1 在我国地热井钻探工程施工发展概况

　　  1.1 20个世纪70 时代

　　  20 新世纪70 件代，在我国仅北京市、天津市等少部分地域进行地暖勘察及钻探施工。

　　  1.2 20 新世纪80时代

　　  20 新世纪80 时代，在我国地暖勘察范畴逐渐扩张，孔深提升，钻探机采用THJ-1500 型岩芯钻机及T-50B 型石油钻机,用以1000~2000m之内地暖勘探。此环节钻探设备规格型号有：?73mm、89mm 钻具，?121mm、?146mm、?159mm 钻铤。选用牙轮钻头和刮板麻花钻全方位钻入方式，广泛选用三级规格成井，提高了钻入高效率，减少了成井周期时间。

　　  1.3 20 上个世纪90时代迄今

　　  20 新世纪90 时代逐渐，地暖勘察在各省范围之内逐渐全方位进行，中国深水井深井钻探机逐渐配套设施，有GZ-2000型、GZ-2600 型、TSJ-3000 型等水系列产品钻探机及原油系列产品的ZJ30 型、ZJ45 型钻探机。渣浆泵从水系列产品的3NB-350、BW-1200 泵到原油系列产品的3NB-500、3NB1300泵，排气量慢慢扩大，满足钻深2000~4000m 的要求。

　　  2 地热井钻探加工工艺

　　  2.1 沙浆正循环勘探加工工艺

　　  近些年，反循环钻机勘探、冲击性勘探、潜孔锤勘探等钻探加工工艺得到了广泛的运用及发展趋势，但勘探加工工艺仍然要以正循环旋转钻入为主导，具备最广泛的适用范围。

　　  2.1.1 工艺参数

　　  (1)钻压。在较深地热井钻探中，钻压加不够是最常见的，这也是危害勘探高效率的关键因素之一。比如，中软地质构造用?216mmHA537 麻花钻，强烈推荐钻压应是107~226kN，但生产制造因其钻铤和钻具产品质量问题，所承受压力一般都比以上值能小。

　　  钻压不够对机械钻速的干扰较显著，特别是钻入中硬之上地质构造时，一般钻压仅使岩层完成容积粉碎，这时，上返煤岩颗粒物比较大。因而，要提升勘探高效率，应应用质量好的钻探设备，加满钻压钻入。

　　  (2)转速比。牙轮钻头关键以牙对石头的冲击性、损坏和剪应力功效来粉碎岩层。硬和极硬地质构造关键靠牙对石头的冲击性、损坏功效来粉碎;极松软软地质构造关键靠牙对石头的裁切功效来粉碎;中软、中硬地层靠这几种功效与此同时粉碎地质构造。因此，针对极松软软地质构造应选用低电压快速，转速比为85~90r/min;针对硬和极硬地质构造应使用髙压低速档,转速比为60r/min 上下。

　　 2.1.2 常见钻具组合

　　  445mm 或?311mm 麻花钻 ?178mm 钻铤

　　  127mm 钻具;

　　  216mm 麻花钻 ?159mm 钻铤 ?89mm 钻具;

　　  152mm 麻花钻 ?121mm 钻铤 ?89mm 钻具。

　　  2.1.3 勘探技术难点

　　  (1)粘钻及缩径。地热井钻入偏厚的第三系粉砂岩地质构造及辉绿岩隔层时，因泥辉绿岩为水敏性增溶分散化地质构造，澎涨缩径、沙浆增稠，钻头泥包，在钻井中常会碰到不同程度的遇阻、卡钻、缩径等状况。

