深層地熱水井鉆井工藝

■朱金樂 張全鋒

（天津華北地質勘查局核工業二四七大隊天津301800）

深層地熱水井鉆井工藝

■朱金樂 張全鋒

（天津華北地質勘查局核工業二四七大隊天津301800）

本文主要以西安地層地熱資源開發為主要切入點，根據地層特點做好各類鉆探施工方案，要求在提升地熱水井鉆探時，不但要加大其鉆探效率，更要保障鉆探質量，因而整合部分實踐工作的經驗，為接下來的工作提供寶貴意見，避免工作中走彎路，提升鉆井工作效率。

深層地熱水井鉆井工藝

1　地層的概述以及儲熱的特點

根據資料了解西安地域的地熱水井主要分布位置都集中在盆地，因而沉積層需要集中在第四系和第三系的沉積部分，第四系的沉積層主要厚度集中在350m-880m，構成的物質包括青灰色份細砂、黏土層灰紫色黏土等，整體巖層的透水性不太好，因而要建設穩定的隔水層頂板。同時了解到該地域的大氣水補給形式是地下熱水，降水經由周邊的山區破碎帶不斷的深入到基底，巖漿巖傳遞過程中，提高水的溫度，基底巖石空隙內也就存儲水源。其中地質構造中出現斷裂，斷裂人地下的熱水存儲和上移，地質的深部出現巖層空隙熱度，上部將會出現新生代的保溫蓋層，這是地下水熱資源構成的客觀條件。

2　鉆井工藝概述

工藝流程：

2.1鉆井施工工序

安裝好平整鉆場設備以后，需要選用直徑為190.5mm的鉆頭進行鉆井施工，一直到到終孔施工結束，然后做好物探測井，這是保障取水深度的必要措施。然后使用直徑能達到311.15mm的鉆頭做擴孔，這是穿越秦川群組地層的關鍵步驟，井口管道下入直徑為244.475mm井口管，完成上述流程后，需要用水泥做好穩固，候凝8h后，選用直徑達到190.5mm的鉆頭通孔最終倒帶目的層，物探測井開展，選擇合適的止水位置。

2.2成井施工工序

第一，沖孔換漿，選用139.7mm的直徑鉆井探孔，然后將139.7mm的成管和濾水管下入到井內，分別在成井的三處官道上焊上托盤，托盤上要包扎牛皮和海帶，這樣做的目的是抽水試驗時能夠起到止水的效果，這樣上部隔熱下部水下泄的施工效果可以得以保障。要求濾水管與熱水層位置一一對應。第二，完成以上施工步驟后需要3天時間綜合洗井，然后選用深井水泵抽水，時間是18-24h，要求穩定時間超過8h，測定好整個動水位的深度，同時觀測整個靜水位狀況，時間要大于10h才能起到效果。第三，做兩次抽水試驗，現在50立方米和80立方米的深水泵，要求測定清楚水位的總體沉降深度，并且統計好單位的涌水量。出水后測試和分析水質，然后提交成井報告，對方做成井驗收，達到要求后既完成成井工作。

2.3鉆具組合原則

使用時運用牙輪鉆頭鉆井，遵守正常操作施工流程，注意防斜，要讓鉆鋌和穩定器組合使用，我們最好選用的鉆鋌直徑小于鉆頭直徑，質量要大于鉆壓20%-30%。

成孔，運用的鉆具組合形式比較特別，主要是從上到下組合，順序包括直徑107.95mm的主動鉆桿，讓鉆桿連接到轉化接頭上面，然后在接入到直徑為88.9mm的鉆桿上面。這種組合形式是滿眼式下部組合方案。

擴張，境內鉆具其重量和剛性要有保證，同時鉆具的重心不能太低，這樣不利于靈活的使用，鉆孔過程中不方便移動，同時鉆具在旋轉時會產生部分應力，這些應力讓鉆具有回旋力，因而施工時要注意旋轉速度，旋轉速度越快回旋力越大，如果旋轉速度太慢，將不能達到施工要求，因而這個“度”需要嚴格把控。施工中比較常用的鉆具結構是寶塔式鉆具結構，從上到下主要的結構是107.95mm的主動鉆桿（上下有嚴格的保護連接）—轉換接頭—直徑達到88.9的鉆桿等。

通孔，更換鉆頭之前也要做好通孔工作，這是保障井壁上下一致的關鍵，成功或者擴張孔的鉆具要選擇與其相適應的結構，最好減少直徑能夠達到146.05mm的鉆鋌質量，循環時避免鉆井的漿體沖蝕井壁的下部，讓井的質量不能達到預定標準。

2.4鉆頭使用工藝

牙輪鉆頭進入到鉆井之前，要求各個牙輪靈活轉動，比如，檢查壓蓋鉆壓孔能否保持通暢，如若井內有任何異物，先要清除，然后讓內部平滑。在鉆頭如井之前要讓鉆頭平穩，盡量規避阻力，切忌使用鉆頭長井段擴掃。鉆頭到達預定位置后先要小規模的做好初期鉆磨，先要鉆出小規模的孔底，各個齒廓最好均衡，磨合好軸承，保障施工質量，保護軸承，提升軸承的使用壽命，鉆進以后加壓，。但是注意力度，不要著急，平緩進行，讓鉆具平穩推進，不要提動鉆具前進。這會讓受力不均，同時加大鉆具壓力，會在大壓力下，打折鉆頭。相同的地質施工環境下，鉆井深入不斷加大，泥巖層的地質地層也會逐步加大，加大其硬度和強度的基礎上，破碎巖石需要的力也成比例的增大。部分巖層埋藏比較深，并且致密性也比較好，因而選用楔形齒作為牙輪鉆頭齒輪。

3　泥漿處理

配方試驗中使用井漿、地面泥漿、新補充泥漿。處理過程中要遵循循環周期，根據配方的順序加入處理要劑，要測試好井口泵的入或者出的性能。使用時要嚴格控制好NV—I加大量，讓泥漿在懸浮和攜帶巖屑時，加大對地熱泥漿的固話標準，因而加入抗溫和抗鹽的增粘劑。鉆井深入逐步加大，地熱溫度也隨之上升，液體的粘度受到熱量影響必然降低，這樣就會客觀上減少流動阻力，降低泥漿的粘稠度，提高失水量，因而復合水溶液的處理狀況比較好。

4　結語

實踐過程中了解到地熱鉆井的施工要點，要求有良好的設備配合施工，同時組合好鉆具，讓各個鉆具的工作流程更具合理性。抓好牙輪鉆頭選型工作，讓其合理使用，考察好鉆井參數后，根據鉆井要求，做出合理的施工方案，施工過程中要合理施工鉆井工具，確保鉆頭的使用壽命，避免不合理的使用讓鉆具受損，另外注意泥漿管理，優化好洗井以及抽水工藝，這樣在工程價格預算內能確保工程質量。

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P314［文獻碼］ B

1000-405X（2016）-8-457-1

朱金樂（1983～），男，本科，工程師，研究方向為鉆探。