地热钻探技术规程

ICS 点击此处添加 ICS 号 点击此处添加中国标准文献分类号 DZ 中华人民共和国 地质矿产 行业标准 XX T XXXXX XXXX 地热钻探技术规程 Geothermal drilling regulations 点击此处添加与国际标准一致性程度的标识 征求意见稿 2011 8 30 XXXX XX XX 发布XXXX XX XX 实施 中华人民共和国国土资源部 发 布 XX T XXXXX XXXX I XX T XXXXX XXXX II 目 次 前言 VI 1 范围 1 2 规范性引用文件 1 3 术语与定义 1 4 总则 3 5 地热井类型及井身结构 4 5 1 地热井类型 4 5 2 地热井井身结构 4 6 地热钻井工程设计 5 6 1 钻井设计基本原则 5 6 2 钻井设计基本要求 5 6 3 钻井设计内容 5 7 钻井设备的选择 8 7 1 钻机的选择 8 7 2 泥浆泵的选择 8 7 3 井架与平台的选择 8 7 4 钻井液固控系统的选择 8 7 5 其他附属装置 8 8 钻前准备 9 8 1 井场修建与布置 9 8 2 设备安装 9 8 3 机具与材料准备 10 8 4 检查与验收 11 9 地热井钻进方法选择 11 9 1 钻进方法分类 11 9 2 钻进方法选择 12 10 全面钻进 13 10 1 钻具组合一般要求 13 10 2 牙轮钻头钻进 14 10 3 刮刀 翼状 钻头钻进 15 10 4 PDC 钻头钻进 16 10 5 气动潜孔锤钻进 17 10 6 钢丝绳冲击钻进 17 XX T XXXXX XXXX III 10 7 液动潜孔锤全面钻进 17 10 8 喷射钻井 18 10 9 反循环钻进工艺 19 11 取心钻进 19 11 1 地热井取心钻进 19 11 2 地热井取心方法选择 19 11 3 单回次取心钻进 20 12 扩孔钻进 21 12 1 合金钻头扩孔钻进 21 12 2 牙轮钻头扩孔钻进 21 12 3 潜孔锤扩孔钻进 21 13 地热井钻进特殊操作要求 21 13 1 防斜操作要求 21 13 2 划眼作业要求 22 13 3 录井作业要求 22 13 4 井控要求 23 13 5 钻遇特殊地层操作要求 23 13 6 预防井喷操作要求 23 13 7 防止井漏操作要求 23 13 8 高温钻井操作要求 24 14 定向井钻进 24 14 1 定向井应用范围 24 14 2 定向井井身轨道的确定 24 14 3 定向井施工 25 14 4 定向钻井施工安全措施 29 15 冲洗介质 29 15 1 冲洗介质类型与适用性 29 15 2 钻井液配制 31 15 3 钻井液管理与维护 32 15 4 钻孔护壁与堵漏 33 16 成井工艺 34 16 1 物探测井 34 16 2 划眼 35 16 3 破壁 35 16 4 冲孔换浆 35 16 5 下管 35 16 6 填砾与止水 36 16 7 固井 36 16 8 洗井 36 16 9 抽水试验 37 XX T XXXXX XXXX IV 17 压裂增水 37 17 1 压裂增水适用条件 37 17 2 压裂增水设备及机具 37 17 3 压裂施工 39 17 4 压裂操作要求 39 17 5 安全措施 40 18 常见井内事故预防与处理 41 18 1 卡钻事故的预防和处理 41 18 2 钻具事故的预防与处理 42 18 3 套 井 管事故的预防和处理 43 18 4 孔内落物事故的预防和处理 44 18 5 测井事故的预防和处理 44 18 6 填砾堵塞事故的处理 45 18 7 井喷和有害气体预防措施 45 19 地热井修复 46 19 1 涌砂探查与修复 46 19 2 水量减小原因及修复 46 19 3 井管破裂类型及处理 47 19 4 井内落物处理 47 20 健康 安全与环境管理 48 20 1 健康管理 48 20 2 安全管理 48 20 3 环境保护 51 21 地热井工程质量 52 21 1 工程质量指标与要求 52 21 2 地热井工程质量保证措施 55 22 工程技术报告与资料归档 58 22 1 工程技术报告 58 22 2 资料归档 59 附录 A 资料性附录 地热钻探工程技术报告编写提纲 60 附录 B 资料性附录 钻井液处理剂 63 附录 C 资料性附录 地热定向井轨道设计 66 附录 D 资料性附录 国产三牙轮钻头 69 附录 E 资料性附录 钻探设计用表 70 XX T XXXXX XXXX V 前 言 本规程以现代地热钻探理论为基础 结合实践经验和成熟的钻探新技术 新方法 依据 GB T 1 1 2009 制定 本规程共分 22 章 5 个资料性附录 本规程由中国地质调查局提出 本规程由国土资源部归口 本规程起草单位 中国地质调查局水文地质环境地质调查中心 天津地热勘查开发设计院 北京 市地热研究院 河南第二水文地质工程地质大队 