7、地热井钻进.ppt.ppt

第八章地热井钻进第一节地热资源的利用一 什么是地热钻 为地热开发进行的钻探工程称作地热钻 二 地下热能的特点 具有分布广 成本低 可开采 可直接利用 无环境污染等优点 三 什么是地热田 形成被人们作为热源而开采的地下热储叫做地热田 四 构成地热田的条件基本 一个有大量热输出的天然热源 有足够的补给水源 有一个含水层 或是渗透性良好的热储岩体 有一个盖层 如图8 1所示 五 地热田分类 分为热水田 蒸汽田和干燕汽田 云南国土资源职业学院 图8 1地热田基本模型 云南国土资源职业学院 井孔 岩浆侵入体 含水层 1 热水田为含有温度60 100 热水的地热田 这类地热田对供暖 农业和各种工业都有用 在这类地热田中 地热梯度变化范围可以从正常值 3 百米 到正常值的两倍左右或更高 热水田的地质情况与冷水的地下水系统很相似 适于生产开发的地下热水有承压水和非承压水 即没有盖层 云南国土资源职业学院 2 湿蒸汽田为含有温度超过100 的承压热水储的地热田 这是适于经济开发的最一般的地热田 开发湿蒸汽田 是在含水层中人工形成碎石炸坑 水在炸坑中闪蒸成汽 经钻孔喷出地面以供应用 如图8 2所示 为保证持续供热 这类地热田 都有注水井 将地面经过处理的水注入地下 换出蒸汽 这类地热田 涌出地面的有时是超热热水 当升到地面时 压力降低后 一部分水将扩容成蒸汽 称闪蒸 因此井口流体是处于饱和状态下的水占优势的水 汽混合物 这类地热田适于发电和其他用途 云南国土资源职业学院 图8 2湿蒸汽田开发模型 热岩体 云南国土资源职业学院 碎石炸坑 水泵 含水层 注水井 3 干蒸汽田即在井口产出超过大气压的干蒸汽或过热蒸汽的地热田 过热度高低不等 国外正在开发的这类地热田有拉德瑞罗和蒙特阿米阿塔 意大利 盖瑟尔斯 加利福尼亚 以及松川 日本 等地热田 通常这类地热田的开发是在干燥岩体内用核爆炸成坑 然后注入地面水使其形成蒸汽涌出地面 如图8 3所示 这类地热田就像地下锅炉一样被利用 主要用于发电 云南国土资源职业学院 图8 3干热井开发模型 云南国土资源职业学院 第二节地热钻进的特点一 温度高 在高温下 普通泥浆就要变质结块 钻具腐蚀很快 机场水雾很大 劳动环境差 容易发生烫伤事故等 这就要求使用抗高温泥浆 井口要安装效果可靠的防喷器等 二 深度大 用作动力或工业目的的热田勘探 需要钻到2500 3000米的深度 这就要求相应的较大的设备 三 成井要求严格 长期在高温和较大的压力下工作的地热井 高温高速汽流将套管内壁上的水膜全部移去 毫无保护的套管内壁被气流所携带的酸 硫化氢以及其他腐蚀气体所腐蚀 另外来自地层中的细砂象磨料一样对套管进行磨损 这种综合作用使套管损坏很快 如图8 5所示 云南国土资源职业学院 图8 5套管磨蚀示意图 套管 接头 套管 滤管 云南国土资源职业学院 四 其他特点钻进方法 直井 首先采用泥浆开钻 下完表层套管后 改为空气钻进以提高效率 深部硬岩采用潜孔锤或使用金刚石金面钻头钻进 斜井则利用 戴纳钻 钻进 钻头 在硬岩层中使用全面钻头 镶嵌金刚石的 而在软岩中使用牙轮钻头 钻杆 使用热膨胀系数较小的合金钻杆 以免引起丝扣因受温度影响而脱扣 套管 为了避免高速蒸汽在套管内形成湍流 减少管子内的局部磨损 将套管的连接改为内平式接头 如图8 6所示 云南国土资源职业学院 井口装置 地热井钻进 井口装置是保证安全生产的重要设备 有了井口防喷装置 一旦发生井喷 使人们可以从容处理 不致破坏地热田 地热井钻进在钻高温地层时装有两个双防喷闸门 一个供放气用的管路和一个通泥浆的管路 通过循环泥浆可注入加重泥浆进行压井 这套设备安装在井台下面 井口防喷装置如图8 7所示 起下钻具 高温钻进 起下钻具要比低温起下钻具时间长的多 由于井下温度高 钻具一次下不到井底 只能下放一段循环一段泥浆 使井下温度与井口温度相差不要太多 否则会引起丝扣滑脱而发生事故 云南国土资源职业学院 图8 6内平对接接头 云南国土资源职业学院 图8 7井口防喷装置1一主动钻杆 2一平台 3一主动钻扦密封器 4一循环回路 5一液压防喷器 6一钻扦压头 7一密封压头 8一泥浆注入管路 9一阻塞管路 10一防喷排放管路 云南国土资源职业学院 五 地热钻进设备的特点足够提升能力 地热钻探是大口径钻探 所钻岩石多为坚硬 破碎 高温的岩石 钻头压力和回转力矩是钻探设备首先要考虑的因素 所以卷扬机应有足够提升能力 配大排量的泥浆泵 地热钻井循环泥浆 接触到高温地层后 立刻加热到沸点 有涌喷的危险 且高温对钻头的影响也很大 泥浆本身性质也起变化 以致井壁发生坍塌等 为能较安全地控制井内温度 必须配有泥浆冷却装置的大排量泥浆泵 有防喷装置 为保证钻探过程中 由于井内状态急剧变化而产生的热水或热汽涌喷 需耐热防喷设备 云南国土资源职业学院 图8 8地热回转钻机 云南国土资源职业学院 第三节地热井钻进有关问题在钻进工艺上遇到的新问题归纳起来是两大方面 热和腐蚀 当前地热钻井与热斗争主要通过泥浆 在设备和工具上虽作了一些工作 但没有得到彻底解决 在国内热田勘探中 前一段事故很多 曾造成人身和地热田的损失 现在 把平衡钻进原理创造性地运用于热田勘探 取得了有效的成果 在防腐方面新西兰