深层地热水井钻井工艺

■朱金乐 张全锋

（天津华北地质勘查局核工业二四七大队天津301800）

深层地热水井钻井工艺

■朱金乐 张全锋

（天津华北地质勘查局核工业二四七大队天津301800）

本文主要以西安地层地热资源开发为主要切入点，根据地层特点做好各类钻探施工方案，要求在提升地热水井钻探时，不但要加大其钻探效率，更要保障钻探质量，因而整合部分实践工作的经验，为接下来的工作提供宝贵意见，避免工作中走弯路，提升钻井工作效率。

深层地热水井钻井工艺

1　地层的概述以及储热的特点

根据资料了解西安地域的地热水井主要分布位置都集中在盆地，因而沉积层需要集中在第四系和第三系的沉积部分，第四系的沉积层主要厚度集中在350m-880m，构成的物质包括青灰色份细砂、黏土层灰紫色黏土等，整体岩层的透水性不太好，因而要建设稳定的隔水层顶板。同时了解到该地域的大气水补给形式是地下热水，降水经由周边的山区破碎带不断的深入到基底，岩浆岩传递过程中，提高水的温度，基底岩石空隙内也就存储水源。其中地质构造中出现断裂，断裂人地下的热水存储和上移，地质的深部出现岩层空隙热度，上部将会出现新生代的保温盖层，这是地下水热资源构成的客观条件。

2　钻井工艺概述

工艺流程：

2.1钻井施工工序

安装好平整钻场设备以后，需要选用直径为190.5mm的钻头进行钻井施工，一直到到终孔施工结束，然后做好物探测井，这是保障取水深度的必要措施。然后使用直径能达到311.15mm的钻头做扩孔，这是穿越秦川群组地层的关键步骤，井口管道下入直径为244.475mm井口管，完成上述流程后，需要用水泥做好稳固，候凝8h后，选用直径达到190.5mm的钻头通孔最终倒带目的层，物探测井开展，选择合适的止水位置。

2.2成井施工工序

第一，冲孔换浆，选用139.7mm的直径钻井探孔，然后将139.7mm的成管和滤水管下入到井内，分别在成井的三处官道上焊上托盘，托盘上要包扎牛皮和海带，这样做的目的是抽水试验时能够起到止水的效果，这样上部隔热下部水下泄的施工效果可以得以保障。要求滤水管与热水层位置一一对应。第二，完成以上施工步骤后需要3天时间综合洗井，然后选用深井水泵抽水，时间是18-24h，要求稳定时间超过8h，测定好整个动水位的深度，同时观测整个静水位状况，时间要大于10h才能起到效果。第三，做两次抽水试验，现在50立方米和80立方米的深水泵，要求测定清楚水位的总体沉降深度，并且统计好单位的涌水量。出水后测试和分析水质，然后提交成井报告，对方做成井验收，达到要求后既完成成井工作。

2.3钻具组合原则

使用时运用牙轮钻头钻井，遵守正常操作施工流程，注意防斜，要让钻铤和稳定器组合使用，我们最好选用的钻铤直径小于钻头直径，质量要大于钻压20%-30%。

成孔，运用的钻具组合形式比较特别，主要是从上到下组合，顺序包括直径107.95mm的主动钻杆，让钻杆连接到转化接头上面，然后在接入到直径为88.9mm的钻杆上面。这种组合形式是满眼式下部组合方案。

扩张，境内钻具其重量和刚性要有保证，同时钻具的重心不能太低，这样不利于灵活的使用，钻孔过程中不方便移动，同时钻具在旋转时会产生部分应力，这些应力让钻具有回旋力，因而施工时要注意旋转速度，旋转速度越快回旋力越大，如果旋转速度太慢，将不能达到施工要求，因而这个“度”需要严格把控。施工中比较常用的钻具结构是宝塔式钻具结构，从上到下主要的结构是107.95mm的主动钻杆（上下有严格的保护连接）—转换接头—直径达到88.9的钻杆等。

通孔，更换钻头之前也要做好通孔工作，这是保障井壁上下一致的关键，成功或者扩张孔的钻具要选择与其相适应的结构，最好减少直径能够达到146.05mm的钻铤质量，循环时避免钻井的浆体冲蚀井壁的下部，让井的质量不能达到预定标准。

2.4钻头使用工艺

牙轮钻头进入到钻井之前，要求各个牙轮灵活转动，比如，检查压盖钻压孔能否保持通畅，如若井内有任何异物，先要清除，然后让内部平滑。在钻头如井之前要让钻头平稳，尽量规避阻力，切忌使用钻头长井段扩扫。钻头到达预定位置后先要小规模的做好初期钻磨，先要钻出小规模的孔底，各个齿廓最好均衡，磨合好轴承，保障施工质量，保护轴承，提升轴承的使用寿命，钻进以后加压，。但是注意力度，不要着急，平缓进行，让钻具平稳推进，不要提动钻具前进。这会让受力不均，同时加大钻具压力，会在大压力下，打折钻头。相同的地质施工环境下，钻井深入不断加大，泥岩层的地质地层也会逐步加大，加大其硬度和强度的基础上，破碎岩石需要的力也成比例的增大。部分岩层埋藏比较深，并且致密性也比较好，因而选用楔形齿作为牙轮钻头齿轮。

3　泥浆处理

配方试验中使用井浆、地面泥浆、新补充泥浆。处理过程中要遵循循环周期，根据配方的顺序加入处理要剂，要测试好井口泵的入或者出的性能。使用时要严格控制好NV—I加大量，让泥浆在悬浮和携带岩屑时，加大对地热泥浆的固话标准，因而加入抗温和抗盐的增粘剂。钻井深入逐步加大，地热温度也随之上升，液体的粘度受到热量影响必然降低，这样就会客观上减少流动阻力，降低泥浆的粘稠度，提高失水量，因而复合水溶液的处理状况比较好。

4　结语

实践过程中了解到地热钻井的施工要点，要求有良好的设备配合施工，同时组合好钻具，让各个钻具的工作流程更具合理性。抓好牙轮钻头选型工作，让其合理使用，考察好钻井参数后，根据钻井要求，做出合理的施工方案，施工过程中要合理施工钻井工具，确保钻头的使用寿命，避免不合理的使用让钻具受损，另外注意泥浆管理，优化好洗井以及抽水工艺，这样在工程价格预算内能确保工程质量。

［1］信石玉，高文金，黎爱军，王培义，张东清.中低温地热钻机适应性技术方案研究［J］.钻采工艺.2015（01）

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［3］刘伟莉，马庆涛，付怀刚.干热岩地热开发钻井技术难点与对策 ［J］.石油机械.2015 （08）

P314［文献码］ B

1000-405X（2016）-8-457-1

朱金乐（1983～），男，本科，工程师，研究方向为钻探。