地热钻探技术研究与应用

1、地热钻探技术研究与应用摘要】当前，地热资源作为新型绿色能源步入国家能源格局的序列，得到了高层和行业前所未有的重视，地热市场具备可持续开展的经济社会环境。近年国家及地方各级政府相继出台了一系列文件，提倡鼓励开发地热能等清洁能源，以实现节能减排、环境保护等目的，地热能产业迎来巨大开展机遇。本文在此根底上就地热钻探技术应用的相关内容进行了简要的分析。【关键词】地热钻探技术;研究;应用1地热钻井主要问题分析国内地热钻井技术是在水文水井钻探工艺根底上开展起来，无论是设备还是工艺均处于一个落后状态，根本以三牙轮正循环泥浆钻进工艺为主。就目前实际钻井效率情况看：砂土松散地层510m/h之间;较软基岩地层12

2、m/h之间;坚硬地层0.10.8m/h之间。因此可知：地热钻井的主要问题是钻效低。由于钻井效率低，最终导致钻井本钱高、泥浆对地层污染程度高、洗井困难以及诱发井壁失稳、坍塌、埋钻等事故。造成钻井效率低的主要因素诸多，如设备能力、钻头适宜性、钻井液性能、钻进压力、人员素质，以及钻井液的上返速度问题。目前国内多数地热井施工单位所使用的泥浆泵型号为TBW1200/7和QZ3NB-350、QZ3NB-800型泥浆泵。当井深大于500m时TBW1200/7型泥浆泵的排量显然满足不了正常的上返速度、井底岩屑重复破碎和钻头损耗严重，其钻井效率急剧下降。为解决这一问题，QZ3NB-800型泥浆泵驱动功率较大，在

3、城市中使用受到噪音和变压器等限制。2地热钻探技术的应用要点2.1气举反循环钻进目前我国地热钻井深度一般在一千米至四千米之间。在岩溶、裂隙型热储地层，构造较为发育，破碎、漏失情况普遍，钻井难度较大。钻遇漏失地层时，通常对策为堵漏或者顶漏钻进。其中堵漏钻进，耗时耗力耗物，且在主要取水目的层，会堵塞含水通道，造成出水量减小;而顶漏钻进，在某些比较破碎的地层，难以建立有效的循环，造成岩屑重复破碎、堆积等，容易造成埋钻，卡钻等事故。气举反循环的工作原理是将压缩空气通过气水龙头等供气管路送至孔内的气水混合器，同时将压缩空气与钻具内的钻井液混合，形成比重小的多态混合液。混合液在钻具内外液面压力差的作用下，沿

4、钻具内腔返出至地表，钻井液去除固相颗粒后重新返流入井内环状间隙，形成反循环。气举反循环钻进工艺的适用范围1气举反循环工艺使用范围广，可应用于大口径工程地质钻探、地质矿产钻探、地热和水文水井钻探等各类型钻探工程。2需能在钻具内外腔的压力差作用下建立循环，到达适宜的漂浮系数。3不宜在水敏性强的粘土、泥岩等地层使用。水敏性强粘土、泥岩等地层，钻进时产生的泥质岩屑在压差作用下，会吸附积累于钻杆内壁，假设不能及时排除，很容易堵塞过水通道。4不宜在特别严重漏失或破碎孔段钻进。在地层漏失特别严重情况，会加大钻井液补充本钱，且岩屑无法按正常循环通道返出，极易产生事故;在严重破碎等不稳定孔段，由于缺少钻井液的护

5、壁平衡作用，易坍塌，造成卡钻或埋钻等事故。2.2钻进液回转钻进技术在运用钻进液回转钻进技术是首先应对钻压、钻的转速及泵量进行控制，同时在进行具体施工时还应保证可以符合以下操作要求：第一，在进行深部钻进加压时可选择使用钻铤加压的方式，应保证钻铤的总重量是钻压值的1.3倍。第二，在选择钻头型号时，应保证可以满足所需要钻进地层及钻进孔径的实际要求。在正式钻进前应先对钻头的磨损状况及钻头水眼的通畅性进行检查，严禁使用没有到达施工要求的钻头。如果在钻进时使用的是新钻头可以先磨合钻进0.5米，再根据实际情况对钻压进行增加。第三，单根钻杆钻进前可以先开钻并启动回转器，再将钻具放到井下，并根据钻进情况增加钻压