　　  三牙轮钻头钻入泥辉绿岩时，煤岩长存于牙中间，产生“泥包”。其主要原因是：泵量小;因为造浆功效，孔底沙浆黏度比较大;牙轮转动不灵活。

　　  摆脱粘钻和缩径的举措有：增加渣浆泵排气量，采用大马力渣浆泵，高品质沙浆等技术措施。有前提时要采用大马力原油系列产品泵，如3NB-500、3NB-1300 泵等。

　　  (2)漏泄。在开水层中钻入时，会碰到漏泄状况，有时候漏泄比较严重不返浆。开水储集层为白云岩、石灰岩、板岩时，孔边可靠性不错，因此可使用冷水顶漏钻入。在采水目地层之上钻入时，针对小漏泄，能够在沙浆里加锯未或止漏剂开展补漏;比较大漏泄时，可以向孔里资金投入黏土球或用混凝土补漏。针对难以塞住的大漏泄，可改成气举反循环钻机钻入，也可以埋管封隔，或选用泡沫塑料沙浆钻入。

　　  补漏方式比较多，可依据地质构造和经验开展挑选。

　　  2.2 气举反循环钻机勘探加工工艺

　　  气举反循环钻机勘探加工工艺能防止沙浆对自然环境的破坏及对裂隙水的堵塞，并能克服地质构造漏泄。在目地层钻入时选用该加工工艺不仅能够免除有机化学压井工艺流程，同时能最大程度提升岩石层的产水量水平。

　　  气举反循环钻机勘探加工工艺在硬件配置配置上只需空气压缩机、水气切换阀、双壁钻具、双壁积极钻具及配套设施自来水龙头。

　　  对较深的打孔，需配置大功率的空气压缩机。难题是双壁钻具的密封性难题。

　　  钻具组合：?311mm、?216mm 或?152mm 麻花钻

　　  钻铤 钻具 水气切换阀 ?114mm 或?127mm 双壁钻具 双壁积极钻具。

　　  勘探工艺参数：淹没比>0.5。一般应配备比较大大马力的空气压缩机。其输出功率为190kW,气体压力排气量较大为25MPa。

　　  比如，某地热井采水目地层选用气举反循环钻机勘探加工工艺。选用GZ-2600 型钻探机，WY-7.5/40 型空气压缩机，设计方案深度2400m;钻具组合(采水目地层)：?152mm 麻花钻 ?121mm钻铤 ?73mm钻具 水气切换阀 ?127mm双壁钻具 双壁积极钻具。气举反循环钻机勘探加工工艺工程施工井段从2070.07~2401.02m，总共进尺330.95m，勘探总服务台时400.34h，企业协助时长0.52h/m，纯进尺效率提高到1.45m/h。

　　  2.3 髙压喷涌勘探加工工艺

　　  伴随着深层地热能源的采掘，地热井深层的增加，石油钻探团队及机器设备进到地暖勘探销售市场，选用髙压喷涌勘探加工工艺，进一步提高了勘探高效率和成井品质，特别是克服了泥辉绿岩泥包麻花钻的难题，减少了施工期。

　　  髙压喷涌钻井是选用喷式麻花钻，以很强的泵压使沙浆自麻花钻喷头造成很强的喷涌速率(最大达75~100m/s)的一种钻井加工工艺。它一方面能够运用高流动速度的沙浆冲洗井中，协助麻花钻粉碎岩层;另一方面又能能够更好地清理井中和麻花钻，加快钻入。髙压喷涌钻井规定配置功率大的的超强力泵，相对应地协助应用低固相沙浆，确保沙浆的除沙和清洁成效。应用这类钻井加工工艺能够提升钻速1~2 倍，进一步提高了地热井钻井高效率。

　　  比如：在铁岭万翔镇上采用水资源钻探机工程施工一眼

　　  2600m 井必须6 个月上下，而采用石油钻机和髙压喷涌勘探加工工艺工程施工2600m 井只需3 个月上下，效率提高一倍，不仅仅大大缩短了施工期，还提高了成井高效率。

