地热钻井操作规程

地热钻井操作规程地热钻井综合了石油钻井技术和水文钻井技术，有与前两者的共性，又有其特别性，如对泥浆的抗高温性能和钻具的抗腐蚀性都有一定的要求，所以地热钻井应有专门的工艺规程，以很好高效的指导现场作业。一、钻探机场的修建及设备的安装1、钻探机场的修建a、钻探机场的是钻机施工活动的场所，主要用于安装钻塔、钻探设备，设置冲洗液循环系统，以及放置管材物资等。场地的选择应依据地质制定的要求〔孔位、孔深、方位及倾角〕和施工安全、方便、节约的原则进行选择。b、钻探机场的修建必须平坦、坚实、稳固、有用，保证在其上布置的基台和安装的钻塔及机械设备不会发生塌陷、溜方歪斜，在整个钻井施工中能安全顺利进行。地盘假设为松土层，必要时通过打桩加混凝土底板来提升抗压能力。c、基台木是依据所用钻探设备的类型，按一定的规格和形式排列，分上下两层交错并用螺丝连接而成。横顺枕的主要交错处一定要构成直角，并用螺栓连接固定。钻塔、钻机的地脚螺栓也应连接在横顺枕的相交点上。d、机场四周应开挖排水沟，将雨水及时导向它处，假设在地势低洼带或雨季施工时，还得修建防洪措施。地下电缆埋设应距地基钻孔5m以上，并合理的避开公用通讯电缆、煤气管道、水管道、等重要建筑物。e、依据钻孔结构、地层状况、场地条件，制定合适钻井的泥浆循环系统，循环系统一般包括一大一小水源池，两个沉淀池，大池标准宜为6×6×2m3，小池宜为2×2××0.4㎡，长度不宜小于15m，坡度为1/100～1/80，槽边缘高于地面100㎜，以防雨水侵入，影响泥浆性能，地热井超过1000m时，宜安装震动筛和旋流除砂器。2、钻探设备的安装a、钻塔的安装：安装前必须对所有构件进行检查，符合要求方可使用；安装时应在机长的统一指挥下，严格按照安全操作规程，塔上塔下不得同时作业；安装人员必须穿戴防护服具；夜间及恶虐天气下禁止安装。b、设备的安装：必须达到周正水平，稳固的要求；钻机立轴中心与天车中心〔前轮缘〕、孔口中心线在一条直线上；转动部件应设置防护罩或栏杆；固定设备的螺杆必须符合规格，并应带垫片和防松动螺帽拧紧；钻探设备的安装应易于操作和保证工作安全。3、附属设备的安装a、机场应有足够的防火设备，专人看管，冬季施工时，火炉的烟囱通向厂房外，烟囱与厂房壁接触应有绝热层保护，火炉与地板、塔布应保持安全距离。b、绷绳为保护钻塔平稳和抵抗大风钻塔的侵袭而倾倒，对17m以下钻塔的每根塔腿各设一根绷绳，系于塔高3/4处，17米以上每根塔腿两根绷绳，设于天梁处和塔腰处，并加上拉紧器，必须对称，与水平面夹角宜为30°～45°。c、避雷针安装高度必须高出塔顶1.5m以上，引下线宜用单芯铜制电缆线，与绷绳间距大于1m，与电机、孔口管、绷绳、地锚、人行道间距大于3m，接地电阻小于15Ω。二、钻进方法1、钻具a、地热钻探常用的钻头有刮刀钻头、牙轮钻头、金刚石材料钻头三大类，依据地层因素，合理的选择钻头。应合计的因素有：地层的软硬程度和研磨性、钻进井段的深浅、易斜地层、软硬交错的地层。b、一般在钻进第四系及较软地层时，使用刮刀钻头；钻进较硬地层时使用镶齿牙轮钻头；钻进极硬地层时，使用金刚石复合片钻头〔PDC〕。c、开孔或孔深比较浅时应采纳扶正器扶正，深孔时假设发生孔斜时采纳钟摆钻具修正。d、钻铤的重量是依据制定钻压来定的，一般使用钻压为钻铤总重量的2/3，尽量采纳粗钻铤，防止中和点偏高，尽量使钻铤总长度小，钻铤长度确实定应通过公式来计算。2、钻进规程a、钻井规程包括钻压、转速、泵量，钻进时应依据岩石性质、钻头结构、设备条件及钻孔质量要求合理配合规程参数。b、软岩石研磨性小，易切入，应注意排粉、钻头寿命，故采用低钻压、高转速、大泵量；研磨性较强的中硬及部分硬岩石，得采纳大钻压、较低钻速、中等泵量的参数配合；介于两者之间则采纳中间状态。c、为提升效率和钻头寿命，还得再操作上注意以下几点：下钻及开始钻进时要轻、均匀加压、正常状况下不要随意窜动钻具。3、冲洗液a、钻进致密、稳定地层，一般可选用无固相冲洗液。