关于地热井钻探工艺及方法的探讨

高亮

摘 要： 近年来，我国经济社会发展步伐日渐加快，但是与此同时，环境问题以及能源危机问题变得越发突出起来，给人们的生产生活带来巨大影响，更严重阻碍到经济社会的可持续发展。为了避免环境问题进一步恶化，缓解能源危机问题，新能源研发以及勘探受到了人们的普遍重视，研究力度也在不断加强。地热资源作为一种可再生、无污染、清洁的新型能源，其储量非常丰富，因此地热资源的开发利用成为人们关注的焦点，在此背景下，地热钻碳工艺与技术也迅速发展起来，而且在不断实践应用过程当中，取得了进一步改良和发展，为开发利用地热资源提供了强大的技术支撑。基于此，下文主要对我国地热井钻探工艺及其方法予以分析探讨，希望能为有关人士提供一些借鉴和参考。

关键词： 钻探工艺;地热能源;地热井

【中图分类号】P634     【文献标识码】A     【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.39.246

当前经济社会高速发展背景下，环境问题和能源问题成为影响社会经济发展的两大重要问题。在此背景下，如何科學有效地勘探开发新能源受到了人们的广泛关注，而地热资源作为一种清洁污染、可再生的能源类型成为当前新能源开发的重点，而为了更好的勘探开发这些地热资源，加强地热井钻探工艺及方法研究更加凸显出其重要性。基于此，对地热井钻探工艺及方法进行一些分析与探讨，希望能为有关人士提供借鉴和参考。

1 地热井钻探

地热钻井在地热水以及地热蒸气开发利用当中应用最为普遍，是勘探开发地热流体重要的技术手段。在20世纪70年代，我国北京、天津地区首次开展地热资源钻探开发，最初深度主要处于500～1000m 深度范围内的地热资源，小径打大径扩孔成井的工艺是主要的钻探成井工艺。但是钻探效率不高，还有着较长的成井周期，通常千米深度左右的地热井需要8-12个月才能完成。20世纪80年代，在地热资源勘探方面我国的技术水平有了巨大发展，勘查范围日渐扩大，主要运用转进方式为牙轮钻头与刮刀钻头，成井工艺主要为三级口径成井工艺，有效降低了成井周期，专探效率大幅增强，进入90年代以后，我国地热资源勘查工作在全国范围内内展开，配套机械设备越来越先进，最近效率不断增高，大幅提高了成井质量。

2 地热井钻探工艺

钻井工程主要是通过转机和相关设备，向地下开展钻凿孔眼，来对地热资源、天然气和地下石油，地下水盐水等进行开发利用的钻井工程。现如今，伴随经济社会高速发展，科学技术日渐提升，在石油钻井方面技术非常成熟。现如今我国的钻井工艺主要包括下面几种：

如泥浆正循环钻探工艺：是利用钻井液以及泥浆循环，对钻井井壁进行保护与出渣，正循环钻机通过泥浆泵在泥浆池中，将泥浆液以及泥浆向钻杆中抽取，借助钻杆将泥浆以及钻井液向钻井输送，之后携带钻渣向钻井井口部位自然的进行排放，排出地面，这种工艺手段操作起来非常的简单，而且成本投入非常低。现在正循环回转钻进工艺在钻探工艺当中应用十分普遍，具有很高的适用性。但该工艺也存在一定缺点，主要通过自然循环形式的泥浆和钻井液进行排渣，在能力上非常的弱，小颗粒的钻渣才能被排出，会在井里残留大颗粒的钻渣，也会影响钻井速度，磨损钻具非常大。

气举反循环钻探工艺。在地热钻探工作当中，这种工艺技术手段优势非常突出，该工艺实施过程当中，主要借助空气压缩，有很多小气泡形成以管内，进而使一种低比重水水气混合物形成在钻杆和小气泡当中，通过压差原理，形成气举向上的运动，通过较快的速度将混合物当中的空气、冲洗液、岩屑，通过钻杆内管向馆外带出，并带走井底的岩芯与岩粉，通过振动筛，向沉淀池排入，钻井液通过沉淀之后，并再次向井内流回进行利用，通过井底进入到钻杆当中，对钻井液消耗的空间不断的进行补充，循环进行钻进。

该钻探工艺具有的优势主要体现在，能够将地层漏失情况有效克服，还能有效控制泥浆污染环境，避免对含水层造成堵塞。同时还能减除目的层钻进过程当中化学洗井工序，是岩层沉水能力大幅增强。汽水混合器以及空压机和双臂转杆以及配套水龙头和双壁主动钻杆共同组成。

3 高压喷射钻探工艺

该工艺手段是运用喷射式钻头，借助专业设备形成较高的泵压，然后在喷嘴部位，使泥浆产生喷射速度75～100m/s的一种钻探技术手段，井底通过泥浆高流速的喷射，更利于钻头对岩石进行破碎，还有利于清洗钻头和井底，提高转进速度。钻进过程当中应当应用大功率强力泵，运用低固相的泥浆，保证泥浆净化作用以及除砂效果，大幅增强钻探速度，也有效提高了钻井效率。

此项技术最初是美国1948年所推出，在20世纪60年代，该项技术才得到大面积推广，我国也是在这一时期开始对喷射钻井技术进行研究，在长期的研究发展过程当中，该项技术工艺已经日渐成熟，大幅提高了钻井速度。

4 地热井钻探中应注意的问题

不同地层 地热井钻探过程当中应当充分考虑不同地层，对钻探方式科学选择，由于地层的不同，对于钻探技术也有着不同的要求，泥浆在日常工作当中非常常见，火山岩构成和变质岩裂隙发育的地层较多，热水型，地层压力与静水压力相接近，蒸汽行地层压力比较低，钻探工作开展过程当中，时常出现钻井液漏失问题，导致钻井设备在高温条件下长期运行，并处于低 pH、H2S、CO2腐蚀条件下，深度较浅，钻进效率不高，极易引发管材损伤以及机械损耗，增加疲劳问题。

泥浆的漏失。在泥浆漏失现象中，有的是部分泥浆流入地层，还有的是全漏失导致循环中断，这些现象会导致孔内岩粉停滞使钻进效率下降，还会由于钻孔液面下降，导致地层坍塌、泥浆沸腾和井喷等问题。

环境保护。含水层的钻进及成井由于裂隙发育，经常会发生大量漏失事故，这会给含水层带来严重污染，要尽可能采用气举反循环钻进工艺，研制并使用不含膨润土的冲洗液防止此类事故发生。在钻探过程中，还会造成特殊臭味、瓦斯及微粒子的扩散、噪音、盐水的扩散、地层下沉、地面水和地下水的污染、生态系统受影响等危害，因此，对环境的保护也是钻探工艺的一部分。

5 结语

地热井钻探技术使地热资源的开发利用的前提，近三十年来，一些新型的地热勘查方法和钻进新技术的应用，使钻探风险得以控制，钻井成功率也不断提高。

参考文献

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