中国地质科学院勘探技术研究所 山西省第三地质 工程勘察院 本规程主要起草人 郑继天 李炳平 鲍卫和 马忠平 李振杰 彭新明 卢予北 孙建华 孙 智杰 康志鸿 叶成明 李小杰 关晓琳 XX T XXXXX XXXX 1 地热钻探技术规程 1 范围 本规程规定了地热井类型 钻井设备选择 钻井工艺 成井工艺 工程质量 安全文明施工及环 境保护等技术工作要求及有关工艺操作要点 可作为地热井钻探设计 施工 管理等各项工作的依据 本规程适用于水热型地热资源钻探工作 不适用于干热岩型 岩浆型地热资源和浅层地温地热资 源的钻探工作 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的 凡是注日期的引用文件 仅所注日期的版本适用于本 文件 凡是不注日期的引用文件 其最新版本 包括所有的修改单 适用于本文件 GB T 11615 2010 地热资源地质勘查规范 GB T 5005 钻井液材料规范 GB 50194 建设工程施工现场供用电安全规范 GB 6067 起重机械安全规定 GB 6722 爆破安全规程 AQ 2004 地质勘探安全规程 AQ T 9006 企业安全生产标准化基本规范 DZ T 0008 水文水井钻探用钻柱特种接头 DZ T 0055 水文水井钻探用硬质合金钻头 DZ T 0056 水文水井钻探用三牙轮钻头 DZ T 0106 水文水井钻探用套管 岩芯管 取粉管螺纹 DZ T 0107 水文水井钻探用钻杆 DZ T 0108 水文水井钻探管材 DZ T 0109 水文水井钻探用钻铤 DZ T 0227 地质岩心钻探规程 DZ T xxxx 水文水井地质钻探规程 SY T 5964 钻井井控装置组合配套安装调试与维护 3 术语与定义 下列术语和定义适用于本规程 XX T XXXXX XXXX 2 3 1 水热型地热资源 geothermal resource of hydrothermal type 以蒸气为主的地热资源和以液态为主的地热资源 3 2 地热钻井 geothermal well drilling 用于地热蒸气和地热水的钻井 是勘探 开采地热流体必须的手段 3 3 地热井成井 well completion 又称完井 指钻孔达到了预定深度和预期的目的而结束钻进 成井有几种方式 裸眼完井 衬管 完井 射孔套管完井等 3 4 井身结构 drill hole structure 钻孔结构要素 包括开孔直径 终孔直径 换径次数及各孔段换径的直径 深度以及下入套管的 直径和深度的设计等 3 5 套管程序 casing program 一口井的套管层数 下入深度和各层套管的直径 相应各井段的井眼直径和管外的水泥返深 3 6 表层套管 surface casing 为防止井眼上部疏松地层坍塌和污染饮用水源及上部流体的侵入 并为安装井口防喷装置等而下 的套管 3 7 技术套管 intermediate pipe 隔离不同地层孔隙压力层系或易塌 易漏等复杂地层所下的套管 可以是一层 两层或多层 3 8 尾管 liner 顶端不延伸至井口的套管 3 9 地热井防喷器 blowout preventer 地热钻探时安装在井口套管上 用来控制高温 高压水 汽层和防止井喷事故的装置 3 10 XX T XXXXX XXXX 3 钻井液处理系统 drilling fluidtreating system 用以控制钻井液中固相含量的装置 包括振动筛 除砂器 除泥器 离心机和搅拌器等 3 11 划眼 redressing 在已钻井眼内 边循环边旋转下放 上提 钻具的过程 3 12 固井 well cementing 在井眼内按设计要求下入套管柱 并在套管柱与井壁形成的环状空间注入水泥浆使之固结在一起 的工艺过程 3 13 岩心收获率 core recovery 实际取出岩心长与该次取心进尺之比的百分数 3 14 方入 kelly in 在补心面以下的方钻杆长度 3 15 树心 core shaping 取心钻头下到井底后以轻钻压慢转速钻进 使井底地层与钻头形状完全吻合 并钻进 0 15m 0 30m以形成岩心的阶段 3 16 割心 core cutting 取心钻进达到预定长度 把岩心柱从钻头底部割断的作业 4 总则 4 1 地热钻井应在充分搜集利用已有资料和进行遥感解译 地面地质 地球化学 地球物理勘查工作 的基础上进行 4 2 地热勘查钻井应按照勘探开采结合的原则进行布置和施工 地热勘查孔有条件成井的 应按地热 生产钻井技术要求成井 完井后转为生产井利用 地热生产井应按地质勘查孔的技术要求进行钻井施 工 取全取准各项钻井地质及地热参数资料 做好地质编录 为地热田地质研究和资源开发与保护提 供地质资料 4 3 勘探井口径应满足取样测井以及完井后安装抽水试验设备要求 勘探开采结合井还应满足生产井 设计抽水量及止水填料的要求 XX T XXXXX XXXX 4 4 4 