地热井成井工艺技术的探讨与分析

地热井成井工艺技术的探讨与分析

张鸿宇李征

天津地热勘查开发设计院天津300250

摘要：地热资源是一种清洁、高效的热能资源，目前在发达国家已经得到了广泛的应用，其中地热井作为最主要的采集利用地热资源的途径，也得到了全球清洁能源研究领域的重点关注。在国内新能源开发和环境保护趋势的影响下，各行各业正在逐步优化能源配比，部分传统的，带来较重环保压力的能源正逐渐被新型的清洁能源所替代，在这一过程中，地热井工程也得到了迅速的发展。基于此本文分析了地热井成井工艺技术。

关键词：地热井；成井工艺；技术

1引言

地热资源作为主要的新型能源之一，发展潜力不可估量，作为地质勘探工作人员，切不可盲目跟随国外所谓的先进技术，必须根据我国各地区的地层特点及热储层埋藏深度进行合理的技术及设备选型，科学合理的采用地热井成井工艺技术。

2地热井成井技术的重要性

地热成井属于非常特殊的技术，在进行勘探和开采地热流体时会常常使用该种方法。随着社会的不断发展，地热成井技术也得到了进一步发展。成井过程属于地热井施工中非常重要的部分，每个地区的地热井因为说一下所处的环境不同，因此使用的成井方法也存在着很大的差异，在实际应用中需要根据实际情况进行，从而才能够更好地确保投产质量，保障地热产出量。对此本文以某地地热田的一眼地热井为例进行了地热井技术的分析，以期提供一些借鉴。

3地热井成井工艺技术类型

3.1胶皮伞止水成井工艺

该成井工艺简单，成本低廉，在地热开采井中得到了广泛应用，并被证实安全可靠，如德城区的德热1井自1997年投入使用，至今运行状况良好。在开采条件下，地热水由热储流向开采井，根据质量守恒原理（从孔壁流出热储的水量等于从滤水管外周流入井管的水量），由于孔的环空外半径（一般为R244.5mm）大于滤水管的外半径（一般为R177.8mm），地热水由热储流向滤水管的过程中流速增加，地热水携带细颗粒物质的能力增强，从热储中脱落的细颗粒物质大部分被水流带入井管中，随继被携带出地表，只有部分大颗粒落入井管外环空或井管内下部沉淀管中，不会造成井管外环空或沉淀管的淤积。此外，由于热储为半固结砂岩与泥岩互层，且孔壁裸露无支撑，从孔壁脱落的碎屑物质会增加流入热储的回灌水中细颗粒物质的含量，同时也会在井管外环空中沉淀。在此状况下，会造成热储孔隙的堵塞，井管外环空淤积较快，阻碍回灌的正常运行。

3.2大口径填砾成井工艺

施工流程主要由钻进、测井、过滤器设计、扫孔、套管安装、填砾、注浆以及洗井等8个主要工序组成。抽液井开孔直径一般为269mm或311mm，注液井一般开孔直径为215mm，为了准确测井，通常在施工至含矿含水层顶板位置变径，变径后钻头尺寸一般为151mm，施工至孔底。测井后进行扫孔，然后安装套管。抽液井一般上部采用152mm×12.88mmPVC-U井管，潜水泵以下采用104mm×12mmPVC-U井管，采用管箍连接。注液井一般采用104mm×12mmPVC-U井管，管箍连接。抽注液井过滤器采用环形外骨架，套钻多孔内管上，安装在设计位置。套管下放到位后，在裸孔和套管之间环空投砾至设计位置，最后注入水泥浆至地表。完井后，浸出剂经注液井过滤器，通过砾石层，进入矿层；通过矿层的含铀浸出液经砾石层，进入抽液井过滤器，通过潜水泵或其他提升方式提升至地表进行回收处理。

