉆井

鉆井工藝和成井技術(shù)對地熱井的重要性

地大熱能地熱鉆井工藝地熱能資源勘探開發(fā)的重要的必須的手段,也是用于地熱蒸汽和地熱水開采的非常重要的特殊技術(shù)鉆井施工的質(zhì)量對項目的成敗非常關(guān)鍵。由于地熱能開發(fā)的廣泛應(yīng)用和開采密度加大,


現(xiàn)代地熱井的設(shè)計結(jié)合項目需求,成井口徑大,水層埋深大,很大一部分井深設(shè)計深度都在1000-3000米,個別地區(qū)井深超過3000米,大多數(shù)地區(qū)井深在2000-3000米,對鉆井設(shè)備和鉆井工藝有著更高的要求,設(shè)備的功率和提升能力必須具備處理深井事故的有效負荷,以確保動力和提升保障。地熱井的深度也隨之越來越深,相對應(yīng)地層復(fù)雜也造成施工難度加大,原本的供水井鉆井工藝也遠遠不能滿足項目的開發(fā)要求,將石油鉆井工藝和供水井鉆井工藝融合已經(jīng)成為地熱井施工新型技術(shù)手段和方法。


地熱井開發(fā)開采離不開科學技術(shù)的支持,其科學技術(shù)的表現(xiàn)方式即為各種成井技術(shù)。通過下文,我們將會了解到,成井技術(shù)存在著多種方式方法,這些方式方法適用于不同的地層構(gòu)造或者巖層分布。怎樣利用好這些方法使之有效地作用于地熱井的開發(fā)和發(fā)展,就顯得越發(fā)重要。那么在地熱井的開發(fā)中,應(yīng)該注意哪些問題以及怎樣解決呢?隨著時間的推移和科學技術(shù)的不斷發(fā)展變化,地熱鉆井技術(shù)也在不斷發(fā)展著。其中井身結(jié)構(gòu)及套管結(jié)構(gòu)、鉆井工藝、完井工藝以及洗井工藝不斷發(fā)展隨著時間的變化逐漸表現(xiàn)出來。


1. 井身結(jié)構(gòu)和套管組合

隨著地熱井深度不斷加大,地層年代跨度及復(fù)雜情況也在加大,施工安全的難度系數(shù)隨之升高,相對應(yīng)在井身結(jié)構(gòu)設(shè)計也要做出優(yōu)化調(diào)整,三開井已經(jīng)成為基本設(shè)計,一開保留大口徑開孔同時也為預(yù)留泵室段。選用石油套管對于地熱井安全長期使用做出良好得保證。


2. 鉆井工藝

地熱市場的占領(lǐng)在于將石油鉆井中的先進的、成熟的工藝和相關(guān)

的水文、地熱、地質(zhì)等條件有機的融合,同時啟用先進的現(xiàn)代化石油鉆井設(shè)備,挑選優(yōu)質(zhì)并適合地層的配型鉆頭,調(diào)整各項機械參數(shù)提高鉆進時效,縮短建井周期;同時選用排量大的泥漿泵,積極引進科學的現(xiàn)代化泥漿工藝,在鉆井過程中針對不同的地層,調(diào)試不同的泥漿配方,保證巖屑攜帶率和井內(nèi)平衡,對鉆井施工的安全和效率起著非常顯著的作用。


3. 完井工藝

70年代的地熱井的完井工藝主要采用水井式的完井方式,對于水層采用籠式過濾管,入井后采用投填礫料的方式,止水則采用投泥球封隔止水的古老方法。而90年代之后,由于地熱井完井工藝的不斷發(fā)展和完善,采用水井完井方式的同時還結(jié)合了石油完井工藝,針對不同的水層采取不同的方法。如:包網(wǎng)纏絲濾水管、不包網(wǎng)纏絲濾水管完井、裸眼完井等方式都產(chǎn)生了非常好的效果。止水方式上改進了傳統(tǒng)的止水方法及裝置,改進為混合式裝置,又根據(jù)地熱井多為大段混合開采的特點,在水層頂部設(shè)置了傘狀防塌裝置,確保了水層的穩(wěn)定和壽命。


