地热井施工技术现状及应用问题分析

地热井施工技术现状及应用问题分析

钱坤

安徽省煤田地质局第二勘探队安徽241000

摘要：本文以地热井施工技术为研究对象，以其现状和应用为研究目标。首先，对我国地热井施工技术现状以及其施工过程中存在的问题进行了简单介绍和分析；其次，针对地热井施工中的定向井施工技术，分析了其具体应用，同时提出了施工中的环保措施，希望能够为我国地热资源的高效开发和利用带来一定帮助作用。

关键词：地热井；施工技术；现状；应用

引言

随着经济的快速发展以及环境问题的日渐突出，清洁型资源和能源越来越受重视，而作为一种新型的清洁资源，地热资源在社会中得到了广泛应用，尤其是在供暖、发电、保健以及种植等方面，地热资源发挥着十分重要的作用。近几年，地热资源开发项目逐渐增多，其分布面积大且领域广的资源优势为其大规模开发和利用提供了条件。但是，在地热工程施工过程中仍然存在很多施工技术方面的问题，因此为了更好的发挥该项资源的经济、社会和环境效益，本文将主要针对地热井施工技术现状和应用进行分析和研究。

一、地热井施工技术现状及问题分析

（一）地热井施工技术现状分析

首先，从地热井施工单位方面来看，现阶段，地矿、石油、煤田以及一些私人企业是我国地热井施工的主要单位，其中石油企业在地热井钻井施工上具有设备方面的优势，因此其在地热井施工市场上所占份额较多。其次，从地热井钻井深度方面来看，目前温度在40℃～100℃之间的地热液体，地热井深度通常都在1000m～4000m之间，而这个深度范围在施工过程中一般先后经过第四系、第三系、三迭系、二迭系、石炭系以及奥陶系等地层。再次，从地热井钻井工艺方面来看，正循环泥浆回转钻进施工工艺是各种地热井钻井工艺中最为主要的一种，该种工艺用的三牙轮钻头。一般来说，不同的钻井工艺都具相同之处，同时也有各自的施工特色，主要区别在于施工所用设备、材料以及钻井结构和古井止水等这几个方面。另外，从地热井应用方面来看，在当前经济技术条件下，我国地热井施工技术方面仍然存在金属井管错位、腐蚀以及劈裂等问题，同时水量也逐渐减少，如果没有及时采取有效措施，则上述问题就很有可能会引发其他问题出现，例如水温下降、水质恶化以及地面沉降等，甚至还有可能出现区域性环境污染现象。

（二）地热井施工中存在的问题分析

1、金属井管腐蚀、破裂、错位

金属井管的腐蚀问题随着土壤污染以及地下水污染的日趋恶化而越来越严重。井管腐蚀容易出现破裂问题，而一旦井管破裂则就容易导致地热水温下降、水质恶化以及水井涌砂等问题。一般来说，金属井管腐蚀、破裂现象在地热井施工中是不可避免的，同时也是普遍存在的。对于地热矿泉供水井来说，按照普通碳钢0.125～0.25mm/年的腐蚀均匀速度来说，其井管壁厚为6～10mm，则使用寿命仅达20年。但是，实际上，在地热井施工以及使用过程中，井管在2～3年内就会出现腐蚀问题，而且很多都是局部腐蚀。另外，井管错位也是地热井施工和使用过程中容易出现的问题。这一问题主要是由地层应力不均或者地质发生突变造成，一般会出现在采煤、采矿区以及地裂缝活动区。

2、水量减少

从地热井施工方面来看，井管下入之后如果仅仅下入滤水管，而不进行投砾，一旦遇到水膨胀或者容易产生应力释放的岩层，则在一定时间内就会造成岩层剥落以及掉块等现象，从而导致井下环状间隙出现阻塞或者淤积的问题，最终降低水量。另外，我国地热井钻井施工一般采取正循环泥浆钻进的方式，而这种方式因其井内泥浆柱具有较高的动静压力，从而使地下含水层容易受到污染，同时也容易引起泥浆的辐射性渗透，最终降低水量。

二、地热井施工技术应用分析

（一）定向井施工技术应用

作为目前最为先进的钻井技术之一，定向井技术就是沿着预先设计的方位以及井斜，利用井身钻达目的层的钻井方法，其钻头的运转轨迹主要由无磁传感来进行控制，这一控制方法能够令钻头沿着特定的方向进行钻井。在地热井施工技术中，定向井施工技术的应用能够促进地热资源的有效开发，而且能够突破地面和地下条件的限制，从而促进地热资源更好的实现其社会、经济和环境效益。

从定向井施工技术的具体应用方面来看，地热施工定向井一般采用直井段、稳斜段、造斜段以及自然降斜段制作剖面，即“四段制剖面”。其中，直井段的设计最大井斜度为18°～35°，该段深度一般为450～650m，400～600m的井底水平位移。针对直井段的钻井施工，一般采用塔式钻具组合设备，而对于定向井段的钻井施工来说，则一般采用随钻测量技术和井底动力钻具。在具体应用中要注意对其井斜角和方位角的控制，当井斜角钻至9°左右时，应改用增斜钻具组合进行下面的施工，并一直达到18°～35°的设计最大井斜角，最后再改用稳斜钻具组合进行稳斜段的钻井施工。针对地热资源开采层的自然降斜井段位，一般采用简化钻具结构钻进行钻进，同时去掉扶正器，从而避免井漏问题的出现。针对井斜和方位的变化情况，全井根据钻进参数、钻具组合以及井眼轨迹数据的合理调整来实现有效控制，从而使井眼曲率变化平缓。

（二）地热井施工中的环保措施

根据我国相关环保法规，地热资源开采过程中，钻井队应采取以下几个方面的环保措施，从而确保地热井的环保施工。

第一，提前准备好污水存储设施，严禁随意排放钻井过程中的污水、污油等对环境有破坏影响的物质。

第二，强化施工现场的防喷技术以及措施，尤其是在钻开油气层之前，一定要防止井喷或者跑油等环境污染现象的出现。

第三，建立健全废油回收制度，强化地热井施工管理制度，消除“跑、冒、滴、漏”等污染问题。

第四，钻井施工周围必须与农田隔开，避免施工现场中的污水、污油流入其中，从而防止其水源受到污染。同时，在钻井过程中如果遇到含水带或者淡水层，应当及时采取封固措施，例如下套管时采取注入水泥进行封固。

第五，指派专人负责钻进施工过程中的化学剂和化学材料，并对其进行严格管理，防止因下雨或者破损而导致的污染问题。同时，建立健全收发管理制度，针对有毒化学药剂进行明确标示。

三、结束语

综上所述，地热资源作为一种可再生的清洁型能源，其已经纳入了我国“十二五”能源规划之中，而地热井施工技术作为地热资源有效开发的一种技术，其必将迎来一个前所未有的发展机遇。因此，今后一定要加大对地热井施工技术的分析和研究，同时在施工过程中还要提高安全、环保的施工意识，切实做好绿色钻井。

参考文献：

[1]韩磊.地热井常见主要问题分析[J].大科技，2016（24）：174-175

[2]赵岩，仲玉芳.贵州雷山县CK1地热勘探井施工技术[J].探矿工程—岩土钻掘工程，2014（10）：32-35