地热钻井技术

地热钻井技术
作者：发布时间：2006-05-22 00:00:00 来源:
地热钻井技术的发展
1、井身结构及套管结构:
70-80年代井身结构多为：153/8 〃+81/2 〃，相应套管结构为103/4 〃（表层）
+51/2 ” （技套和采水套管）组合。

90年代中期至今，随着单井的热储层埋深、岩性、构造等的差异和石油钻井先进
技术不断与地热钻井的融合，井身结构也由单一变为因井而宜，多样化并存。

常选用
的有:
A.井身结构：171/2 "（表层）+121/4 "（置泵段）+81/2 "（技套+采水段
套管结构：133/8 ” （表套）+103/4 ” （置泵管）+51/2 ” （技
+滤水管）套
典型井为1994年所完成的“陕西省邮电管理局地热井”。

B.井身结构：171/2 ” （表层）+121/4 ” （置泵段）+95/8 ” （技
+米水段套
套管结构：133/8 "（表套）+103/4 "（置泵管）+7〃（技套+滤水管）
典型井有1997年所完成的西安市“中国通信建设第二工程局地热井”，1998年完成的渭南华阴市“中国兵器工业零五一基地地热井”等。

值得说明的是，当时地热市
场上采用A、B两种结构在施中均是分段钻开，分段下套管，最后将技套和滤水管串插
入置泵管并重叠一段，用水泥强行自上往下挤入重叠段连接、封固的方法，其弊端有:
①.滤水管需插入井底，从而其对位率受制于井底沉砂之多少，难以保证;
②.挤水泥固井时水泥浆的压差会加剧水层部位泥浆对水层的污染;
③. 固井候凝延长了水层部位泥浆静置时间，增加了洗井难度。

针对以上弊端，在 施工过程中采用了一次连
续钻开置泵段和全部采水段，然后将置泵段与采水套管用自 行设计的变径装置连接，完钻后一次下入井内的工
艺，有效地解决了上述问题，钻成 了一批高质量地热井，也使该种工艺成为后来钻凿孔隙型地热中—深井的各家
首选方 案。

C.井身结构：171/2 ” （表层+置泵段）+95/8 ” （技套+采水段）
套管结构：133/8 〃 （表套和置泵管一体）+7〃 （技套和滤水管 ）
该方案是基于地热深井泵泵体，功率不断增大而改型的，在实施过程中，置泵管 与水层套管之间三普自行设
计了套管悬挂装置和软金属密封装置，有效地避免了前述
I 、H 普通方案中的问题，该方案在完成的“陕西省省委地热井”中取得了巨大成功。

D.井身结构：171/2 ” （表层）/121/4 ” （置泵段）+95/8 ” （技套段）+81/2 ” （采水 段）
套管结构：133/8 ” （表套）/103/4 ” （置泵室）+7〃 （技套）+81/2 ” （裸眼采水段 ）
该方案用于基岩采水层地热井，典型利用为西安市临潼区“骊山微电子公司地热 井”。

2001 年后在北京
施工的地热井也多采用类似方案。

2、钻井工艺
占领地热市场开发市场优势在于将石油钻井中先进、成熟的工艺与相关水文、地 热施工进行了有机地结合。

充分利用现有设备，优选钻头和机械参数，积极推广和采
用近喷射钻井，大大提高了钻井效率，缩短了建井周期。

水文钻机占领，钻井速度慢，风险大，半年一口井，台月效率不足 机创造了 17 天完
成 2013 米， 28 天完成全部测试工作的记录，台月效率提高到 3300 多 1 994年西安地热市场主要由
500 米，而石油钻
米，机械钻速提高到 8-10m/h 。

从工程质量到成井水温、水量指标均远超合同指标。

2) 引进科学的泥浆工艺
不同地层采用科学的泥浆配方，引进近平衡钻井和完井液概念，有目的使用了细分散、
不分散低固相聚合物泥浆、抗高温泥浆，在目的层尽量降低泥浆比重，达近平衡钻进。

