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地熱生產井、地熱回灌井、生態溫泉井、巖石層溫泉井、花崗巖地質溫泉鉆井、氣動鉆探技術、國外施工工藝
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地熱發電
300-500米專業打井新價報道,地熱發電是地熱能間接利用的主要形式,目前,世界各國都在積極開發地熱發電。地熱發電在這些國家的發展,已經不僅僅是一種經濟需要,更是一種對未來幾十年甚至更長遠的關鍵能源投資。中國的地熱發電沉寂了20多年,目前除了羊八井地熱發電站*外,其他改革開放初期建設的地熱電站已經因種種原因停產了,這既受當時經濟環境影響,也受地熱發電技術限制。經過多年來的地熱技術發展,中國已經具備了地熱發電的各方面優良條件。
勘查開發地熱資源應對地熱流體的天然動態與開采動態進行監測, 掌握其變化規律, 為地熱資源評價、地熱開發管理、研究與地熱田開發有關的環境地質問題提供依據和基礎資料。動態監測內容包括地熱流壓力、產量、溫度及化學成分,應保持動態監測的連續性, 真實反映地熱開發的歷史性變化可行性論證
300-500米專業打井新價報道地熱資源開發的投資高、風險大, 投入地熱資源開發前一般都進行鉆井前期的可行性論證。可行性論證工作由地熱資源開發單位委托對當地地熱地質條件了解的專業地質勘查單位進行。論證報告對地熱資源開發的可能性、風險因素作出論證; *合適的鉆井位置, 提出鉆井深度、開采熱儲層位及鉆井結構建議; 預測井的產水量、水溫和水質。論證報告應在地質調查, 深部地球物理勘查及充分利用已有的的地質調查、地球物探地球化學及深部地熱鉆井資料的基礎上進行, 在缺少深部鉆井地質資料的地區, 應采用有效的深部地球物理勘查方法, 對斷裂構造位置、地層結構、主要熱儲埋深、地溫梯度等有基本認識后再行編制。地熱資源開發新區及開發風險大的地區的論證報告應組織有經驗的專家評審后, 再申報主管部門作為鉆井開發地熱的依據。地熱資源勘探的必要性 對斷控型地熱資源而言,開發利用的前提是在待開發的目的園區內要有地熱資源可以被開發。方圓幾百公里以內沒有溫泉或打成的地熱井,不代表在園區內沒有可開發的地熱資源;附近幾十公里或幾公里處有溫泉或打成的地熱井,不代表在園區內就可以打出地熱水。園區內有沒有可被開發的地熱資源,關鍵是要看是否存在有一定規模的斷裂構造。即使是園區內地下深部有地熱水資源,因受限于地熱資源勘探能力和準確性,以往開發地熱資源的實際效果并不理想,有的是根本沒有打出地熱水,白白浪費了幾百萬元的投資;有的是出水溫度低于30℃,要加熱后才能利用;有的是地熱水量太少,利用價值不高。因此,使用*物探設備對園區進行全面詳細的精準地熱資源勘查至關重要。要開發利用地熱資源,首先要厘清有關地熱資源的幾個概念:一是地熱資源產生于地球內部地熱能,與地球同在,是取之不盡用之不竭的;二是斷控型地熱資源,是當前開發利用的主要地熱資源之一;三是并非只在板塊邊緣和板塊內沉積盆地才會形成地熱資源,板塊內斷裂構造形成的地熱資源是我們開發利用的難點;四是要清楚小規模的斷裂構造分布較多,對尋找地熱意義不大;五是根據地熱產生地溫梯度2~3℃/100米,只要取到足夠深度的水就是地熱水,關鍵是要找到地下深部的水;六是板塊內尋找地熱水就是要尋找具有一定規模的相對較大的含水斷裂構造斷控型地熱資源的特征 巖體受地質應力作用發生變形,一旦超過其可承受強度就會使巖體的連續性和完整性遭到破壞,近而產生各種大大小小的斷裂,形成斷裂構造。斷裂構造是地殼中zui常見的構造形式,在地殼中分布很廣,無論是新構造運動還是運動多次的老構造都有斷裂構造的存在,只不過斷裂構造的規模不同而已。在這些斷裂構造中只有富水斷裂才對地熱勘查有意義。一般而言,斷裂規模越大富水性越好,溫度也會越高。