勘探井在钻进过程中和完井后应进行地球物理测井 一般井段应做井径 井斜 电阻率 自然电 位 自然伽马 井温和井底温度等项目 4 5 地热生产井应在充分掌握地热资源埋藏条件及区域地质条件 编制 地热钻井工程设计 后 再 施工 5 地热井类型及井身结构 5 1 地热井类型 地热井类型见表1 表 1 地热井类型 分类类型特 点 及 用 途 裂隙岩溶型热储赋存于基岩裂隙 溶隙中的地下热水 按热储分类 孔隙型热储赋存于新近地层孔隙中的地下热水 普查孔 井 施工中要采取热水样品 蒸汽样品 测量低温和压力等 勘探孔 井 施工中要采取热水样品 蒸汽样品 测量低温和压力等 生产井 深度按照热储层埋藏深度确定 取得可供发电或其它工业利 用的一定数量的热水和蒸汽 采用油井套管程序和完井方法 按功能分类 回灌井 与生产井配对的 姊妹井 口径与套管程序按回灌量选定 钻孔结构 力求简化 高温地热井温度 150 C 主要用于发电 烘干 采暖等 中温地热井温度在 90 150 C 主要用于发电 烘干 采暖等 按温度分类 低温地热井温度在 25 90 C 主要用于洗浴 温室 养殖等 5 2 地热井井身结构 常用地热井井身结构见表2 表 2 常用地热井井身结构 钻进钻孔直径 mm下入套管 mm 一开 444 5 17 in 339 7 mm 13 in 二开 311 1 12 in 244 5 mm 9 in 三开 215 9 8 in 177 8 mm 7 in 四开 152 6 in 裸眼或下入过滤管 注 1 一开 一口井从井深为零开始钻进 称第一次开钻 简称一开 2 二开 表层套管固井以后再开钻 称第二次开钻 简称二开 3 三开 技术套管固井以后再开钻 称第三次开钻 简称三开 若技术套管有两层则以下钻进称为四开 4 地热完井的井径不宜小于152 mm 6 in 6 地热钻井工程设计 XX T XXXXX XXXX 5 6 1 钻井设计基本原则 6 1 1 地热钻井工程设计 应在施工单位总工程师的主持下 由地质 钻探技术人员共同编制 经 单位内部审核后上报政府国土资源主管部门 经专家评审合格 由主管部门批准后方可实施 6 1 2 在地热钻探施工的全过程中 要始终贯彻 优质 高效 低耗 安全 和 质量第一 的原则 推广应用技术成熟的钻探新设备 新方法 新工艺 提高经济效益 6 1 3 钻井设计必须符合国家及政府有关机构的要求和规定 保证钻井设计的合法性原则 6 1 4 钻井设计既要重视井下安全也要重视地面安全 把安全第一的原则贯彻到整个设计中 6 1 5 钻井设计要体现低成本原则 设计前应认真分析各种资料 尽量简化井身结构 选用先进工具 和设备 采用先进工艺技术保证钻井质量 提高钻井速度 降低钻井成本 6 2 钻井设计基本要求 6 2 1 以地质资料为主要依据 6 2 2 以井场调查资料和相邻井的钻井资料为依据 井场包括自然环境 地形地貌 交通和土壤情况等 相邻井钻井资料包括井史 井身结构 钻井 液密度 钻井事故及复杂情况处理 钻头钻具使用 井斜 钻井时效 机械钻速以及施工总结等内容 6 2 3 钻井设计应根据钻井深度和负荷合理选择钻机装备 施工最大负荷应低于钻机最大额定负荷的 80 6 2 4 钻井平台高度必须满足安装井控装置的要求 井控系统最大额定压力必须大于预测的最大井口 压力的 20 6 2 5 所设计的井身结构根据完井直径要求 并应充分满足钻井 成井出水需要以及获取参数的需要 6 2 6 要充分考虑到出现漏 涌 塌 卡等复杂情况的处理作业需要 须用套管封闭复杂地层井段时 套管程序设计应留有储备和余地 6 2 7 设计钻井液密度 必须大于地层孔隙压力当量密度 小于地层破裂压力当量密度 并保证井眼 系统压力平衡 6 2 8 井内钻井液液柱压力和地层压力之间的压差不宜过大 6 2 9 如果地质资料证实有浅层气体 应设计套管坐于浅气层的顶部 安装好井口控制系统方能开钻 6 2 10 采用的钻井工艺技术应有利于保护热储层 避免或减少对含水目的层的污染 6 2 11 钻井设计时 应优先使用环保装备和材料 注意环境保护 6 2 12 遵守合同或协议的约定 并符合相应的规程规范 6 2 13 在钻井施工中 如发现设计与实际情况不符时 应及时进行修订或补充 出具钻井设计变更 书报主管部门批准 6 2 14 钻井设计中有关内容应尽量以图表形式阐述 见附录 E 6 3 钻井设计内容 XX T XXXXX XXXX 6 6 3 1 前言 6 3 1 1 项目背景 项目来源 地理位置及交通位置气象等情况 6 3 1 2 设计编写依据 相关标准及规范 可行性论证报告等相关技术成果及资料 6 3 1 3 钻井目的 任务 一般应包括的内容 取全 取准目的热储层及其盖层的岩样 查明该井对 应的地层结构 地质构造 岩性 地温变化 热储的渗透性 地热流体压力及其物理性质和化学组分 了解盖层的保温隔热条件和地热资源储层的开采技术条件 查明热储的压力 水位 温度 流量和地 热流体水质 