　　  3 地热井完井加工工艺

　　  3.1 测井

　　  广泛选用地质勘探测井的主要参数，即当然电位差、梯度方向电阻、电位差电阻、井斜及井温主要参数，目的是什么较准确地区划出裂隙水来。

　　  测井虽然是区划地质构造和明确裂隙水的关键技术手段，但一定要融合煤岩录井即具体地质构造和岩层开展表述，不可以简单地借助统一方式和系统完成表述。因测井主要参数具备多解性，不联系实际地质构造和岩层表述测井结论，可能对成井导致欺诈。

　　  3.2 固井

　　  温度是地热井的关键象征，为提升环境温度一定要将极低环境温度的地质构造和裂隙水封死，因而固井是关键步骤。最好是针对袖阀管或裸孔之上段全孔开展固井。固井一般用专业设备、专业团队开展。尤其是针对不一样管经间的环空处，一定要用混凝土固好，不然很可能危害出水量环境温度。

　　  3.3 射孔

　　  伴随着油气田技术性的引进，射孔是提升水流量的一个有效方法。铁岭凡河ZK1 地热井，通过数次多方式压井水流量水的温度达不上规定。后依据测井曲线及煤岩录井选择了三段开展射孔，射孔段各自为945~950m、1025~1035m、1055~1060m，总共20m 射孔。结论水流量从逐渐500m3/d 提升到810m3/d，环境温度从30℃提升到36℃。某地热井，通过数次多方式压井水流量仍不大，无法使用。后依据测井曲线及煤岩录井选择了已注浆加固的四段开展射孔，射孔段各自为697~701m、712~716m、722~728m、920~926m，同用127 弹跳了4 段，计20m。结论水流量从基本上干眼症到400m3/d，出水量环境温度做到46℃。根据射孔救回来了该地热井。在这里井成功的基础上，该区域又开展第二眼地热井的工程施工，水流量、水的温度均又有大幅地提升。

　　  3.4 挂管

　　  挂管都是伴随着油气田技术性的引进运用到地热井施工过程中来的。铁岭凡河ZK1 井原设计方案热储集层(白云岩)基础埋深1600m，设计方案井身结构为三开构造，设计方案0~1600m全埋管固井，取1600m 下列的隔水层。但实钻至655m 就见到了热储集层(白云岩)，至1100m 岩层变成石英砂岩，石英砂岩含水溶性较弱。为保留住热储集层(白云岩)，打孔构造由三开变成二开，最终选用挂管技术性保存了该井的热储集层(白云岩)段，进而确保了该井的最终成井(水流量810m3/d，出水量环境温度36℃)。

　　  3.5 压井

　　  地热井常见的压井方式有焦磷酸盐压井、活塞杆压井、碱化压井、液态二氧化碳压井、空气压缩机压井等。

　　  伴随着钻井深层的提升，常见的压井方式有时候达不上完全压井的目地，水流量洗不出来了。因而近些年使用了功率大的空气压缩机(250 个工作压力之上的大型空压机)开展气举随和水混和压井的方式，假如引入石油系统的压酸、压裂方式压井方式将获得更快的成效。

　　  4 结果

　　  (1)根据我国各地区的地质构造特性及热储集层掩埋深层挑选技术设备和配套设施机器，保证机器的有效配合比。

　　  (2)根据我国各地区的地质构造特性及热储集层掩埋深层挑选不一样的勘探加工工艺开展工程施工，还可以使用多种多样勘探加工工艺交叉式的办法开展工程施工(如正循环方式、反循环钻机方式)。

　　  (3)固井是地热井工程施工的关键步骤。固井工作前务必搞好设计方案，挑选专用型固井机器设备及高品质混凝土确保固井的取得成功。

　　  (4)地热井的成井重要在压井，能够选用机械设备压井、有机化学压井的与此同时,选用功率大的空气压缩机开展气举随和水混和压井的方式，可获得不错的成效。

　　  (5)引入原油钻探施工优秀加工工艺开展地热井钻井成井工程施工。如挂管技术性、射孔技术性及固井技术等加工工艺。可能进一步提高地热井的成井率及成井的排水量和出水量环境温度。