秦皇岛市昌黎县地热井在钻探施工与成井工艺上的技术措施_40528.doc

秦皇岛市昌黎县地热井在钻探施工与成井工艺上的技术措施 王海涛 齐路恒 张远峰 王绍明（河北省煤田地质局第四地质队 075100） 作者简介： 王海涛2010年毕业于河北地质职工大学，现在河北省煤田四队担任技术员一职，先后在煤田水文孔、 煤层气井、地热井担任现场管理和技术负责的工作。 摘要：秦皇岛市昌黎县紧邻海边，当地居民以扇贝养殖业为主要生活来源。以前，当地居民发展养殖业主要以用锅炉为热源对海水进行加热，但是这种养殖方法既浪费钱财，又污染环境。所以，当地居民放眼长远选择了投入小，回报大，资源利用率高，生态，环保的地热资源作为热源。昌黎县的地层以第四系冲击层为主，粘土层易缩径，含水砂层松散易坍塌，给钻探施工带来不少的困难。根据这一特点我钻机改进施工工艺，正确使用钻头，合理选择钻具组合，正确配置与调整钻井液，采用＂细水长流＂方法对泥浆进行处理，有效地的预防了因泥浆性能不好而造成的事故。同时在成井方面，优选取水段，下管前充分洗井，破除泥皮，合理的选用过滤器与井管并且严格抓好下管施工的全过程，正确的选择砾料与填跞方法。在洗井方面进行大胆创新，采用活塞真空洗井法，增大了水量，收到了极好的施工效果，与经济效益。同时又降低了事故的发生。经过抽水试验证明本井成井质量达到了优质水平，钻探施工达到了高效，安全的水平。为我钻机今后进行新技术的推广打下了坚实的基础。 关键词：地热 钻探 钻进工艺 成井工艺 事故处理 技术展望 一、 地热工程概况 1.1．地热资源的利用与展望 地球由地壳、地幔和地核组成，它是一个巨大的热库，越往地下温度越高。地热就是指地球内部蕴藏的能量，从地球表面往下正常增温梯度是每1000m增加25-30摄氏度，在地下约40Km处温度可达1200摄氏度，地球中心温度可达6000摄氏度。 地热资源是集热、矿、水三位于一体的清洁而宝贵的矿产资源。世界各国在地热资源开发利用方面，大都经历了沐浴、医疗、供热采暖和地热发电四个阶段。地热能开发利用对环境的有害影响小。地热能作为替代能源不论是用于发电还是直接热利用，都能大幅度削减温室气体排放量，减轻对环境的不利影响。目前，水热型地热储的开发技术和利用技术是成熟的，设备运行是可靠的；现代地热电站的可用系数达95%或更高。另外，地热能开发技术正在不断地发展，新的技术有望降低地热的开发费用，增进地热能生产的稳定性和长期性。由此可见，地热能将在21世纪可持续发展中占有相当明显的比重。 1.2．千米范围内的地热情况 千米范围内的地热资源系指广泛分布于凹陷盆地范围内，主要为第三系地层组成的深度在千米左右的地热资源。厚大的热储层，良好的盖层和地下岩体的加温导热形成了特有的第三系赋水层。盖层地下水具有多层，承压水量稳定，分布广泛之特征。盖层地下水的低温梯度在2.5-3.5摄氏度/100m，埋深在800-1200m，水量一般20-50方/h, 水温38-50摄氏度。据大量的钻井资料分析，千米范围内的含水砂层虽系第三系地层，但大多数含水层松散，随着井深的增加，部分含水层虽胶结或半胶结，但总体上处于松散状态，易于坍塌等。 二、设备配置 2.1．设备选择 工欲善其事，必先利其器。千米地热井开发属高风险工程。地下工作遇到的情况十分复杂，因而地热井开发设备选择的总体原则是大马拉小车。根据施工地区地层特性，地热井施工深度，钻井结构，钻柱结构及质量等，综合考虑设备的配置能力，同时要充分考虑到设备遇到特殊情况下的储备能力。 首先，在钻机使用方面，我们用TSJ-1500钻机进行施工，该钻机属机械传动，转盘回转，重心低，传动平稳；坚固耐用，操作安全，密封性能好；钻机布局合理，便于保养与维修；在泥浆泵使用方面我们采用了TBW-850/5型泥浆泵，对于其要求正向着大压力、大流量方向开展，实现喷射钻井有利于钻速的提高及井内安全。钻塔上我们选用AS-24-50钢管钻塔，由于它占地面积较四角塔小，起落搬运方便，承受负荷较大，受到了各钻井队的广泛应用。动力上我们根据甲方要求采用电动机，由于施工环境在养殖、生活区，为了不打扰群众，采用电动机既不扰民又环保而且减少了钻机在用油方面的使用费和运输费。 2.2．施工布置与地基承载力的计算 地热井施工对孔斜要求非常严格，同时由于设备庞大，加之施工中钻具的重量以及下管是的重量等，一般情况下，天然地基很难承载上部机械等所产生的压力，为了保证施工质量，要对天然地基进行处理。同时加上秦皇岛昌黎县紧邻海边，表层多为第四系松软地层，其承载力毋庸置疑比较低，根据这一情况以及从安全的方向考虑，我们没有进行地基承载力的计算直接进行地基处理。所以在与甲方商量后，决定采用水泥地基，由甲方负责施工。根据施工场地大小和各种器械的使用要求，我们将泥浆泵和电动机、泥浆池、修理房、以及钻杆和井管进行了合理的占地