地熱井及水文孔止水工藝的研究

李賡

摘 要：在地熱能開發與水文地質勘察工作中，對地熱井或是水文孔的止水是非常重要的，如果無法保證地熱井與水文孔的止水效果，那么后續的地熱能開發與水文地質勘探工作都很難進行下去。為此，本文結合實際工作經驗，對地熱井與水文孔止水的重要性進行了分析，并以封水止水器為例，對地熱井與水文孔止水工藝展開了探討。

關鍵詞：地熱井;水文孔;止水工藝

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.19.077

0 引言

傳統地熱井與水溫空止水工藝通常會采用海帶、粘土、牛皮、化學止水劑等作為止水材料，利用材料遇水膨脹的特點來達到止水效果，但由于這類止水材料安裝使用時容易出現磨損、移位等情況，因此其止水效果一直都并不理想，而以硅膠板、橡膠板等為止水材料的封水止水器則能夠很好地解決這一問題，使地熱井止水效果能夠滿足工作需求。

1 地熱井與水文孔止水的重要性

地熱能作為近些年新興的清潔能源，目前已經在世界范圍內得到了較為廣泛的應用，同時對環境污染、能源短缺等問題的解決也帶來了較大的幫助，因此，地熱井止水作為影響地熱能開發的關鍵因素，其重要性是非常高的。從具體上來看，地熱能來自地球內部的熔巖，且以熱力的形式存在，在地下水流動以及熔巖上涌的影響下，這些熱力會逐漸被轉送到距離地面較近的地殼處，并將周圍的地下水加熱，而地熱能開采就是直接將這些熱源抽取出來[1]。因此，地熱能開發通常都會產生大量的高溫熱水，這些地熱水的溫度通常都在80℃以上，如果不將其封閉在地下，那么熱源的溫度就會隨著地下水的流失而逐漸降低，地熱能的開發效率自然也就會大大降低。一般來說，地熱井的止水都是通過止水裝置來實現，其中較為常見的就是采用封水止水器進行止水，這種止水裝置以硅膠板為核心材料，不僅繼承了傳統止水工裝置遇水膨脹的特性，同時還能突破了傳統止水材料在應用上的局限性，目前已經在地熱井止水工作中得到了較為廣泛的應用。

2 封水止水器分析

2.1 封水止水器的結構

從結構上來看，封水止水器主要可分為硅膠板（橡膠板）、軸承以及石油套管三部分，其中石油套管用于與石油管道相連接，硅膠板（橡膠板）為實現止水功能的關鍵材料，而軸承則作為止水器的固定與支撐。目前市場上的封水止水器較多，不同類型的封水止水器雖然在具體結構、位置上會存在一定的差異，但大多是以空心管作為主軸，主軸下方與石油套管相連接，中部則設有骨架板與硅膠板，另外為滿足硅膠板的支撐需求，并提高其靈活性，通常還會在石油套管下方設置支撐板，并在骨架板上安裝軸承、旋緊板以及上下浮動板。

2.2 封水止水器的原理

從原理上來看，封水止水器之所以具有著良好的止水效果，其核心主要在于其中的硅膠板（橡膠板），硅膠板具有著與其他止水材料相遇類似的不透水特性，同時還能夠具有著良好的彈性與遇水膨脹性能。在實際應用中，由于該材料能夠在與水接觸后迅速膨脹，因此一旦地熱水上涌至封水止水器處，那么其中的硅膠板就會自行膨脹，將所有縫隙封死，避免地熱水泄露，而這也正是其擁有良好止水效果的主要原因。另外，硅膠板遇水后的體積膨脹可達原體積的2-3倍，因此在周圍骨架板的限制下，即便地熱水上涌具有著較大的沖擊力，也很難超過硅膠板與骨架板的接觸壓力，自然也就無法突破硅膠板的阻礙，而在止水器與地熱井壁間的接縫發生偏移錯位或磨損時，其強大的膨脹能力也同樣能夠使止水器保持良好的封閉性[2]。

2.3 封水止水器的優點

封水止水器良好的止水效果使得其在地熱井止水等方面有著非常廣泛的應用，而從具體上來看，其優點則可以體現三方面。首先，封水止水器中的硅膠板（橡膠板）膨脹倍率比較高，這使得封水止水器具有著良好的移動補充性與自愈性，在實際應用中很少會出現類似于傳統止水裝置的故障。其次，與傳統止水裝置相比，封水止水器的結構簡單，應用的止水材料較少，因此制作起來十分方便，這不僅能夠大大節約地熱井止水成本，同時也可以節省人力與時間。最后，封水止水器的安裝操作同樣十分簡單，同時其突出的性能還使其適應性大大提高，能夠滿足多種環境下的止水需求。

2.4 封水止水器的應用范圍

前文中提到，封水止水器擁有著良好的環境適應性，能夠使用多種情況下的止水操作，因此其應用范圍是非常廣的，從目前來看，封水止水器的應用領域主要集中在地熱井施工、煤田地質水文鉆孔、水文水井鉆孔以及舊井修復工程等幾方面。但需要注意的是，封水止水器在不同應用領域中的止水效果雖然相差不大，但其應用方法卻存在著較大的差異，因此在實際應用中必須要明確區分開來。

2.5 封水止水器的應用要點

封水止水器的實際應用操作會因應用領域的不同而存在差異，這里以地熱井施工為例展開分析。在應用封水止水器之前，工作人員需要先根據電測井資料以及地熱井的鉆孔取心情況展開綜合分析，將儲熱層位置、止水層位等確定下來，并根據止水層位的地質情況來選擇合適的止水段，止水段最好應具有堅固完整的巖石。在確定這些數據后，再根據地熱井的深度、結構來制作隔離器，隔離器分為上隔離器與下隔離器兩部分，制作時需要把握好尺寸，制作完畢后則要將其送入井內，安裝在預定好的止水段處固定好，（不同封水止水器的固定方式不同），在安裝固定好后還需取出鉆具并靜止12h，待硅膠板壓實膨脹，并與周圍地熱井壁徹底接觸后，對止水效果進行觀察，如不存在地熱水滲漏情況，則可完成安裝施工。

3 結束語

總而言之，在地熱井施工與地質水文鉆孔施工中，地熱井與水文孔止水是非常重要的，在傳統止水工藝止水效果較差的情況下，我們必須要充分掌握封水止水器這一新型止水工藝，并對其應用要點、應用范圍擁有足夠的了解，這樣才能夠在實際施工中對封水止水器進行有效應用。

參考文獻：

[1]賈紅殿.分析地熱井及水文孔止水工藝[J].低碳世界，2019，9（01）：99-100.

[2]張春亮.地熱井及水文孔止水工藝的探討[J].山西建筑，2015，41（05）：66-67.