1998 年华阴施工的“零五一”地热井中，吸取邻井由于地层污染导致废井的教训，
在钻遇目的层及完井过程中，坚持使用低固相、低密度不分散聚合物钻井和完井液，
确保了施工顺利和水层保护，使该井成为所在工区第一口高温高产地热井。

1999 年随着地热井的不断加深，井底温度急剧增高，在施工陕西省委地热井中出
现了泥浆在井底高温高压下变质、变性的问题，在紧接着施工的“中国兵器工业二
六研究所地热井”中，到 3000 米以下目的层井段，及时更换了抗高温泥浆，在完钻后
泥浆井内静置 4 天以上时间情况下，性能并无重大变化，确保了 小时全部顺利入井。

3．完井工艺
70-0 年代，由于非专业从事地热钻探，所发现地热井均沿用水井完井方式，水层
采用笼式过滤管入井后投填砾料，止水采用投泥球封隔止水的古老方式。

90 年经过对水井完井工艺的研究，结合石油完井工艺，针对不同水层采用：包网缠丝
滤水管、不包网缠丝滤水管完井 ( 大多数孔隙型地热井 ) 、裸眼完井 ( 基岩、裂隙 -溶洞
型热储，如骊山微电子公司地热井”北京白云岩裂隙—溶洞型热储 在地热开发中，一进入既摒弃水井市场通行的“坂土 +碱”原始分散型泥浆，针对
3400 米套管不到 24
) 、滤水管 + 射孔等
完井方式，均获得了理想的产量。

止水方式完善了传统止水装置，改进为海带加伞状
橡胶加金属托盘的混合止水器，针对地热井多为大段混合开采的特点，在单个水层顶
部又增加了伞状防塌装置，确保了每个水层的畅通和寿命。

4．洗井工艺
原始的水井洗井就是反复抽吸。

在地热洗井中逐步引入高压喷射冲洗，活塞抽吸
（如省邮电局地热井），压风机气举洗井（陕西省185 煤田地质队地热井），二氧化碳气
举、酸化（北京地热井），高能气体压裂（二零六地热井），这些方法针对不同井场产生
了良好的效果。

地热是一种清洁、环保的绿色能源，我国地热资源储量丰富，从国家和世界范围
分析，地热有望成为绿色能源的生力军。

我国经济发达地区如北京、天津地热已被广
泛开发、利用，已开始将资源优势转化为产业优势。

地热钻井技术通过不断研究、
探索，特别是在安全钻井、水层保护、完井方式、洗井作业、随钻分析、判断等方面
加强研究和改进，逐步完善成系统化、多样化，能适应不同地质条件的钻井技术方法
和工艺技术，利用石油钻探技术优势开发地热开发资源，地热钻井必将成为未来能源
大支柱产业。

武清地热井回灌取得重大突破
来源：中国国土资源报作者：吴梅王平日前，从天津市武清区地热回灌现场传来捷报，武清区2013-01-05 15:15:40
天和林溪小区地热井回灌试验工作取得重大突破，单井最大回灌量每小时达到120 立方米，回灌率接近百分之百，实现了天津市北部区域冀中凹陷构造区地热回灌的历史性突破，改写了武清区单井开采的历史。

武清区位于冀中凹陷区，热储层主要为新近系馆陶组砂岩。

过去，由于武清区殊特的地质条件，加上工艺水平的限制，馆陶组热储回灌一直是个老大难。

为解决北区域部地热回灌问题，今年初，本市地热主管部门组织相关专家对武清区新近系馆陶地层组射孔工艺进行科学论证，并借鉴滨海新区馆陶组热储层回灌的成功经验，在天林溪和小区成功开凿了 1 对射孔工艺地热井。

根据工程进度，日前该项目开展了地热回灌试验，取得可喜的成果。

项目一共进行了3个稳定灌量的试验，其中最大灌量以35度地热流体回灌，回灌量为120立方米/ 小时，稳定时间36小时，稳定动水位74米〜75米，表明该地热对井回灌效果非常理想。

这一试验成果，验证了北部区域新近系馆陶组回灌的可能性。