如水解聚丙烯酰胺无固相泥浆，无固相泡沫泥浆；钻进松散、易坍塌、易遇水膨胀地层，可选用粘度较大、相对密度略高、失水量小的淡水泥浆或钙处理泥浆，也可选用粘度较大的不分散低固相泥浆；钻进裂隙、漏失地层，宜选用相对密度较低的冲洗液，如泡沫泥浆，无固相冲洗液，还可采纳空气作为冲洗介质。b、泥浆所用粘度一般为膨润土，要求造浆率在10m3以上，所用水一般要求硬度不超过15度，偏高的在配制好后用磷酸钠处理，配制时粘土需要预水化24小时，泥浆需要专有设备净化。c、现场需要测试的冲洗液参数有：漏斗粘度、比重、温度、含砂量、失水量，还有就是泥皮质量，需定时测量，并对数据总结对比，然后依据地层适时调整泥浆性能。d、现场必须具有的处理剂有：重晶石、水泥、NaOH、NaCO3、CMC、聚丙烯酰胺〔PAM或PHP〕、腐植酸钾、铁铬木质素磺酸盐、KCl、磺化沥青等，关于不同地层，配合使用。冲洗液使用对钻探是至关重要的，对不稳定地层或有漏失地层等复杂地层一定要预防为主，应急措施要适当有效。三、成井1、测井a、钻探是个系统工程，要有大局观，平常钻进时就要注意井斜的控制，井径超缩，为测井及下管创造条件。测井前需把泥浆调整到适当的性能，既要保证孔壁的稳定，又要保证测井的顺利进行。b、测井前提钻时要注意速度，以免产生抽吸作用，导致井壁垮塌，提钻后，必须回灌泥浆。2、下管与固井a、表层管和技术管必须要合计下部孔径大小，下部的滤水管直径必须按照业主要求安装潜水泵直径的大小来确定，一般直径不小于108㎜。b、地热井管的安防位置，上部表管与技术管必须堆叠不小于10m，下部的滤水管的位置必须与热储层相一致；滤水管的长度必须依照储层厚度来确定，安防位置偏差为±2.0m。c、为了不使浅层水渗入孔内和固定井管位置，必须进行固井，固井所用水泥宜为普硅32.5水泥，假设地层不稳定，也可选用42.5水泥，表层管水灰比为1：2，技术管为1：1.5，搅拌好的水泥浆密度要达到1.80～1.90g/㎝3。固完井一般至少侯凝8小时，水泥浆开始凝结成水泥块，抗压强度可达到2.3MPa以上即可开始下一次钻进。d、常用的水泥添加剂有：加重剂〔重晶石〕、减轻剂〔粘土粉〕、缓凝剂〔铁铬木质素磺酸盐〕、促凝剂〔氯化钙〕、减阻剂〔铁铬木质素磺酸盐〕、降失水〔粘土粉〕、防漏失剂〔纤维材料〕等。3、洗井及抽水a、洗井的目的在于彻底清除井内岩屑和泥浆，破坏井壁泥皮，同时抽出含水层中的泥土和粉砂、细砂已经渗入含水层中的泥浆，以消除泥浆的影响和疏通含水层。b、洗井方法很多，要依据热储层的地层状况、完井泥浆、和孔底岩屑的多少来制定使用何种洗井方法，一般有以下洗井方法：活塞洗井、抽水洗井、抽筒洗井、空压机震荡洗井、液态二氧化碳洗井、焦磷酸钠洗井、酸化洗井、联合洗井，总之，依据实际状况灵活的综合使用各种洗净方法，以达到最正确的洗净效果。c、抽水试验是为获取水量、水位、水质和水温等资料，为评价地下含水层的水文地质参数和合理开发地下水提供可靠的依据。d、抽水一般使用的设备有：潜水泵、空压机等，使用的仪器有：三角堰、耐温水表、电位仪及温度计，地热井抽水试验应按照《供水水文地质勘查规范》执行。四、井内事故的处理1、处理事故的基本要求a、井内事故保持预防第一的原则，钻井工程实施前〔尤其是井深较大、地质状况复杂的地热井〕应结合已有的地质资料，进行具体的钻井制定，并制定详实的各种事故的预防措施，如粘吸卡钻事故、坍塌卡钻事故、缩径卡钻事故、落物卡钻事故、干钻卡钻事故、钻具断落事故等。b、机场必须配备常用的公锥、母锥、导向器等打捞工具，同时应强化与石油钻井公司，兄弟单位，同行高校等研究部门的联系与沟通，从而增加事故处理的可利用资源。c、事故发生后，必须将事故原因搞清，以做到事故处理时有的放矢；假设发生钻具断落事故必须弄清并具体记录事故发生的井深、机上余尺、事故钻具的位置、规格、类型、数量以及井内状况等，可用示意图标明事故钻具的状态。d、事故发生后，要正确分析判断，订出出力方案，积极进行处理。交接班时，交班班长要将本班采纳的工具、方法、步骤以及取得的效果等具体向接班班长交代清楚。较复杂的事故，由机长主持处理。