6、。在下钻时相关的技术人员应保证稳定性，当遇到阻碍时不得用猛力。第四，在钻进时，相关的技术人员应保证钻孔内部的清洁性和孔壁的稳定性，防止出现卡钻和埋钻情况。第五，钻进时如果遇到泥岩段并出现钻进速度下降的情况时，可以将钻压进行提升同时减慢钻进速度;如果遇到硬夹岩层，会出现憋钻情况，这时同样将钻压降低并减慢钻速，当钻穿硬夹岩层后再继续应用正常参数进行钻进;当钻进时岩层出现卵砾石或破碎地带时，应及时的对钻压进行调整，并适当的减慢钻进速度，防止钻头在井底出现震动、憋车及跳动情况。2.3气动潜孔锤钻技术使用气动潜孔锤钻进技术过程中，需要充分保证以下几个施工条件：首先使用气动潜孔锤钻进过程中，需要对所连接的

7、钻杆进行稳定性检测，保证钻杆内部的通畅性，在进行钻孔施工之前，需要在地外表进行气动潜孔锤的启动实验，充分保证内部的冲击器和卡套属于正常的工作状态，然后从前方来进行钻探操作。其次，在每一次气动潜孔锤的钻进工作当中不能直接深入到井底，可以先将钻头先钻进0.5米左右的距离，然后通过打通之后再进行后续的钻进操作。钻头在钻进过程中遇到岩石层需要立即启动冲击器，如果冲击不完全可以将钻具进行上下摆动，保证正常冲击的条件下再进行钻井参数的调整，如果运用气动潜孔锤钻进技术过程中，如果产生憋泵或者是设备停止工作的问题，可以将钻孔设备上下进行调整，同时对钻井工作系数进行测定。最后，在启动测孔锤钻进时，还需要充分注意

8、该区地质的气压变化情况，经常形成的气压突然明显降低的问题，主要是因为钻杆和钻头产生了折断或者是钻杆接头局部产生了漏气问题，需要对设备进行及时的修复。3地热钻井技术的应用开展1引进和推广石油钻井装备和工艺。目前，我国石油钻井深度已达7000余米以上，其设备能力、钻进工艺和钻进效率在整个钻井工程领域一直处于领先地位。所以，引进和推广石油钻井成熟技术将会对地热钻井技术的开展起到积极推动作用。但是石油设备以及配套装备价格高昂，从而限制了石油钻井技术的推广应用，应将其与地热钻探特点相结合并推广应用。2绿色钻探，智能化钻探。智能及自动化可降低鉆探过程“人为性事故等不利因素，减少降低劳动力数量和强度，并对提

9、高钻井的精准度和保障井内平安都有重要作用，是未来开展方向。绿色钻探无论是在钻井还是在其前后阶段，都强调环保清洁、节能高效等思想，将对自然的损害和破坏减少到最低程度，在当前我国社会各界普遍的“青山绿水环保要求大背景下，绿色钻探技术无疑是钻探工程开展绕不开的必经之路。3多工艺复合钻井技术。针对同一口井钻遇不同地层分别采用正循环泥浆钻进、空气潜孔锤钻进、气举反循环钻进、井底螺杆马达驱动钻进等工艺，或者采用两种、三种以上工艺组合。优点是：回避了钻井装备缺乏问题，重点解决钻进工艺问题。4地热钻井逐步向高深度、高温度、高压力方向开展。当前我国中低温地热资源开发技术已根本成熟，而对于干热岩等高温资源如何开采，目前还没有统一的认知，三千至六千余米的深度，几百摄氏度的高温以及巨大的地层压力，对地热钻井技术是个挑战，例如如何提高钻井液的耐高温性能，保证螺杆、液动锤、测井仪器等井下器具在高温高压条件下正常工作，到达高效碎岩携岩等目的。故而对抗高温钻井液技术、抗高温随钻测控技术、高温固完井技术和高效破岩辅助工具的耐高温无故障工作研究是未来重要方向。4结束语地热资源勘查工作属于野外勘探工作，所以风险性较大，并