按规范或合同要求做好该井的水文地质工作 查明地热地质条件 取得有代表性的计算 参数用以评价地热资源等 开采地热能源等 6 3 2 设计井地热地质条件 地热地质条件 地质构造概况 地层概况 钻遇地层预测表 目的热储层特征预测 预测水温 水量 6 3 3 地热井基本数据 钻井编号 钻井类型 井口坐标 海拔 设计井深 设计目的层 完井方法 滤水管完井 裸眼 成井或射孔成井 6 3 4 钻井设备及场地 钻井主要设备和技术性能 高温高压地热井井控装置 施工场地面积 水源和电力要求 三通一 平要求 设备安装及钻前要求 6 3 5 井身结构和套管程序 各井段钻井和套管直径 套管壁厚钢级技术性能要求 孔隙型地层过滤器中心管孔隙度 缠丝间 距要求 射孔成井的射孔孔径 射孔孔密等技术要求 表层套管下入深度 口径 井壁管 滤水管直径及深度 裸眼成井井段 6 3 6 地热钻井质量 包括井斜要求 井深误差 固井质量要求 井径扩大率 水平位移等 6 3 7 资料采集要求 6 3 7 1 岩屑录井记录岩屑录井井段和间距 进行岩性定名 岩性描述 确定分层深度 接近下管层 位要加密捞取 以准确判断地层 地层熟悉或商业井可减少捞样 改为捞样地质观察 6 3 7 2 钻时录井要准确记录井深和钻到时间 单位为 min m 汇总钻速数据以辅助判断地层并 分析调整钻进工艺和钻井参数 6 3 7 3 钻井取心及井壁取心时 满足取心井段 取心进尺 岩心直径和采取率要求 设计井壁取心 井段 取心次数及取心收获率 6 3 7 4 地球物理测井要求 XX T XXXXX XXXX 7 地热钻井在完钻后和下管前 应进行地球物理测井 明确各井段测井要求 一般测井比例尺 1 500 测井项目如下 a 孔隙型地层 标准测井项目 2 5 m 底部梯度电极视电阻率 0 4 m 电位电阻率 自然电位 综合测井项目 补偿声波 自然伽马 双感应双侧向 井斜 连续测温 b 裂隙型地层 标准测井项目 2 5 m 底部梯度电极视电阻率 0 4 m 电位电阻率 自然电位 综合测井项目 补偿声波 自然伽马 双感应双侧向 井斜 连续测温 6 3 7 5 抽水试验要求 抽水试验包括降压实验 放喷实验 进行三个落程降深实验 6 3 7 6 回灌实验要求 通过回灌实验取得回灌量 回灌温度 水位 压力等参数 6 3 8 钻井工艺 各井段钻进方法 钻头类型 钻具组合 钻进参数和技术要求 取心井段取心方法 取心工具的 配备 使用及操作 6 3 9 钻井循环介质 各井段钻井循环介质类型 性能要求 维护与管理 防漏堵漏措施 井控措施 储层保护措施 根据钻井循环介质显示情况分析并记录温度 井漏 气侵 井涌 井喷情况 6 3 10 重点要求与事故预防措施 根据设计井地层预测和以往工作经验 对各井段施工重点提出要求 对主要井内事故及复杂情况 提出预防与处理措施 6 3 11 成井工艺 6 3 11 1 基岩裂隙型成井工艺 各层套管串结构和下入方法 固井方法和要求 洗井方法和要求 6 3 11 2 浅井孔隙型成井工艺 孔隙型大口径井破壁 下管 填砾 止水 洗井要求 6 3 11 3 深井孔隙型滤水管成井工艺 表层套管 泵室管 下管固井要求 滤水管串止水和固井要求 洗井方法 6 3 11 4 深井孔隙型射孔方法成井工艺 除下管 固井 洗井要求外 还有射孔深度位置 射孔孔径 孔密要求 6 3 12 完井井口装置和钻井交付 6 3 12 1 完井井口装置要求 XX T XXXXX XXXX 8 6 3 12 2 钻井交付 6 3 13 质量安全环保要求和措施 提出在钻井 成井过程中质量安全环保要求和措施 6 3 14 施工进度计划 根据施工工序和工作内容做出进度计划 6 3 15 成本预算 根据预测地层情况 选用钻探设备和钻进方法 依据施工工期和能耗材料消耗情况做出成本预算 7 钻井设备的选择 7 1 钻机的选择 地热井钻机主要根据地质情况 钻进工艺方法和设计井身结构等条件 结合实际设备状况进行选 择和配套使用 一般选用石油或水文水井钻机 选用的原则最大提升载荷不能超过钻机大钩最大钩载 的80 7 2 泥浆泵的选择 钻井泵的型号应根据钻机的类型 钻井工艺结合井身结构选择 泵压 泵量应满足钻井液循环要 求 7 3 井架与平台的选择 应根据钻机的类型 地热井的类型 开孔直径等选择井架与平台 7 4 钻井液固控系统的选择 钻井液固控系统的选择应根据钻机的类型 钻井泵的型号等确定 7 5 其他附属装置 7 5 1 主要动力的选择 主要动力的选择应根据钻机 钻井泵的型号来确定 满足钻机 钻井泵动力要求 7 5 2 空压机的选择 空压机主要根据所需风量及风压来合理选择 空压机的主要规格性能应满足地热井施工及洗井使 用 7 5 3 发电机的选择 XX T XXXXX XXXX 9 发电机的选择应根据各类型钻机及主要设备的用电量来确定 现场常用发电机组应满足主要设备 用电需要 7 5 4 井口防喷器的选择 井口防喷器的选择 应根据预期井口压力及表层套管的尺寸来确定 