0104地热井施工技术措施

5 钻进工艺及技术措施
配备 TSJ - 2000A 型钻机 1 台 ,25 m 四角钻塔 配有 4 根斜拉绷绳 ,1200/ 70 和 850/ 50 泥浆泵各 1 台 ,分别配备 300 HP ( 223. 71 kW) 12 V 柴油机和 6135 型 120 HP ( 89. 5 kW) 柴油机 , 钻机配动力 200 HP 柴油机 。地基用 2∶ 8 灰土拌匀垫高 014 ～ 015 m
收稿日期 :2001 - 11 - 06 作者简介 : 李砚智 (1972 - ) ,男 ( 汉族) ,河北武邑人 ,河北省地勘局第三水文地质工程地质大队井队长 ,助理工程师 ,勘察工程专业 , 从事地热 井设计及施工工作 ,河北省衡水市红旗大街 78 号 , (0318) 2120005 ; 田京振 (1959 - ) ,男 ( 汉族) , 河北临城人 , 河北省地勘局第三水文地质工程 地质大队党委书记 ,高级工程师 ,探矿工程专业 ,从事施工与管理工作 。
190～220 mm
冲孔到孔底 , 排净孔内岩屑 。冲孔时间至少保 证全孔循环 2 次以上 ,再进行换浆 ,逐步换浆到孔内 泥浆密度 1109～1112 kg/ L ,粘度 18～20 s 。由于井 深 1661124 m 以下地层为致密层 ,无利用价值 ,所以 这一段留作 “口袋” , 17718 mm 井管管底留有管 鞋 ,直径 230 ～ 240 mm , 下至变径处 。提吊式下管 273105 mm ×10116 mm ×200 m 接 17718 mm × 8105 mm × 1506 m ,其中滤水管为 120 m ,孔隙率 15 %～ 20 % , 缠丝间隙 0175 ～ 1 mm , 采用同径止 水 : 孔深 1316160～1319 m 为泥岩层 ,放置一组胶环 止水 ,橡胶圈外径 300 mm ,硬胶圈外径 230 mm 左 右 ,胶圈以上投河光石和粘土共 3 m3 , 最后回填土 至井口 。逆止阀安装在 1200 m 左右 , 下管过程中 , 不断向管内注水 ,保证空管长度 ≯ 500 m 。
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为主 ,属致密层 ,没有利用价值 。
3 井身结构
0～80 m ,孔径 500 mm ,下入
426 mm × 6 mm
× 80 m 螺旋钢管作为护壁管 , 并用水泥固井至地 面。 80 ～ 220 m , 孔 径 350 mm , 下 入 置 泵 管 273105 mm × 10116 mm × 200 m 无缝钢管 。 220～1731 m ,孔径 24415 mm ,下入白管 、 滤水 管 ,滤水管为 120 m 。
1731～2002159 m ,孔径 21519 mm , 为致密层 ,
2 钻遇地层情况
1100～ 1261 m , 棕黄 、 棕红 、 灰绿色泥岩与灰
留作 “口袋” 。
4 泥浆配制及调试
岩 ,灰绿色砂岩互层 ; 1261～1398 m ,棕黄色泥岩 , 灰绿色砂岩 , 砂岩 含水性好 ;
粘度
/s 18～19 19～21
7 施工过程中遇到的问题及解决方法
( 1) 当钻进至孔深 1515 m 时 ,提起钻具后发现 ,
三牙轮镶齿钻头的硬质合金齿掉了 14 块 ,一个牙轮 磨掉了一半 ,这是钻头超寿命磨损 ,硬质合金必须捞 取 ,不然下钻钻进会卡死钻头 。 处理方法是 : 把一个锥形圈割开三道口镶焊在 200 mm 刮刀钻头三翼内 ,锥形圈上口 190 mm , 下口 160 mm ,锥形圈下端与钻头体留有 5 mm 小 缝 ,并封闭 3 个水眼中的一个 ,这样使硬质合金粒被 泥浆冲起来 ,然后落在锥形圈内 ,而硬质合金从下口 漏不下去 , 泥和砂则能漏下去 , 以免锥形圈被泥灌 满 。一次就成功地把井内硬质合金全部捞了上来 。 ( 2) 在钻进过程中 , 时常发生掉块卡钻现象 , 司 钻时刻注意拉力表指针变化 ,当上提有阻力时 ,立即 下放钻具 ,上下活动 ,然后合上立轴方钻杆开泵慢慢 转动并下放钻具 ,卡块一般随钻头下落 ,在转动时钻 头能磨碎卡块 ,或者在超径部位卡块掉到井底 ,严禁 强力提升卡死钻具 。 ( 3) 钻至 1400 m 时 , 提起钻具发现接钻头的母 接头扣被磨平 ,钻头脱扣留在孔底 ,我们根据母扣磨 损程度 ,加工一个相同型号母接头 ,并对其进行了热 处理 ,然后把此接头送到孔底 , 开泵循环泥浆 , 发现 孔底是干净的 , 这说明泥浆用得好 。母接头和钻头 接触后 ,开始是人力推钻机转盘上扣 , 然后慢慢加 压 ,用钻机转动 ,最后钻压给到 50 kN 时 , 顺利地把 钻头捞了上来 。
百度文库
泥浆性能指标见表 1 。
失水量/ mL
715 min 5～8 4～6 30 min 10～16 8～12
表1 泥浆性能指标 地层
Q～ R上 R下
泥浆类别
CMC 泥浆 CMC - PAC - 141 泥浆
密度/ ( kg・ L - 1)