地熱資源分布規律及特征
地熱資源是指能夠經濟地被人類所利用的地球內部的地熱能、地熱流體及其有用組分,目前可利用的地熱資源主要包括:天然出露的溫泉、通過熱泵技術開采利用的淺層地熱能、通過人工鉆井直接開采利用的地熱流體以及干熱巖體中的地熱資源。
我國地熱資源種類繁多,考慮地質構造特征、熱流體傳輸方式、溫度范圍以及開發利用方式等囚素,我國地熱資源可分為淺層地熱能資源、水熱型地熱資源和干熱巖資源三種類型
增斜組合是在轉盤鉆的基礎上利用靠近鉆頭的鉆鋌部分,使用扶正器得到各種鉆具的組合。按照增斜能力的大小分為強、中、弱三種結構。增斜施工要求
a) 按照設計鉆井參數鉆進,均勻送鉆,使井眼曲率變化平緩,軌跡圓滑。
b) 及時測量,隨鉆作圖,掌握井斜,方位變化的趨勢。如增斜率達不到設計要求時, 應及時采取措施。
1) 通過調整鉆井參數改變增斜率,增加鉆壓可使造斜率增大;減小鉆壓,則造斜 率降低。
2) 更換鉆具,改變近鉆頭扶正器與上面相鄰扶正器之間的距離。改變的范圍10~30 m。距離越短,剛性越強、增斜率越低;距離越大,增斜率越高。
3) 改變近鉆頭扶正器與上面相鄰扶正器之間的鉆鋌剛性,剛性越強、增斜率越低; 剛性越弱,增斜率越高。
c) 控制井斜方位角的變化。
1) 應用變向器調整井眼方位。適用于方位漂移不大,井眼規則,井徑擴大率小的 中硬地層井段。扭方位。因地層等因素造成方位嚴重漂移,影響中靶或侵入鄰井安全限定區域時,應運用井下馬達帶彎接頭等方法及時調整井眼方位。
d) 斜井段進行設備檢修,保修時不要長時間將鉆具停在一處循環或空轉劃眼。 降斜施工要求
a) 降斜段宜簡化下部鉆具組合,減少鉆鋌和扶正器的數量,甚至可用加重鉆桿代替鉆鋌。
b) 施工中應注意保持小鉆壓和較低轉速定向鉆井施工安全措施
14.4.1 鉆好垂直井段:實鉆軌跡盡可能接近鉛垂線,井斜角盡可能小。
14.4.2 把好定向造斜關:盡量減小定向造斜段的方位偏差,若發現偏差,應及時扭方 位。
14.4.3 跟蹤控制到靶點:鉆進過程中應不斷了解軌跡的變化發展情況,不斷地使用 各種造斜工具或鉆具組合,使井眼軌跡沿著設計軌跡,使之不能脫離靶區。
14.4.4 防止壓差卡鉆:在定向鉆井中,應盡量減少鉆具與井壁間的摩擦力。宜加入潤滑劑使泥餅摩擦系數小于0.2。可采用混油泥漿、混油量8%~15%。下套管及電測之前應加入1.5%~2%的固體潤滑劑,保證順利施工。
14.4.5 預防鍵槽卡鉆:在井眼曲率大的井段,應定期下入鍵槽破壞器,破壞鍵槽。 認真記錄起下鉆遇阻遇卡位置,結合測斜資料分析,判斷鍵槽位置,提前破壞處理。
14.4.6 其他類型的卡鉆及預防:鉆具組合變換時,應嚴格控制下放速度,遇阻不得硬壓。用剛性小的鉆具組合鉆出的井眼,改換剛性強的鉆具組合以前,應先用剛性適中的鉆具組合通井劃眼后,再下入剛性強的鉆具組合。定向井應有良好的凈化系統,應配備三級以上凈化裝置,使鉆井液含砂量小于0.5%。