8 钻前准备 8 1 井场修建与布置 8 1 1 井场修建 8 1 1 1 场地的大小应满足钻井设备的安装要求 8 1 1 2 场地的大小还应满足电测井 固井 压裂等阶段性作业设备 设施的布置 安装基本要求 8 1 1 3 施工场地形状及面积 应能满足各类井管 钻具 泥浆材料 辅助设备安装的占地要求 8 1 1 4 井场地基应平整 坚固 稳定 适用 钻塔 井架 底座的填方部分 不得超过塔基面积的 1 4 8 1 1 5 在山坡修筑井场地基 岩石坚固稳定时 坡度应小于 80 地层松散不稳定时 坡度应小 于 45 8 1 1 6 井场周围应设置防洪排水措施 在山谷 河沟 地势低洼地带或雨季施工时 井场地基周围 应修筑拦水坝 修建防洪设施 8 1 1 7 井场地基修建时 应保证钻孔边缘距地下动力电缆线路 高压输气管道等水平距离大于 5m 距地下通讯电缆 构筑物 给排水管道等水平距离大于 2m 8 1 1 8 井场地基修建时 要确保井架在安装 起落 过程中或工作工况时 井架主体及附属的绷绳 避雷器等设施与场地过空的高压输电线的安全距离符合 AQ 2004 要求 8 1 1 9 进出井场的道路及井场内地基必须坚固 能保证重载车辆 大吨位吊车的安全通行与作业 8 1 2 井场布置 8 1 2 1 钻探主体设备的布置应以确定的孔位中心为基准 进行合理的就位与安装 8 1 2 2 附属设备布置应以紧凑 整齐 便于维修维护 安全操作为原则 8 1 2 3 工作场地布置应符合安全施工 文明施工及环保等要求 8 1 2 4 泥浆地面循环槽应有足够的长度 较小的坡度 各级沉淀坑设置在拐弯处并方便捞取沉砂 泥浆池的容量除应满足钻井施工中的正常循环外 还能足以容纳固井作业时 因打入前置液 水泥浆 液及顶替液而排出的孔内泥浆 8 2 设备安装 8 2 1 井 塔 架安装 8 2 1 1 井 塔 架的安装 应符合相关的技术规范要求 8 2 1 2 井 塔 架附属设施的安装 应符合相关的安全规范 技术规范要求 XX T XXXXX XXXX 10 8 2 1 3 钻架的起落作业 应有专人指挥 各岗人员必须按指令操作 在钻塔的拆安过程中 塔上 塔下作业人员 应默契配合 相互照应 严禁违章作业 8 2 2 钻机安装 8 2 2 1 应按照确定的井位以及钻机各部分的安装顺序进行安装 8 2 2 2 钻机及井架安装完毕 调整对正孔位后 应紧固各个部位的链接螺丝 锁紧支腿螺母 调紧 并锁住绷绳调整花篮 8 2 2 3 钻机安装完毕 应进行试运转检测 若无异常 方可开钻 开钻前 应对各部位的连接螺丝 螺栓再检查 紧固一遍 8 2 3 循环系统安装 8 2 3 1 泥浆循环管线的安装 应满足钻井施工各种工况下的作业工序 流量及压力要求 8 2 3 2 上浆灌 泥浆搅拌罐 喷射加料斗 振动筛等固控装置的布置与安装 应以方便泥浆配制 有利于泥浆泵供液及除泥 除砂 运砂为宜 8 2 4 安全设施安装 8 2 4 1 井场安全设施包括 避雷器 绷绳 皮带防护罩 泥浆池护栏 动力机灭火罩及安全标识 标牌等 8 2 4 2 安全设施的安装 必须符合安装安全规范 确保齐全 有效 8 2 4 3 对井场的安全设施 设备 安全员必须对其有效性进行经常性的检查 并督促责任者及时整 改 8 2 5 电气设备安装 8 2 5 1 用电装备 控制开关 连接线路的布置及技术参数 应完全满足钻井施工要求 并有一定的 能力储备 8 2 5 2 电气设备的安装 必须符合相关的技术规范和安全规范 8 2 5 3 对井场电气设备 设施 专业电工必须对其安全性 可靠性 进行经常性的检查 8 3 机具与材料准备 8 3 1 机具准备 8 3 1 1 钻井机具 根据钻孔结构设计 热储层岩层特征 钻进技术要求以及采用的钻井工艺 准备好各个口径的牙 轮钻具 筒状取芯钻具 气举反循环钻具 空气潜孔锤钻具等 8 3 1 2 下管工具 根据井管的种类 连接方式 段长 总重量等 准备不同种类的吊具 卡具 拧管工具 浮力板 及多轮游车等 8 3 1 3 固井工具 XX T XXXXX XXXX 11 根据钻孔结构设计 固井止水位置 止水段长 采用的止水方法 准备好固井水泥头 井底单向 灌注器 止水托盘 扫盘钻具等 8 3 2 材料准备 8 3 2 1 泥浆材料 根据钻孔施工技术要求和热储层保护方案 备足基浆材料 各种化学添加剂 热储层暂堵剂等 8 3 2 2 固井材料 根据固井止水工艺和质量要求 订购固井水泥及其相应的添加剂 8 3 2 3 研磨材料 根据钻孔的设计口径 各口径钻进工作量 岩层的可钻性等情况 选择 购置各种规格 不同种 类的钻头 准备适量的用于修复钻头 加工特殊钻头的各种硬质合金 复合片胎块 球齿合金等 准备适量的用于加工钻铤扶正器 扩孔器等特殊工具的研磨材料 8 4 检查与验收 8 4 1 技术检查 对施工井场的主体钻井设备 附属设备 按照专业安装技术要求 进行全面检查 8 4 