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。