14.4.7 控制鉆井液性能:動切力不小于6Pa,提高攜屑能力,保持井眼干凈,以利加快鉆井速度和防止砂卡。
14.4.8 叢式井、繞障井、應根據鄰井和設計井井眼軸線的相對位置,及時進行zui近距離掃描跟蹤,并作出防碰圖。
14.4.9 其他安全鉆井措施:定向井使用的鉆具,應比相同井深的直井強度高一級,。 使用PDC鉆頭或其他高效能鉆頭鉆井,每鉆進300m(斜井段)應進行一次短起下鉆。下井鉆具、工具及配合接頭,必須檢查水眼直徑和水眼內有無鐵屑雜物,保證測斜儀器能順利下入
15.1.1 在結構較穩定地層鉆進時,可選用清水、空氣、無固相鉆井液、氣-液混合物 或泥漿。
15.1.2 在松散、破碎地層鉆進時,適當提高鉆井液的粘度和切力,應選用較高密度優質鉆井液;在油氣層、水頭高出地表的承壓熱流體或含水層、水熱爆炸鉆進時,宜配制加重泥漿,平衡鉆進。在蒸氣氣儲層鉆進時,可使用空氣。
15.1.3 在易水化膨脹坍塌的泥頁巖地層鉆進時,應使用失水量低的鉆井液,宜選用鉀基泥漿、鈣處理泥漿等具有較強抑制性的鉆井液。
15.1.4 在易漏地層鉆進時,宜選用氣-液混合物、空氣等密度較低的沖洗介質,或加入堵漏材料進行堵漏。
15.1.5 在大段含鹽、堿地層鉆進時,根據地層含鹽、堿量和井底溫度情況,宜選用過飽和、飽和或欠飽和鹽水聚合物鉆井液,也可選用油基鉆井液
15.1.6 在缺水地區施工時,應采用節水沖洗介質(空氣、泡沫、水霧、泡沫泥漿、 霧化泥漿等)
15.1.7 在高溫地層鉆進時,可選用以磺化類抗高溫處理劑為主的抗高溫泥漿,并嚴格控制泥漿高溫高壓失水量。
15.1.8 鉆遇鐵礦層或其它高密度礦層時,宜用高密度泥漿、加重泥漿或用撈砂筒撈砂。
15.1.9 硫化氫侵污鉆井液嚴重時,應加入除硫劑進行除硫處理。鉆井液被氣侵嚴重時,應采用液氣分離器或除氣器。
15.1.10 在熱儲層鉆進時,宜選用對熱儲層有保護作用或對熱儲層損害小的沖洗介質:
a) 宜選用低密度沖洗介質(氣水混合物、泡沫、空氣、泡沫泥漿等)。
b) 宜選用滲透恢復率大于80%的泥漿,不宜使用對裂隙、孔隙封堵作用的泥漿,例如 瀝青泥漿。
c) 可選用海泡石制備泥漿,海泡石堵塞裂隙、孔隙后可用酸溶,可減輕熱儲層被堵塞程度。
d) 熱儲層鉆進漏失時,不宜進行堵漏。
e) 可選用可降解泥漿。鉆井液的主要造漿材料:
a) 造漿黏土 膨潤土(主要成分是*,分為鈣土和鈉土)、普通黏土(*含量較低,高嶺石或伊利石含量較高)、抗鹽土(海泡石與*)、有機土(801、812、821、4602、4606等型號)。一般鉆井液宜用鈉土,抗高溫鉆井液宜用海泡石,鉆進油氣層油浸嚴重時配制油基泥漿、水包油泥漿宜用有機土。
b) 清水: 水質對鉆井液性能有重要影響,宜對鉆井用水的水質進行分析。
地熱鉆井中應用控壓鉆井技術表現出兩點突出優勢:
a.該技術能有效減少循環鉆井液的漏失,避免了應堵漏而消耗的鉆井液用量,從而縮短鉆井周期,節約成本;