2 安全检查 对施工井场的所有安全设施及装备 按安全规范要求 进行全面检查 8 4 3 环保检查 对施工井场的废渣处理与堆放 废浆处理方案与布置的合理性 堆放场地的容量等 进行全面检 查 8 4 4 验收组织单位 由工程建设方 业主 或建设方授权的本工程监理机构 组织开钻前的验收工作 8 4 5 验收人员组成 建设方 监理方 施工方管理部门以及施工方项目部相关负责人 技术管理人员及安全管理人员 8 4 6 验收整改程序 施工方项目部自行组织检验并进行整改 施工方组织初步验收并进行整改 建设方 业主 或 建设方授权的本工程监理机构进行验收 施工方按验收意见进行整改 通过 三方 钻前最终验 收 XX T XXXXX XXXX 12 8 4 7 签发工程开工令 由建设方 业主 或建设方授权的本工程监理机构 签发工程开工通知书 9 地热井钻进方法选择 9 1 钻进方法分类 9 1 1 取心钻进 取心钻进主要有普通硬质合金钻进 针状硬质合金钻进 金刚石复合片钻进 金刚石钻进和液动 冲击回转钻进等方法 9 1 2 全面钻进 全面钻进主要有冲击钻进 合金刮刀钻头钻进 牙轮钻进 气动潜孔锤正 反 循环钻进 气举 反循环钻进 泵吸反循环钻进 液动冲击回转钻进 喷射钻进等方法 9 1 3 扩孔钻进 主要有潜孔锤扩孔钻进 合金钻头扩孔钻进 牙轮钻头扩孔钻进等方法 9 2 钻进方法选择 根据地层岩性 技术要求 设备及施工条件等因素 确定钻进方法和选用钻具 一般可参照表3综 合考虑 一开钻进时 对于卵漂石地区 可选用钢丝绳冲击钻进 对于开孔见基岩 可选用潜孔锤冲 击回转钻进 扩孔钻进 二开以后 一般采用全面钻进或按照钻孔 井 设计要求进行取心钻进 表 3 钻进方法选择 选 用 方 法适 用 范 围优 点 普通硬质 合金钻进 第四系松软地层及致密 完整可钻性 6 级以下基 岩 钻头加工容易 成本较低 钻进 中操作简便 容易掌握 针状硬质 合金钻进 硬且研磨性强 裂隙发育 可钻性 6 级 8 级的 岩层 钻进过程中针状合金胎块不断磨 损 而出露的针状合金切削刃面 积不变 为自磨式钻头 金刚石复 合片钻进 软至中硬 可钻性 4 级 8 级 岩层 钻速高 钻头寿命长 取芯率高 所需钻压小 孔斜小 钻孔质量 高 金刚石钻进 孕镶金刚石钻头适用于可钻性 5 级 12 级岩层 天然表镶金刚石钻头适用于可钻性 4 级 10 级岩 层 钻进效率高 钻孔质量高 劳动 强度低 钻探成本较低 液动冲击 回转钻进 取 心 钻 进 潜孔锤钻进 硬质合金冲击回转钻进适用于可钻性 5 级 6 级 和部分 7 级的岩层 金刚石冲击回转钻进适用于 可钻性 6 级 12 级坚硬致密地层 提高钻进效率 减轻岩芯堵塞 缓解硬岩中钻头 打滑 问题 全 面 钻 进 冲 击 钻 进 钢丝绳冲 击钻进 第四系砂土 漂砾 卵砾石层及风化破碎基岩 大口径 一般 200mm 以上 钻孔深度一般不超过 300m 设备 钻具简单 成本低 在砂 土 卵砾石层浅孔钻进有良好效 果 XX T XXXXX XXXX 13 冲击反循 环钻进 刮刀 钻头钻进 第四系松软地层及中硬以下较致密 完整基岩钻 进 不适用卵砾石层及破碎地层 钻头加工容易 成本较低 牙轮钻进 第四系松软地层及完整 破碎 致密 研磨性岩 石及卵砾石层 常用于不取芯钻进 适用范围广 效率高 尤其在卵 砾石及破碎地层钻进较其他回转 钻进效果更好 PDC 钻头钻进软至中硬岩层 PDC 钻头采用低钻压 高转速获 得较高的钻速 可与螺杆钻具 涡轮钻具配合应用 气动潜孔锤正 反 循环钻 进 基岩及第四系胶结 半胶结地层和卵 砾石层钻 进 尤其适用于缺水或供水困难地区 具有冲击和回转双重碎岩作用 孔底岩石受压小 钻效高 且不 污染含水层 成井后洗井容易 气动潜孔锤 跟管钻进 含有漂石 卵砾石不稳定第四系覆盖层 厚度一 般 50m 以潜孔锤破碎岩石 钻头超前钻 进 套管随后紧跟 对易坍塌的 卵砾石地层极为有效 气举反循环 钻进 第四系砂土 砂粒层以及各类稳定性较好的基岩 钻进 孔深 10 m 后使用 超过 50 m 后效果更 佳 从理论上没有钻进深度限止 须保证充足施 工用水 钻井液上返速度快 洗孔彻底 孔内干净 钻进效率高 成井后 洗井容易 对含水层没有淤塞作 用 泵吸反循环 钻进 第四系地层浅孔 大口径孔钻进 一般孔深 100 m 须保证充足的施工用水 砾径超过钻 杆内径的卵石层不宜使用此方法钻进 钻井液上返速度快 洗孔彻底 钻效高 钻进安全 成本低 液动冲击 回转钻进 坚硬岩层钻进 常规钻孔口径 具有冲击和回转双重碎岩作用 可以使用泥浆护孔 不受水位限 制 能在深孔钻进 泡沫钻进 地层自稳性较好的热储层 漏失地层 高温地层 钻进 特别适用于地层较硬 高温 低 压及漏失同时存在的地层 泡沫 适宜在缺水地区 寒冻地区施工 喷射钻井 对机泵条件要求较高 泵压不宜低于 13MPa 能有效克服泥页岩地层糊钻 泥 包钻头 能大幅度提高软 中硬 地层钻井效率 