地熱井施工流程及工程技術探討

許成勇

（山東省地質礦產勘查開發局第七地質大隊，山東 臨沂 276006）

地熱資源既是一種寶貴的自然資源，又是一種清潔環保的可再生能源。合理開發利用地熱對于改善大氣環境、轉變能源消費結構、發展低碳經濟具有重要意義。

1 地熱井施工工藝流程

1.1 地球物理測井

1） 做好測井設備布置和井口安裝；2） 各種測井儀器按刻度和校驗標準進行刻度校驗，各種測井儀器和設備按操作規程進行操作；3） 資料整理按規范執行（規范略）；4） 資料解釋時，要參照地質錄井等資料進行綜合判斷；5） 測井項目：見表1。

表1 測井項目一覽表

1.2 地質錄井

1） 地質錄井，巖屑返出地表后，地質工程師要嚴格按照設計要求撈取巖屑，并進行洗樣曬樣、描述、裝袋、入庫等工作。由于巖屑撈取具有一定的遲到時間須根據鉆井液上返時間計算巖屑遲到時間；2） 鉆時錄井，在鉆井過程中，由于鉆遇地層巖性不同，鉆進單位厚度的巖層所用的純鉆進不同。在鉆井過程中須記錄單位鉆井效率；3） 鉆井液錄井，應記錄鉆井液密度、粘度、濾失量、濾餅、切力、pH 值、含砂量等。同時需記錄并觀察鉆井液液面變化、鉆井液溫度等技術參數。

1.3 洗井

1） 清水替漿：首先用清水將孔內鉆井液替出，并用清水沖洗井壁，將井內泥皮替出，然后注入三聚磷酸鈉，浸泡24 小時后，用藥液循環，將井內殘存泥漿洗凈；2） 酸洗井：根據測井及地質錄井等資料，選擇巖石裂隙發育段自下而上注入鹽酸，鹽酸濃度為15～30%，依井段長度計算注入量。然后分段注入CO2，最后空壓機引噴，水清砂凈后下入水泵聯合洗井；3） 空壓機洗井：采用高壓力大排量的空氣壓縮機向孔內注入壓縮空氣產生間斷噴流的出水方式將孔內泥漿及殘留巖屑瞬間釋放帶出地面，達到洗井效果，同時空壓機洗井過程可疏通含水層。同時根據氣舉間隔噴涌時間可初步估算地熱井產能情況。

1.4 抽水試驗及回灌試驗

洗井結束后，按《地熱資源地質勘查規范》GB/T11615-2010 要求進行抽水試驗工作。試驗目的是為查明目的層的透水性、含水性，為后期熱儲評價和利用提供準確數據

1） 做兩次降深，穩定延續時間大于24h；2） 動水位和涌水量觀測時間在抽水開始后按一定時間間隔要求觀測，以后。測量動水位讀數準確到“cm”，三角堰箱高度讀數準確到“mm”；3） 水溫、氣溫同步觀測，每隔30min 測一次，讀數應準確到0.5℃，與動水位觀測相對應；4） 恢復水位觀測：在抽水試驗停止后須立即進行熱恢復水位觀測，觀測水位測量讀書準確到“cm”，直至水位相對穩定后，即可停止觀測；5） 有觀測井的抽水試驗觀測：在一眼地熱井抽水時觀測抽水井的動靜水位和出水量，同時觀測另一眼井的水位變化，兩眼井的觀測時間同步，按上面1，2 條規定操作；） 做回灌試驗時，井口安裝水表，水管下入靜水位以下，水量和動水位同步觀測，同時觀測另一眼地熱井的動水位變化情況，宜在回灌開始后第5，10，15，20，25，30，40，50，60min 各測一次，以后每隔30min 測一次，連續觀測48h。

2 地熱井施工技術

2.1 酸化增產

1） 井口安裝，井口安裝采油樹，并加固，采油樹四周用鋼絲繩固定；2） 施工管柱完成，封隔器下深1800m 左右，封隔器以下替滿3%NH4Cl 液體，座封封隔器；3） 配液，配制處理液必須混合均勻，酸液用水必須為清水；4） 地面管線試壓，接好地面施工管線，高壓管匯清水試壓25MPa，不刺不漏為合格；5） 打平衡，施工時，套管打平衡＜5MPa；6）泵酸，按施工泵注程序注酸（按定壓方式施工）；7） 排液，①放噴排液，（6～11mm 油嘴） 控制油嘴放噴，要求排出殘酸液濃度＜0.2%；②放噴結束，未達到排液標準，采用汽化水排液。

2.2 射孔

射孔技術是利用聚能射孔原理，利用射孔彈爆炸后白聚能效應產生的高溫高壓爆轟波沖擊套管完成射孔。由于套管外與鉆孔環狀間隙之間全部為水泥漿封固，將透水性好的儲層射開，透水性差的儲層和泥巖層也不會對儲層產生影響。

在射孔技術應用中，影響射孔效果的關鍵因素首先是目的層地質及水文地質特征，包括巖性、顆粒、分選和磨圓度、膠結、孔隙度、滲透性等。射孔彈進入地層穿射成孔道后，整個孔道的內壁成為滲水斷面，然后匯集將孔道作為集水廊道，地下水以紊流的形式沿此廊道涌出?？椎佬纬珊?，對孔道周邊地層的滲透率也有重大影響，由于燒結壓實致使孔隙率有所降低，所以必須尋找賦水性好、滲透率大的熱儲層。研究區的明化鎮組下段熱儲層熱儲條件較好，符合這一特點。

地熱鉆井是一項高風險的作業，在熱儲層出水效果較差的情況下，為了滿足增加出水量，降低投資損失，有時就需要更改目的層，采用射孔方式，射開上部新近系熱儲層，取溫度較低的地熱流體使用。一般方法是，通過測井曲線解釋成果分析熱儲層的滲透率、孔隙度及含水層的厚度，確定射孔層段。

3 結語

總之，通過不斷研究、探索地熱鉆井技術，利用石油鉆探技術優勢開發地熱開發資源，地熱鉆井必將成為未來能源一大支柱產業。