b.避免了過量鉆井液向地層內流失,減輕了鉆井液對熱儲的損害,從而保證了熱儲產能。輕質防腐水泥(固井和堵漏) 為了提供機械支撐和保護套管不受腐蝕,除了精細的固井技術外,固井水泥應低滲并與套管有較 高的粘結強度,而且當泥漿輕質時優勢更明顯。低比重泥漿在處理漏失問題時是非常重要的,假如地層孔隙壓力不能承受鉆井液柱壓力,是不可能將正常比重的水泥舉升到地表的,采用發泡水泥可以解決這一問題。與向鉆井液中注入氣體相同,把氣體注入水泥形成輕質泡沫水泥鉆井 為了優化鉆井成本,提高鉆井效率,采用回轉鉆進,僅在定向鉆井時使用井底泥漿馬達進行造斜和 增斜。造斜時使用陀螺測斜儀,使用隨鉆測量工具監測井眼軌跡。 由于巖石顆粒粒度變化頻繁以及裂縫方向和數量的變化,不使用PDC鉆頭,應用光桿滿眼或鐘擺井下鉆具組合。 條件允許的情況下,使用天然鹽(氯化鈉)作為 無固相加重劑。氯化鈉是一種廉價的加重劑,易溶且無毒。使用氫氧化鈉提升pH值及減輕腐蝕。如 果需要,使用膨潤土作為稠化劑以攜帶巖屑。沉淀池和聚合物用來分離液體和巖屑。加入巖屑和水泥稠化泥漿以便處理廢漿。
安裝了“自由浮動”套管,由井底裸眼套管銅鎳封隔器支撐,并用小段水泥粘結。考慮到套管的膨脹和收縮,套管在井口是“自由”的,使用抗高溫含 氟橡膠密封圈保證套管在井口的“靈活性”。由于技術的限制,自由套管完井深度可達5km隨著能源和水資源的危機,人類生活、生產活動對自然環境的破壞,人類生存和可持續發展所依賴的自然資源正面臨污染、破壞、枯竭的危險境地。各國在協同保護自然環境的同時,也在向地球深部探求地熱能源和水資源,鉆井深度越來越大,一般井深皆達數千米,總投資費用數百萬至千萬元,任何風險和失誤都將給國家、企事業單位造成重大經濟損失。
工程質量控制階段劃分
工程項目質量控制是為達到工程項目質量要求所采取的作業技術和活動。按施工的階段性施工階段質量控制可分為:事前控制、事中控制、事后控制。一個鉆井工程,首先要建立質量控制組織,制定質量保證體系文件。由于鉆探產品的隱蔽性特點,項目人員要認真學習設計文件,深入了解地質構造條件,制定好施工方案方法。通過加強對施工過程的質量控制,確保鉆探產品的質量。由于地質條件的千變萬化,要加強鉆探過程中的觀察、測試及分析研究工作,適時、準確地進行設計變更和設計修改。鉆探zui終產品的形成過程,也是對前階段產品產生不良影響及損壞的過程,要加強對中間產品的保護。通過竣工質量檢查、驗收及質量評定,zui終控制鉆井產品的質量。工程產品是經施工過程形成的,而施工過程是由一個個工序構成的,工序又是人、機械設備、材料、施工方法、作業環境綜合作用過程的結果,因此工序質量控制是工程質量的基礎和核心。工序質量控制在加強控制“五大要素(4M1E)”、工序活動過程、工序產品質量的基礎上重點是設置工序活動質量控制點,進行預控。質量控制點是指為保證工序質量而確定的重點控制對象、關鍵部位或薄弱環節。質量控制點的選定原則是那些保證質量難度大的、對質量影響大的、發生質量問題時危害大的對象。地熱井(水井)工程質量控制點地熱井(水井)工程作為建設工程的一種,它具有投資大、風險高、地質條件變化多、隱蔽工程多、設計變更多等特點。工程質量缺陷很難在以后質量檢查中發現和進行處理修復。為了便于地熱井(水井)工程質量管理和質量控制,作者根據地熱井(水井)工程的特點,進行了分部、分項工程的劃分,設置了工序質量的質量控制點,為工程質量管理、控制、檢查及評定奠定了基礎。地質探井: 主要用于了解勘5+
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。
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