合金钻头 扩孔钻进 黏土 砂土层 卵砾石 同合金刮刀钻头全面钻进 牙轮钻头 扩孔钻进 砂土层 砾 卵 漂石地层及基岩地层 同牙轮钻头全面钻进 扩 孔 钻 进 潜孔锤扩 孔钻进 基岩地层同潜孔锤正循环全面钻进 10 全面钻进 10 1 钻具组合一般要求 钻进中常用钻具组合见表4 表 4 常用钻具组合 XX T XXXXX XXXX 14 钻头直径 mm钻 具 组 合 444 5 钻头 203mm钻铤 177 8mm钻铤 127mm钻杆 311 1 钻头 203mm钻铤 177 8mm钻铤 127mm钻杆 或钻头 177 8mm钻铤 159 或146 mm钻铤 127mm钻杆 241 3 钻头 165mm 或 177 8mm 钻铤 159 或146 mm钻铤 127mm钻杆 或钻头 159 或146 mm钻铤 127mm钻杆 88 9mm钻杆 215 9 钻头 159 或146 mm钻铤 127mm钻杆 88 9mm钻杆 152 4 钻头 121mm钻铤 88 9mm钻杆 10 2 牙轮钻头钻进 10 2 1 钻头选择 应根据地层岩性合理选用钻头类型 钻头结构类型见附录D 一般在上部松软地层 可钻性级值小 于5级 可选用铣齿钻头 在深井段地层 可钻性级值大于5 可选用镶齿钻头 在易井斜地层 选用牙轮偏移量小 无保径齿及齿多而短的牙轮钻头 10 2 2 钻进参数选择 10 2 2 1 钻压达到所钻岩石的破碎强度值为宜 并结合设备能力和钻具强度等安全因素合理选择 按钻头直径单位长度所需压力计算 在中硬以上较硬岩层中钻进宜采用 3 kN cm 4kN cm 在中硬以 下较软地层中钻进可采用 1 kN cm 3kN cm 10 2 2 2 钻头外缘回转线速度以 0 8m s 1 5m s 为宜 遇卵砾石层或严重破碎地层可降低到 0 6m s 地层完整 硬度较低 钻孔较浅 用常规口径钻进的转速为 70 r min 200r min 大口径为 30 r min 60r min 10 2 2 3 泵量以满足钻井液上返速度 0 1m s 0 5m s 为宜 条件允许时取大值 10 2 2 4 钻头接触井底后 在低钻压 低转速下 钻压 10 KN 30KN 转速 60r min 跑合 0 5h 以 上 造好井底形状后 方可逐步提高钻压和转速 10 2 2 5 应以钻头生产厂家推荐的钻压与转速的乘积为约束条件 不能同时使用最高钻压和最高转 速 10 2 2 6 做好钻速试验 即固定钻压 改变转速 或固定转速 改变钻压 使钻压和转速合理匹配 达到高钻速钻进 10 2 3 牙轮钻头空气正循环钻进 10 2 3 1 钻头的风道宜比钻井液水道大 2 倍 4 倍 并在管路中加装逆止阀和减震器 10 2 3 2 孔口必须安装密封导流装置 将孔内上返的气流和岩粉用管路引至下风口 15 m 外 并通过 水雾或布袋除尘 10 2 3 3 每回次钻进应在钻具下放至距孔底 2 m 3 m 处开始送风 慢速回转钻具至孔底 提钻前先 停止钻具回转 继续送风排渣 孔底干净后再停风提钻 XX T XXXXX XXXX 15 10 2 3 4 送风管路应安装压力表 风量表 温度计等 以便同原有钻进参数仪表配合判断孔内情况 10 2 3 5 钻进所需风量由上返风速要求确定 正常钻进上返风速需达到 15 m s 25 m s 才能保证排 渣顺畅 如地层含水排渣困难时 需注入泡沫剂辅助排渣 10 2 3 6 为了获得较大上返风速 应尽可能选用较大直径的钻杆 一般 150 mm 220 mm 口径钻孔选 用 89 mm 140 mm 钻杆 244 5 mm 311 1 mm 口径钻孔选用 114 mm 140mm 钻杆 10 2 4 使用操作要求 10 2 4 1 钻头的型号和尺寸应与所钻地层 孔径相适应 牙轮转动灵活 三个牙轮在转动时不得发 生相互咬死现象 水眼畅通 牙齿完好 焊缝无裂缝及缺陷 丝扣按规定扭矩上紧 10 2 4 2 下钻应平稳 控制遇阻吨位 遇阻不得硬压 10 2 4 3 下钻遇阻划眼 应记录井深 时间及划眼情况 以便判断遇阻原因 控制钻头工作时间 10 2 4 4 下钻距井底一个单根左右 应开泵 转动钻具 缓慢下放 严禁下到井底开泵 10 2 4 5 新钻头应磨合 0 5h 左右 逐渐增加到设计钻压 10 2 4 6 钻进中应随时分析岩性和钻头工作情况 及时调整钻井参数 10 2 4 7 加压钻进中 钻具需要停止转动时 应待指重表恢复原悬重后 摘开转盘离合器 10 2 4 8 应在最下一根钻铤之上适当位置加设 2 个 3 个扶正器 10 2 4 9 当钻速下降 钻进成本上升时应提钻检查 钻头起出后应进行分析 测量 如果不合理磨 损严重则该型钻头不适应所钻地层 应更换型号 10 2 4 10 钻头提出停用后 应填写标签 标明入井顺序 下入与提出时间 进尺等 标签宜放在钻 头内 对于尚可继续使用的钻头应涮洗干净 涂丝扣油 10 3 刮刀 翼状 钻头钻进 10 