4、洗井工藝 

傳統(tǒng)的水井洗井方法就是反復(fù)地抽取和吸取。在地熱井中則逐步引進了二氧化碳氣舉、酸化,高能氣體壓裂,壓風機氣舉洗井以及活塞抽吸、高壓噴射沖洗等方法,這些方法對于不同的地熱井的施工成果都產(chǎn)生良好的影響,對清理孔內(nèi)沉沙和去除井壁泥餅及疏通孔隙、裂隙有著非常明顯的效果,水溫和水量有著絕對的提高。


鉆井工藝和成井技術(shù)對地熱井的重要性-地大熱能


成井技術(shù)是地熱井開發(fā)和發(fā)展的重要手段之一 。


成井過程是地熱井施工中重要的工序之一,由于不同的地熱井所處的大地構(gòu)造背景和熱儲層巖性不同,因此需要采用不同的成井方法來實現(xiàn)工程的順利完成。就目前國內(nèi)相對比較成熟完善的成井方法而言,先期完成法、后期完成法、裸眼完成法、篩管完成法和射孔完成法這幾種成井方法是比較具有代表性的。 


1、先期完成法 

先期完成法適用于井比較深、上部地層比較復(fù)雜的地熱井,它是在鉆井中采用分別排除的方法的一種鉆井工藝,完井工藝較為安全。 
先期完成法是在鉆達到目的層的頂部時,先下入技術(shù)套管來固定井壁,再用小尺寸的鉆頭鉆至井深。下技術(shù)套管是為了能夠封固住非采水段的井壁,隔絕深淺地層水以及滿足下部施工的需要。 
先期完成法的缺點在上文中也顯而易見了,它實施起來較為麻煩,因此造成工期較長,投入相對較大。 


2、后期完成法 

后期完成法能夠根據(jù)鉆孔的資料自由地選擇取水井段,而且其鉆井的工期較短,投入相對較小。 

后期完成法和先期完成法的區(qū)別在于,它在鉆達到目的層的頂部時,先不下技術(shù)套管,而是用原有尺寸的小鉆頭鉆至完鉆井深,再根據(jù)各項資料的顯示進一步下入技套或者其他工具來固定井壁。 


后期完成法同樣具有一些缺點,由其鉆井過程可看出,它對鉆井的技術(shù)要求非常高,而且完井下管和固定井壁的工藝也是相當?shù)膹?fù)雜。 


3、裸眼完成法 

裸眼完成法一般適用于井壁比較穩(wěn)定的地區(qū),比如火成巖類的裂隙型熱儲層等。它采用的是不下井管的方法,相較于其他需要下井管的方法而言,裸眼完成法的優(yōu)點在于其出水口的截面積較大、出水量較大、阻力較小并且不易發(fā)生堵塞事故以及投資較少等。但是這種方法卻不適用與砂泥漿剖面的地熱井,因此不得不說此為一大遺憾。 


4、篩管完成法 

篩管完成法一般適用于砂泥巖剖面等沉積型的地層。它采用的是在取水段下入篩管的完井方法,此種方法若輔以填沙工藝即可起到防塌和防砂的作用,其優(yōu)點不言而喻,即較為簡單且安全。 


5、射孔完成法 

射孔完成法是一種較為特殊的完井方法,它主要是針對水量不足而未取水層段進行取孔以彌補缺點,或者不下濾水管直接在取水段射孔取水。射孔完成法無疑是在施工過程中出現(xiàn)上述兩種或者以上的問題時及時采取的一種完井方法。由此我們可以看出完井方法的多樣性以及其技術(shù)的成熟和完備。 


成井方法的多樣也在暗示著地形構(gòu)造的多樣性,只有掌握住每一種成井方法的優(yōu)缺點,才能夠熟練而不失穩(wěn)重地把不同地形構(gòu)造的地熱井安全有效地完成,以保障地熱井開發(fā)過程中必要的人身和設(shè)施安全。 


每個地區(qū)的地形和地層構(gòu)造都存在著多多少少的不同,針對不同的地層構(gòu)造采取不同的完井方法是地熱鉆井的重要原則。熱能不斷地被發(fā)掘并且快速地發(fā)展,引發(fā)地熱井開采的同時,需要不斷改進和完善完井技術(shù),從而推進地熱井的安全有效開發(fā)和使用,造福于其他人,同樣也造福于自己。

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