4区域地质背景

凤河营潜山构造属于凤河营潜山构造带上非常重要的一个部分。凤河营潜山构造带主要是在冀中坳陷廊固凹陷北部一个次级正向构造单元，北部是和大兴凸起部位进行连接的，东部是凤河营潜山属于第三部分，与其他潜山很相似，而他属于大兴凸起的第三系，因此是廊固凹陷的潜山。

5成井工艺

5.1工艺流程

本井主要使用的是四开成井工艺。

一开：主要是使用Φ445mm牙轮钻头，钻进到井深367.40m，下入Φ339.7mm、壁厚9.65mm、材质J55无缝钢管，用普硅42.5R水泥33.8吨固井，水泥返高至地面。

二开：使用Φ311mm牙轮钻头，钻进至井深2128.00m，下入Φ244.5mm、壁厚10.03mm、材质N80技术套管1810.84m，与表层套管重叠50.24m。用G级油井水泥82吨固井，Φ244.5mm套管段全部封固。

三开：使用Φ216mm牙轮钻头，钻进至井深3383.00m，下入Φ177.8mm、壁厚9.19mm、材质N80技术套管1311.52m，与二开技术套管重叠56.52m。用G级油井水泥25吨固井，Φ177.8mm套管段全部封固。

四开：使用Φ152mm牙轮钻头，钻进至井深3623.00m终孔。

5.2钻井

本次钻井的过程中主要使用的钻具有以下几个部分，包:括：Φ445mm、Φ311mm、Φ216mm、Φ152牙轮钻头，Φ203mm、Φ178mm、Φ159mmΦ、121mm钻铤及Φ89mm、Φ73mm钻杆组成。在钻进过程中，严格按要求施工，施工中遇与设计不符，或不利于施工处，及时与有关部门领导、专家商议研究、修改设计，做到防患于未然，安全施工，施工中主要材料层层把关，全部达到使用要求，杜绝了不合格产品的使用。在钻进过程中严密注意地层变化，随时掌握井内情况，岩样的捞取细致准确，做到了困难地层的预防性钻进。

5.3测井

普遍采用物探测井的参数，即自然电位、梯度电阻率、电位电阻率、井斜及井温参数，目的是较准确地划分出含水层来。测井虽然是划分地层和确定含水层的重要手段，但一定要结合岩屑录井即实际地层和岩性进行解释，不能简单地依靠统一模式和程序进行解释。因测井参数具有多解性，不结合实际地层和岩性解释测井结果，将会对成井造成误导。

5.4固井

温度是地热井的重要标志，为提高温度一定要把较低温度的地层和含水层封住，因此固井是重要环节。最好对于花管或裸孔以上段全孔进行固井。固井应该用专用设备、专业队伍进行。特别是对于不同管径间的环空处，一定要用水泥固好，否则很可能会影响出水温度。

5.5洗井

地热井常用的洗井方法有焦磷酸盐洗井、活塞洗井、酸化洗井、液态二氧化碳洗井、空压机洗井等。随着钻井深度的增加，常用的洗井方法有时达不到彻底洗井的目的，水量洗不出来。因此近年来采用了大功率空压机（250个压力以上的大型空压机）进行气举和气水混合洗井的方法，如果引进石油系统的压酸、压裂方法洗井方法将取得更好的效果。

5.6抽水试验

在完成洗井工作后还需要做好抽水实验，其主要的作用是能够更好地确保地热井的生产水量，更好地进行含水层的评价，从而能够计算出地热井的最大涌水量。抽水实验主要是根据水文地质的相应参数进行半径确定，同时确定地热井的半径。在本井主要是按照相关规范进行抽水实验，确保降深的稳定时间必须要大于一天。通过抽水试验可以知道，本井出水量和出水温度都达到了设计的要求，具有很好的效果。

6结束语

总之，随着清洁能源理念的不断推广，我国地热资源的开发进展也不断的加速，目前已经成为了能源领域内最具有发展潜力的产业方向。在地热井开发中成井技术是非常重要的一种方法，其开采的时候需要有专业的技术支持，因此进一步加强对其的研究非常有必要。

参考文献

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