地热工程施工中的常见问题分析

地热工程施工中的常见问题分析

张荣芬

张荣芬

河北省煤田地质勘查院?河北?054000

【摘要】阐述了地热井施工技术及使用过程中常见问题，地热井工程项目质量管理进行了分析研究。

【关键词】地热井，分析研究，常见问题

一、前言

地热是一种清洁、环保的绿色能源，我国地热资源储量丰富，经济发达地区如北京、天津地热已被广泛利用，已将资源优势转化为产业优势。

二、地热井的概述

地热能是一种新型的能源和资源，具有绿色环保、可再生、用途广等特点，其热量源于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变释放的能量以及地球板块相互碰撞错动产生的摩擦热。目前地热资源已利用于地热供暖、生活热水、洗浴、水产养殖、农业种植、工业生产及旅游综合服务等众多领域。

三、地热前期勘查的重要性

前期的地质勘查是一个很重要的步骤，它能够获得当地初步的地质构造数据，建立起一个详细的地热成矿模型，根据模型能分析和估算地热成矿的具体位置和深度，为后面布置钻孔提供理论上的支持，而水温、水量的测试，能为开发使用的方向提出建议。如果不进行前期勘查很有可能会造成如下的后果：

1.在缺少含水层或含水少的地方进行钻井，钻出的井无法出水或者水量不足；

2.在缺少热源和盖层的地方进行钻井，由于无法获取热量和对热水进行保温，钻出的井会得不到热水；

3.当地地质情况比较复杂的情况下，地表水有可能会与地下水连通，不经过勘查而直接布置钻孔，就有可能打出的热水与地表冷水贯通，导致最后得到的水温不够；

4.对下伏的地层岩性和厚度不了解，钻井时会选到不合适的钻头，造成卡钻甚至钻进困难的后果。

四、地热施工过程中常见问题

1.?地热井钻探过程中可能遇到的问题

在钻井过程中，由于周围地层岩性和钻头质量等多种原因，会造成卡钻、掉牙轮等问题，直接造成经济损失，甚至影响工程作业的进度。

2.?不规范的地热钻探产生的问题

钻井过程中必须按照一定的规章流程进行作业，否则会造成一系列的技术问题。如：钻进过程中未进行套管的安装，井壁会渗漏泥浆、砂浆等，容易造成卡钻或者钻孔堵塞等。

3.?不科学的地热钻探产生的问题

钻探过程中由于不科学的方法也会造成问题，如在使用变径器时，正确科学的使用，能减少钻机的负重，但使用不合理不科学时，就会影响正常的钻进过程。

五、井管破裂类型及处理

(1)井管破裂类型

????井管破裂主要有局部腐蚀和穿孔、泵头位置井管磨损、焊接或丝扣处脱节或错位等类型。

(2)井管破裂处理

????首先利用井下电视进行直观、准确的判断，以便确定修补位置和方案。处理前需要清理井壁结垢物井底沉渣。采用小一级套管或水泥封闭破裂部位。

4.井内落物处理

⑴井内落物?

?常见的井内落物是：泵头、泵管、泵轴、电缆、砖块、混凝土块以及各类工具。?

(2)落物处理

????在井下电视检测基础上加工专用工具，采用套、抓、钩、锥等方法。若受条件限制不能打捞时，可采用控制爆破技术定向破坏井内落物的形态或将落物沉入井底。在打捞处理时，注意设计和加工工具要留有退路，否则在提拉不动时把钻具卡死。打捞落物常用的设备有吊车、卷扬机、电动葫芦等，井内落物提升阻力过大时，此时可用千斤顶来进行起拔，然后使用卷扬机配合处理。

六、工程质量的特点、项目质量管理

（一）、工程项目质量是指国家现行的有关法律、法规、技术标准、设计文件及工程合同中对工程的安全、使用、经济、美观等特征的综合要求。一般建设工程质量的特点有：影响因素多、质量波动大、质量变异大、质量隐蔽性、终检局限大。对于地热井工程，其几乎全部工程结构都位于地面以下，一旦井建成，目前的探测技术手段几乎不能探明和处理施工中形成的质量缺陷，可以说钻井过程几乎全是隐蔽工程。而隐蔽工程的特点是一旦形成质量缺陷，不能在以后质量检查中发现，一旦缺陷部位出现质量事故，将给工程质量处理造成巨大难度和损失，甚至导致井孔报废。

（二）、工程施工所执行的标准、规范、规程、条例等都是由人直接或间接参与制定和实施的，几乎所有工程质量缺陷与事故归根到底都是由“人的因素”引起的。项目管理组织不健全、责任分工不明确、技术人员配置不合理、人员责任心不强、行政领导人干预多等有关“人的因素”是直接产生工程质量问题的根源。地热井工程投资大、风险高、地质条件变化多、隐蔽工程多、设计变更多，任何一个环节管理不完善而导致工程质量事故都将引起巨大的经济损失，因此建立和健全工程项目管理体制是极为重要的。

七、地热井使用过程常见问题

任何水井在正常使用2-6年后，都会出现不同程度的水量减少问题，地热井尤为严重，原因是多种多样的，主要有：在水流和重力作用下，水中的有机物、地层中粘土、砂砾等固体物会沉淀到井底，造成淤积，从而掩埋或充填含水层。地下水中含有大量的钙离子和镁离子等，水中的硫酸根和碳酸根等阴离子与这些阳离子会发生反应，生成沉淀物，沉淀物会慢慢填充到裂隙中胶结成垢，堵塞含水层。在缺氧情况下，地下水中的铁离子主要以无色的2价铁离子形式存在，在静水位和动水位之间，水与空气接触时，或者在抽水时，水中的2价铁离子转换为3价铁离子，以Fe（OH）3黄色沉淀物形式出现，慢慢与其他的沉淀物一起形成化学淤泥，常年下来，就会沉积在井中，一部分滤水管会被掩埋住，水井的有效深度逐步会被减小，从而逐年减少了水量。还有一个普遍存在的问题是地下金属井管结垢腐蚀，沉淀胶使金属腐蚀速度加快，腐蚀物再形成新的结垢，这种结垢物在滤水管缝隙中填充以后会以其高强度，把地层的进水道堵塞。微生物粘泥也会造成水井堵塞。这种堵塞微生物主要是硫酸盐还原菌和铁细菌，这些微生物结垢的原因是由于自身的大量繁衍，形成结垢；另外，它其分泌“微生物黏泥”，与别的固体物混合在一起，在井壁上形成胶结物。城市大量无序开采地下水，会加速地下水水位下降，最终导致地下水资源贫乏直至枯竭。

还有一种金属井管错位与腐蚀破裂的问题，这种问题是由于坏境污染造成的，水井的涌砂、出混水、水质恶化等问题都是井管腐蚀破裂导致的直接后果。腐蚀类型主要有：均匀腐蚀、电偶腐蚀、缝隙腐蚀、磨损腐蚀、应力腐蚀、孔蚀等。严重影响到地热井的使用寿命，并且腐蚀与结垢相伴而生。井管的错位，主要原因是地质或地层应力不均或突变，这种问题多在地裂隙缝活动区等一些矿区。

八、结束语

地热工程施工中可遇见的问题，进行了粗略的分析和研究。由于当前经济条件的限制，会不可避免地存在以上种种问题，随磁卡科技的进一步发展，对研究出更新的技术和方法攻克这些不足，使地热井工程走向科学规范化，从而产生较好效益。

参考文献

[1]沈键，胡燕，天津市滨海地区地热资源分布及开发前景[J]，勘察科学技术，2010

[2]马忠平等，天津地区地热钻井及成井技术，探矿工程[J]，2011