地热井施工流程及工程控制技术探讨


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摘要:地热井具有投资大、风险高、地质条件多变、设计变更多等特点。随着钻井深度越来越大,成井风险和难度随之增大,相应地对相关流程和技术提出更高的要求。本文详细介绍了地热井施工流程及工程控制,旨在为同行进行地热井施工时提供技术依据。

关键词:地热井 施工流程 工程控制

引言

地热作为一种清洁能源和资源,在矿泉饮用、养殖种植、发电、供暖、医疗保健和洗浴等方面被广泛利用。随着国民经济的高速发展和人民生活水平的不断提高,地热资源的利用项目不断增多,尤其是在我国的西安、天津和北京等地区,都有较快的发展,并形成了产业化,在其他地区,对地热资源的利用和开发也逐步发展起来,地热资源的开发利用,提高了环境效益、经济效益和社会效益。而目前地热井成井深度最深达数千米,投资费用数百万至千万元,成井过程中产生的任何风险和失误都将造成重大经济损失。这就要求钻井工程施工必须严格按照相关流程和技术要求执行。

1.地热井施工工艺流程

地热井施工可分为开工准备阶段、钻探阶段、洗井阶段、抽水试验阶段和供水建设阶段(见图1)。

2.地热井施工工程划分

地热井工程从施工准备到竣工交付使用,要经过若干工序、若干工种的配合施工。工程质量的优劣,取决于各个施工工序、各工种的管理水平和操作质量。地热井工程项目划分若干个阶段工程和分项工程。阶段工程是一个中间环节,由若干分项工程所构成,其质量是综合分项工程质量综合评定的。分项工程是由若干施工工序构成的,是工艺流程的基本单元(见表1)。因此,在施工过程中要对各阶段工程和分项工程严格控制,通过层层控制、检查、评定,最终确保地热井工程质量符合相关要求。

3.地热井分项工程质量控制点

工程施工过程是由一个个工序构成的,工序又是人、机械设备、材料、施工方法、作业环境综合作用过程的结果,因此工序质量控制是工程质量的基础和核心。工序质量控制的重点是设置工序活动质量控制点,进行预控。质量控制点是指为保证工序质量而确定的重点控制对象、关键部位或薄弱环节。质量控制点的选定原则是那些保证质量难度大的、对质量影响大的、发生质量问题时危害大的对象。地热井工程质量控制点的设置见表2。

4.地热钻井施工其他关键环节

地热钻井能否取得成功除了正确的组织钻井施工,还要把握好以下几点:

(1)钻机设备选型应留有加深钻进深度的余地;

(2)尽可能保持钻井的垂直,以降低井内事故和井壁管受磨损;

(3)准确的钻井地质编录,正确地进行地质分层,依据钻井中的地质变化对可能出现的问题作出判断并找出对策;及时修改完善地质设计;

(4)保持合理的井身结构并严格的固井:表层管口径及下入深度应充分考虑取水设备口径和下入深度的需要;井壁管应下人热储一定深度并严格封闭热储顶板上部各层位;尽可能做到3径或4径至孔底;

(5)严格使用冲洗液钻进,热储层内钻进严禁使用稠泥浆;

(6)及时进行地球物理测井:下入表层管、井壁管前及达到设计深度时均应测井,以结合地质编录进行地质分层、了解地层温度变化和热储的渗透性、含水性特征,指导钻井施工:

(7)搞好洗井与产能测试钻井完工应及时进行洗井和产能测试,严禁停滞时间过长,洗井应针对热储地层特征、钻井深度、使用泥浆性质和稠度采用不同的方法,产能测试应满足规范的要求。

结语

通过制定规范的工程验收标准和施工规范,特别是在安全钻井、水层保护、完井方式、洗井作业、随钻分析、判断等方面加强研究和改进,逐步完善成系统化、多样化,能适应不同地质条件的钻井技术方法和工艺技术,对地热井市场进行科学化的管理。通过不断研究、探索地热钻井技术,利用石油钻探技术优势开发地热开发资源,地热钻井必将成为未来能源一大支柱产业。

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