短时间不能排除的重大事故，应马上向技术部门上报，研究处理方案。e、处理井内事故时，各岗位人员明确分工、密切配合，严防“事故加事故〞。f、事故排除后，由机长召集全机人员认真分析事故的原因，及时总结，吸取教训，拟定防范措施，避免类似事故再发生。2、钻具事故及处理常见的钻具事故有：钻杆折断、钻铤折断，具体处理的方法有：a、卡瓦打捞筒打捞；b、公、母锥的打捞；c、打捞矛打捞。3、落物事故的处理常见的落物事故有牙轮〔包括牙轮、牙轮轴、断巴掌、掉弹子〕、垫叉、测斜仪、大锤、扳手、电缆等，处理方法如下：a、井壁埋藏法，在井深较浅、地层较软、落物较小时采纳；b、磁铁打捞法，广泛用于打捞牙轮、弹子、小工具；c、反循环打捞篮打捞，用于打捞牙轮和小工具；d、随钻打捞，用于打捞钻头脱齿、断齿、弹子等粒状物；e、一把抓打捞，用于打捞钻头、牙轮之类的落物。4、卡钻事故的处理钻进过程中常见的卡钻类型：压差卡钻、沉砂卡钻、井塌卡钻、砂桥卡钻、落物卡钻、缩径卡钻、钻头泥包卡钻、键槽卡钻等，处理方法如下：a、上提、下放和转动钻头解卡：如果是沉砂卡钻或井塌卡钻则不要上提钻具，以免卡的更死，可用下放或旋转钻具，并想法憋开环空通道，使钻井液上下循环，用倒划眼的方法慢慢上提解卡。起钻遇卡〔键槽、缩径或泥包卡钻〕时，可提到原钻具重量后猛松手把下放钻具，切不可猛力上提，以免将钻卡的更死。下钻遇阻、压力过大而卡钻，则应用较大的力量上提解卡；关于压差卡钻，可以采用猛提猛放旋转钻具的方法使较轻的粘附卡钻得以解卡。b、浴井解卡：在采纳上述方法失效时，关于压差、泥包、缩径、沉砂卡钻等状况，可采纳浴井解卡，此方法是向井内泡油〔含水层禁用〕、泡盐水、泡酸或采纳清水循环等方法，泡松粘稠的泥饼，降低粘滞系数，减少接触面积，减少压差，活动钻具解卡。c、切除法：当环空能下入另一套钻具时，可采纳环刀从井口套在井内钻柱上，用另一套钻具送入环刀，以根除钻具与井壁的粘附之处。d、上击、下击解卡：在钻进中碰到垮塌、粘性、膨胀性地层易卡地层，可在钻杆与钻铤之间或钻铤之间接上震击器，一旦遇卡，则马上上击或下击解卡。起钻中遇卡，如缩径、键槽等引起的卡钻活动不能解除时，可以再卡点处倒开钻具，再接上震击器，对扣后，下击解卡。然后循环冲孔，上提钻具，如遇卡阻现象时，可以转动钻具倒划眼轻轻上提。下钻过程中遇阻，未能及时发现而导致卡钻，或较轻的泥饼粘附卡钻时，均可用上击器向上击震解卡。e、倒扣、套铣解卡：碰到严重的卡钻时不能解除或不能循环冲孔时，常用倒扣、套铣的方法来取出井内全部或部分钻具。f、爆炸测钻新井眼：当采纳上述各种方法无效或卡点很深，用倒扣方法处理很浪费时间，状况严重恶化时，可将未卡部分用炸药炸断取出，然后在留在井内的钻具顶上打水泥塞，再侧钻形成新井眼。五、安全管理措施1、钻进中的技术安全措施a、禁止将用完的工具和机件放在台板上、活动工作台上或皮带防护罩上；b、钻机停止回转时，必须要将开关或离合器锁紧；c、在不停车扒皮带时，必须用法平滑地方木棒顺着皮带运转的方向扒皮带的下端。不同意用手扒皮带；d、开车前，要观察四周的状况，并且发出开车信号，或经直接操同意以后，方可开车；e、上班前不准喝酒。进机场要穿工作服，带安全帽；f、操作人员必须要精力集中，不同意和其他人交谈，更不同意打闹；g、使用固体火碱时，要带眼镜，带胶皮手套，防止碱水溅到脸上。2、升降钻具的技术安全措施a、升降钻具时，必须预先检查制动装置和升降机的手把是否灵活好用；b、升降机，注意提引器的起落，发生危险或听到呼喊时，马上刹车；c、提引钢丝绳绳卡要卡牢，禁止用打结和断股过多的钢丝绳，以免脱扣或折断伤人；d、钢丝绳缠绕时，禁止用手或脚动钢丝绳；e、使用拧管机拧卸钻杆时，上垫叉要有保护装置，以免弹出伤人。3、处理孔内事故的技术安全措施a、强力起拔钻具时，除升降机操以外，其他人必须散到钻塔以外；b、用千斤顶起拔钻具时，卡瓦应该用冲击把手卡住，并且用绳子或钢丝将冲击把手或千斤顶帽子栓在一起，以免顶断钻具，卡瓦飞出伤人；c、人工反转钻具时，操要躲开钳把的反转范围；d、在操范围以内的地板上，禁止