1105～1110 1110～1115
pH 值 715～815 715～9
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岩土钻掘工程实录选辑 2002 年增刊
6 成井工艺
夯实 ,钻塔塔座及钻机底座均采用机台木加混凝土 基础安装 ,混凝土配比水泥∶ 砂∶ 碎石 = 1∶ 3∶ 6。 5. 1 防斜措施 钻孔垂直度直接影响钻进速度 、 成井质量以及 井管能否安装到位 。首先设备安装三点一线 , 即钻 塔天车轴心 、 主动方钻杆中心 、 钻孔中心必须在同一 垂直线上 。其次保证钻铤加压和安装扶正器 。 5. 2 钻进工艺 一开 钻 具 组 合 : 170 mm 刮 刀 钻 头 + 146 mm 钻铤 1 立根 + 121 mm 钻铤 3 立根 + 89 mm 钻杆 ,一开钻进深度 200 m 。 二开钻具组合 : 24415 mm 原装三牙轮钻头 + 159 mm 钻铤 1 立根 + 190 ～ 220 mm 扶正器 + 159 mm 钻铤 6 立根 + 127 mm 钻杆 + 89 mm 钻杆 。 开孔必须垂直 ,开钻钻具必须做到专用 ,符合刚 直要求 ,钻进立轴钻杆安装扶正平稳装置 ,开孔采用 一速钻进 ,轻压慢钻 ,孔深 50 、 100 、 200 m ,必须各测 斜一次 ,孔斜 ≯ 1° ,超过时作纠斜处理 。 5. 3 技术措施 ( 1) 由于此地热井泥岩 、 砂岩比较多 , 所以泥浆 性能和净化相当关键 , 我们要求每班组必须测试泥 浆性能 ,遵照多坑 、 长槽 ,用除砂器等方法净化泥浆 , 沉淀池内沉淀不允许超过 50 % ,泵吸入泥浆池沉淀 不超过 30 % ,超过及时清理 。 ( 2) 井深 400 m 以浅钻进技术参数为 : 钻压 35 ～50 kN ; 转速 < 100 r/ min ;泵量 > 600 L/ min 。 400 m 以深钻进技术参数 : 钻压 80 ～ 110 kN ; 转速 100～120 r/ min ; 泵量 > 800 L/ min 。 ( 3) 为了达到喷射钻进效果 , 提高钻时效率 , 三 牙轮钻头镶焊 3 个喷射角为 12° 、 喷距为 100 ～ 140 mm 、 夹角互为 120° ,内径为 8 ～ 10 mm 的喷嘴 。当 孔深地层硬度增高 , 24415 牙轮钻头进尺缓慢时 , 钻头改为 21519 mm 镶齿牙轮钻头提高钻进速 度 ,钻至设计深度后再用 24415 mm 钻头扩孔 , 由 于变径时确保 21519 mm 孔眼居中 , 采取以下钻 具组合 : 21519 mm 三牙轮钻头 + 159 mm 钻铤 1 立 根 + 190 ～ 220 mm 扶正器 + 159 mm 钻铤 4 立 根 + 127 mm 钻杆 + 89 mm 钻杆 。 此钻具组合钻进 10 m 后 ,再把 扶正器去掉 。
2002 年增刊 探矿工程 ( 岩土钻掘工程)
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0104 地热井施工技术措施
李砚智 , 田京振
( 河北省地勘局第三水文地质工程地质大队 ,河北 衡水 053000)
摘 要 : 简要介绍了 0104 地热井的工程概况 、 地层情况 、 井身结构 ,着重论述了该井的钻进和成井工艺 。 关键词 :0104 地热井 ; 钻进工艺 ; 成孔工艺 中图分类号 : T K521 + . 33 ; TU991. 12 文献标识码 :B 文章编号 :1000 - 3746 ( 2002) S1 - 0331 - 02
1 工程概况
139814～1661 m , 红及灰绿色泥岩夹砂层 , 含
2001 年 , 我们承担了 0104 地热井钻探施工任
砂砾石 ,小段含水层 ;
1661～ 2002159 m , 沙河街组红及灰绿色泥岩
务 ,该地热井设计成孔深度 2000 m , 取水段为第三 系馆陶组下部 、 沙河街组 。 该地热井于 2001 年 6 月 6 日开钻 ,9 月 9 日竣 工 ,实际钻井成孔深度 2002159 m , 全孔段孔斜 < 1° ,下管深度 1706 m ,取水段 1319188～1661124 m , 涌水量 91111 m / h , 降深 25137 m , 井口出水温度 60 ℃, 水质总硬度 1809184 mg/ L , 总碱度 109100 mg/ L ,总酸度 20161 mg/ L , 固形物 915119 mg/ L , p H 值 7128 ,Se 含量小于 010001 mg/ L ,满足温泉洗 浴及供暖要求 ,达到了预期目的 。
泥饼厚度
/ mm 015～1 015～1
含砂量
/ % <5 <5
粘土粉选用优质膨润土 , 造浆率 18 m3 / t , 泥浆 处理剂中 NaO H 调解 p H 值 , 提粘剂 PAC - 141 , 高 粘纤维素 。降失水剂铵盐 、 纤维素 。腐植酸钾作为 井壁稳定剂 、 预防泥页岩等水敏地层吸水膨胀导致 缩径 。