地熱鉆井

鉆井工藝和成井技術對地熱井的重要性

地大熱能地熱鉆井工藝是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鉆井施工的質量對項目的成敗非常關鍵。由于地熱能開發(fā)的廣泛應用和開采密度加大,


現(xiàn)代地熱井的設計結合項目需求,成井口徑大,水層埋深大,很大一部分井深設計深度都在1000-3000米,個別地區(qū)井深超過3000米,大多數地區(qū)井深在2000-3000米,對鉆井設備和鉆井工藝有著更高的要求,設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,相對應地層復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成為地熱施工新型技術手段和方法。


地熱井開發(fā)開采離不開科學技術的支持,其科學技術的表現(xiàn)方式即為各種成井技術。通過下文,我們將會了解到,成井技術存在著多種方式方法,這些方式方法適用于不同的地層構造或者巖層分布。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的不斷發(fā)展變化,地熱鉆井技術也在不斷發(fā)展著。其中井身結構及套管結構、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. 井身結構和套管組合

隨著地熱井深度不斷加大,地層年代跨度及復雜情況也在加大,施工安全的難度系數隨之升高,相對應在井身結構設計也要做出優(yōu)化調整,三開井已經成為基本設計,一開保留大口徑開孔同時也為預留泵室段。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

地熱市場的占領在于將石油鉆井中的先進的、成熟的工藝和相關

的水文、地熱、地質等條件有機的融合,同時啟用先進的現(xiàn)代化石油鉆井設備,挑選優(yōu)質并適合地層的配型鉆頭,調整各項機械參數提高鉆進時效,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,調試不同的泥漿配方,保證巖屑攜帶率和井內平衡,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:包網纏絲濾水管、不包網纏絲濾水管完井、裸眼完井等方式都產生了非常好的效果。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,又根據地熱井多為大段混合開采的特點,在水層頂部設置了傘狀防塌裝置,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生良好的影響,對清理孔內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對地熱井的重要性-地大熱能


成井技術是地熱井開發(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,先下入技術套管來固定井壁,再用小尺寸的鉆頭鉆至井深。下技術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,先不下技術套管,而是用原有尺寸的小鉆頭鉆至完鉆井深,再根據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,它對鉆井的技術要求非常高,而且完井下管和固定井壁的工藝也是相當的復雜。 


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的成熟和完備。 


成井方法的多樣也在暗示著地形構造的多樣性,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施安全。 


每個地區(qū)的地形和地層構造都存在著多多少少的不同,針對不同的地層構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,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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