关于地热钻井工程管理问题与对策的分析

吴进茂

[摘要]地热资源是地球上最古老的资源之一，简而言之是地球的热能资源，人类对地热资源的应用由来已久，最常见的利用地热资源的方式就是人们熟知的温泉。随着社会的发展，人类掌握了地热资源的开采技术，这是能源史上的一次飞跃，时至今日，人类对地热资源的开采技术已经日趋成熟，地热钻井工程成为人类利用地热资源的主要手段，但是，随着地热钻井工程的实施，一些问题也随之而来。本文的主旨便在于探讨地热钻井工程的管理问题并着眼于解决问题以完善地热钻井工程。

[关键词]地热钻井 工程 管理问题 分析 对策

[中图分类号] P314 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-3-125-1

1地热钻井工程问题探讨

我国的地热资源相当丰富，每年的浅层地热能的资源量相当于95亿吨标准煤，而当前每年可利用的量相当于是3.5亿吨标准煤，常规地热能的资源量相当于8530亿吨标准煤，现每年可利用相当于6.4亿吨标准煤。增强型地热能的资源量更相当于860万亿吨标准煤，可惜目前尚未能够充分开发，否则将取之不尽。地热资源具有资源量大且绿色环保可再生的优点，对地热资源的开发利用是必要的，而目前钻井仍是勘探与开发地热资源的唯一手段。因此，我们必须着眼于钻井工程的管理问题，完善地热钻井技术，以实现对地热资源的合理利用。本文将就地热钻井工程中存在的问题进行注意探讨。

1.1安全及环境问题

案例1：西安天地行地热井工程有限责任公司，曾经在金1井发生过钻具断裂事故。

案例2：陕西华油开源地热开发有限公司，曾在W4R井发生过设备事故。

由以上案例看来，地热钻井工程中首先要注意的便是安全问题，地热钻井工程施工过程的安全隐患很多，包括人身安全问题、设备的安全隐患问题、日常作业三个方面，在这三方面中，人身安全当是人们首先要重视的。地热钻井过程中，比较容易发生的威胁人身安全的隐患颇多，诸如火灾、爆炸、雷电、高空坠落、烫伤烧伤 、 机械打击、噪音干扰等。其次，在设备方面也存在着安全隐患，例如，某些地热能源开采企业采用已经淘汰掉的设备，如案例一中的西安天地行地热井工程有限责任公司，由于使用大庆淘汰的旧设备导致事故；再如，在设备的配件的管理上及设备的维护检查上都存在着安全隐患。而在日常作业方面，若员工不具备基本的安全意识，不严格按照规程进行作业，也是很容易造成事故的。

而在环境方面，由于地热钻井工程的开展，极易造成许多的环境问题，比如钻井深度较大造成地层下沉，生态系统受到影响；再者，由于施工造成噪音污染，水污染盐水扩散等问题。

1.2技术问题

地热钻井技术是区别于其他钻井技术的，在技术上存在几个关键点：

（1）特殊的地质（硬度大）：地热钻井工程通常的施工对象是像花岗岩、片麻岩一样具有较大的硬度的，因而可钻性极差，单轴抗压强度极强，一般在 200 MPa 以上，所以，如何在高温高压下破岩是钻井工程面临的第一个关键问题。

（2）特殊的施工环境（温度高）：施工岩层的环境温度一般在 250 ℃以上，研究专家认为温度在 350 ℃以上的地热储层才能体现较为明显的开发的经济价值，也就是说施工队面临的通常是350摄氏度以上的施工温度。

（3）较深的钻井深度：地热钻井深度较大，一般在3000m以上，有时可以达到 10 000 m，这增加钻井的难度，无论在工艺上，还是设备上，要求都要有所提高。

（4）易发生卡钻现象：由于钻井的条件非常苛刻（高温高压且钻井深度大），在高温状态下钻井，遇水时，高温的井壁极易产生热破裂及井眼扩大，如此脱落下来的岩石很容易卡钻导致现象。

（5）井漏现象比较严重，由于地热钻井面临的特殊地质，导致在钻井过程中极易发生井漏现象。

2地热钻井工程问题应对对策

2.1安全问题的应对对策

关于安全方面，首先公司和企业要做到的是合法施工，给予施工工作人员必要的安全保障，要严格遵守国家相关法律法规以保证施工人员的安全；公司在设备的维护及检修方面一定要做到及时且严格，避免因设备老旧损坏等问题带来事故。第二，施工人员自身要做到，（1）具备基本的安全意识，如高空作业时，一定要做好安全措施等。（2）施工人员要经过严格的培训，保证其在作业过程中不违规操作。

在环境问题上，首先工程管理人员在制定钻井方案时，要注意到对环境的保护，如钻井地点的选择，钻井工艺的确定过程中注重环境的保护。其次，在施工过程中，要尽量不破坏原有的风景和生态。而在钻井过程中，保护地层使之不受破坏，保护地下及地表水源使之不被污染。

2.2技术问题解决方案

针对以上技术问题，可以总结钻井工程需要面对的是三个关键技术：即高温破岩技术、高温高压下钻井液技术和高温高压下维持围岩稳定性的技术。

首先，就破岩技术而言，地热钻井机械破岩的方式主要有冲击破岩、切削破岩、冲击–切削复合破岩三种。地热钻井过程中随着开采深度的增加，温度随之增加，岩石的物理性质有所变化。因而要想达到最好的效果，必须了解不同温度下最佳的破岩方式。

就高温高压下钻井液技术而言，钻井液在钻井过程中，主要作用是携带和悬浮岩屑、稳定井壁和平衡地层压力、冷却和润滑钻头及传递水动力。温度越高对高温钻井液的要求越高，除了要求它能保持井眼的稳定性和能够有效携带岩屑外，还必须具有良好的抗高温性能。因此在配置钻井液时要精确计算钻井液的密度，有效平衡地应力与热应力，同时要将高温滤失量控制在一定范围内，减小液体向井壁岩石的渗透从而保证证井壁的稳定性。

最后要考虑的是高温下围岩的控制，关于如何控制围岩的稳定性，首先要考虑钻井围岩的流变特性及流变机制，包括不同埋深压力下钻井围岩蠕变率与温度和埋深的关系以及高温高压下钻井围岩的流变破坏条件。同时要了解高温高压下钻井围岩变形破坏规律与失稳临界条件。这样，才可以根据这些参数有效控制钻井的相关工艺条件。

3结束语

地热资源是极为丰富且可再生的资源，对地热资源的开采是必要的，但是，作为地热资源的唯一开采途径——地热钻井工程，其在实施过程中往往会带来一系列或是内部或是外部的各种问题，这些问题要引起足够的重视，我们要正视问题的存在，并积极应对这些问题。

参考文献

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