地熱鉆井

地大熱能:你真的了解地熱鉆井-打地熱井工作流程嗎?

地大熱能地熱開發(fā)利用網(wǎng)訊:地熱鉆井(geothermal drilling)以勘探開發(fā)地熱資源為目的的鉆探工作。是工程鉆探的一部分。地下熱能儲量巨大,僅陸地以下地殼中儲存的熱能就相當于固體燃料、原油和天然氣等石化燃料的全部能量的1.3×103倍,是一種開發(fā)利用前景廣闊的能源。



地熱鉆井主要有四種類型:分別為地質(zhì)探井、探采結(jié)合井、開采井(生產(chǎn)井)、回灌井。地質(zhì)探井主要用于了解勘探區(qū)有關(guān)地層剖面結(jié)構(gòu)、厚度,埋藏深度,以及斷裂構(gòu)造等情況。多用于基本地質(zhì)情況不明,勘探風(fēng)險很大的地區(qū)。通常采用井徑較小的取心鉆進,但最好也能進行簡單的抽水試驗探采結(jié)合井是通過地球物理勘探、資料收集和綜合分析,認為勘探區(qū)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(jié)合井。開采井(生產(chǎn)井)是當一個地區(qū)已發(fā)現(xiàn)了地熱田,并且確定了其范圍,在地熱田范圍內(nèi)按照合理的井距,以開采地熱資源為目的的鉆井。隨著地熱田的開發(fā),產(chǎn)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(fā)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回灌井注水井)就是將水回灌熱儲層中,以保持熱儲層的能量和水位,使地熱田能夠長期穩(wěn)產(chǎn)。


地熱鉆井多采用石油鉆機或水源鉆機,包擴三大系統(tǒng)(提升系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng))。主要設(shè)備有八大件(天車、游動滑車、大鉤、水龍頭、轉(zhuǎn)盤、絞車、泥漿泵、井架)提升系統(tǒng)包括井架、天車、游動滑車、大鉤、吊環(huán)、吊卡、絞車等。旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)盤、方補心、卡瓦等泥漿循環(huán)系統(tǒng)由泥漿池、泥漿泵、水龍頭、震動篩、泥漿槽、除砂器、管線等組成。地熱井施工的主要工序,有井身設(shè)計、鉆進、固井、錄井、洗井測井、抽水試驗、完井。



井身結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)容包括確定套管的層次,各層套管的直徑和下入深度;各層套管相應(yīng)的鉆頭直徑;各層套管外水泥漿的返回高度。應(yīng)符合優(yōu)質(zhì)、快速、安全鉆進的原則,滿足開采地熱時要求,并有利于節(jié)約材料,降低成本。


地熱井鉆進與油、氣、水井鉆進相似。不同溫度的地熱井采用不同的鉆進方法。低溫地熱井多采用牙輪鉆頭或刮刀鉆頭全面鉆進,鉆進工藝與管井鉆進工藝相似;中、高溫地熱井常采用壓力平衡鉆進,即在井底最小壓力與裸眼地層孔隙內(nèi)流體壓力相平衡條件下的鉆進,以防止井噴和提高鉆進效率;較深地熱井多采用綜合鉆進方法施工,即對非熱儲層或中、低溫熱儲層采用常規(guī)鉆進方法,干蒸汽熱儲層采用干空氣、霧化空氣、充氣泥漿和泡沫鉆進(見空氣鉆進),深部地層采用潛孔錘(見沖擊回轉(zhuǎn)鉆進)和金剛石鉆頭鉆進。對中、低溫地熱井,通常采用搬土一褐煤一苛性鈉泥漿,可在井溫150℃以內(nèi)保持穩(wěn)定。對高溫地熱井則采用熱穩(wěn)定性、抗鹽性、分散性較好的海泡石泥漿、坡縷石。


錄井就是在鉆井過程中,采用各種方法隨時記錄各種相關(guān)的信息。它是最及時、最直接獲取地質(zhì)資料的重要手段。同時也為安全鉆井實施了實時監(jiān)測。在地熱勘察中采用的錄井工作主要有:巖屑錄井、鉆時錄井、泥漿錄井和井溫錄井。


固井是指下套管和注水泥封固作業(yè)的總稱。鉆進至設(shè)計深度后,下入套管,并注入水泥漿封固套管與井壁之間的環(huán)形空間,以封隔易塌、易漏地層和避免含水體地層之間的干擾,為繼續(xù)鉆進和完井創(chuàng)造條件。洗井的目的是破壞和洗去泥漿在井壁形成的泥并。洗井的方法有多種,可分為兩大類,即機械洗井和化學(xué)藥劑洗井。


測井是利用巖層的電化學(xué)特性、導(dǎo)電特性、聲學(xué)特性、放射性等地球物理特性,測量地球物理參數(shù)的方法。抽水試驗的目的是確定地熱井單井出水量、出水溫度及動靜水位;求取熱儲水文地質(zhì)參數(shù),為提交該井的單井資源評價報告提供真實基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。抽水試驗抽水試驗包括降壓實驗、放噴實驗,進行三個落程降深實驗。


完井地熱井工程的最后環(huán)節(jié),主要指熱儲層或目的層部位的井身結(jié)構(gòu)的建造。地熱井完井有裸眼、襯管和射孔套管完井三種基本方法。


地熱鉆井雖然比不上航天航空設(shè)施那樣高精密度,但是它的設(shè)計理念與開發(fā)利用,也是根據(jù)科學(xué)原理進行的,而在地熱鉆井后期,要根據(jù)自然規(guī)律和開發(fā)利用法則,進行全面運維,才能“后顧”無憂。