3 1 钻头的选择 根据地层情况 选择确定刮刀钻头镶焊的硬质合金或其它切削具的性能 不取心全面钻进的刮刀 钻头有双 两 翼 三翼 四翼 六翼等类型 另外还有头部为阶梯型的锥形钻头 矛式钻头 塔式 钻头等 一般刮刀钻头适用于可钻性1级 4级的松软岩层 三翼钻头可用于松软至中硬岩层钻进 四 翼钻头可用于中风化基岩或硬土层钻进 六翼钻头一般用于大口径表层钻进 镶齿刮刀钻头 金刚石 刮刀钻头可用于5级 7级的中硬岩层钻进 10 3 2 钻进参数选择 10 3 2 1 钻压 刮刀钻头的钻压以单位长度钻头直径的压力 N mm 表示 应根据岩石性质 钻孔口径 钻头类型 钻具组合等综合因素合理确定 一般可钻性1级 4级的岩石为120 N mm 160 N mm 5级 7级岩石为 150 N mm 200 N mm 10 3 2 2 转速 XX T XXXXX XXXX 16 根据岩石的可钻性和完整度以及钻头直径等条件确定 第四系松软地层 中软岩层钻进时钻头边 缘线速度1 4m s 1 7m s左右 硬土层钻进时钻头边缘线速度2 0m s 3 0m s左右 第四系卵砾石层 中硬岩层钻进时钻头边缘线速度1 0m s 2 2m s左右 一般转速为40 r min 150r min 硬度低 研 磨性小 完整 致密的岩石选用较大值 反之选用较小值 10 3 2 3 泵量 应根据钻孔口径 钻进速度及孔壁情况进行选择 一般600 L min 2500 L min 浅孔钻进时 环 空钻井液上返速度不超过3m s 深孔钻进时 环空钻井液上返速度不超过2m s 第四系流砂层 松散 层或破碎易塌岩层钻进时 环空上返速度可低至0 1m s 此时泵量150 L min 600 L min左右 10 3 3 使用操作要求 10 3 3 1 钻进时应使用钻铤加压 钻铤总质量应超正常钻压值的 30 10 3 3 2 注意检查钻头水眼畅通情况和钻头侧刃磨损情况 严禁使用不符合要求的钻头 10 3 3 3 保持钻井液性能良好 使孔内清洁 孔壁稳定 防止卡 埋钻事故发生 10 3 3 4 新钻头下井到底 以低钻压 低转速钻进 0 5m 后 再逐渐加到规定的钻压和转速钻进 10 3 3 5 接单根后下放钻具时 即可开泵 启动转盘 下放钻具到井底 逐渐加压钻进 10 3 3 6 在钻遇软硬交界面时 采用较小的钻压钻进 穿过交界面后再加到设计的钻压钻进 10 3 3 7 要求操作平稳 均匀送钻 严禁猛放猛压 防止蹩断刀片和钻斜 10 3 3 8 刀具崩刃 钻进卵砾石 破碎带时钻头在井底跳动 振动强烈造成切削刀具崩断 应调整 钻压 适当降低转速 及时清除井底大漂石 10 3 3 9 突发性蹩 跳钻时 应查明原因并进行有效处理后方可继续钻进 10 3 3 10 钻速低 成本上升时 应提钻检查 10 4 PDC 钻头钻进 10 4 1 钻头的选择 PDC钻头适用于地层可钻性级值小于5极软到中硬地层 不适合在破碎 软硬变换频繁以及硬地层 中使用 PDC 钻头适于高温钻井 适于较高转速 可达 400r min 适于配合动力钻具使用 10 4 2 钻进参数选择 10 4 2 1 钻压以 0 10 KN mm 0 49KN mm 钻头直径 为宜 10 4 2 2 转速以 60 r min 300r min 为宜 10 4 2 3 泵量以 600 L min 2500L min 为宜 条件允许时 尽可能采用大排量 10 4 2 4 应以厂家推荐的钻压与转速的乘积为约束条件 不能同时采用最高钻压和最高转速 10 4 3 使用操作要求 10 4 3 1 下钻要平稳 遇阻不能硬压 宜采用一冲 二通 三划眼的办法 如遇阻井段较长 应考 虑起钻换牙轮钻头划眼 XX T XXXXX XXXX 17 10 4 3 2 离井底一个单根时开泵循环冲洗 10 4 3 3 钻头接触井底后 应以低转速 50 r min 60r min 和低钻压 10 KN 20KN 钻进 0 3m 0 5m 井底造型 加压钻进时 注意扭矩变化 随时调整钻井参数 10 4 3 4 钻速试验完毕 即可正常钻进 钻进中要确保排量满足要求 钻遇泥岩井段时 钻速会明 显下降 此时可适当提高钻压 降低转速 若钻遇硬夹层发生轻微蹩钻现象时 可适当降低钻压 同 时降低钻速 等钻穿后再采用正常参数钻进 10 4 3 5 钻头使用到后期 PDC 切削齿的磨损大 可适当提高钻压以维持较高的机械钻速 10 4 3 6 送钻要均匀 防止跳钻和蹩钻 不能有超压 溜钻 顿钻等现象 10 4 3 7 根据钻速 扭矩和泵压的变化 分析判断井下钻头工况并确定合理起钻时间 10 4 3 8 在软地层钻进 必须具备足够的水力冲洗能量 10 4 3 9 应使用优质钻井液 10 4 3 10 遇到加压后 泵压升高 地层岩性变化不大 而机械钻速和转盘扭矩明显降低 有连续蹩 钻现象且没有进尺 应提钻检查 10 5 气动潜孔锤钻进 10 5 1 气动潜孔锤正循环钻进 按照 水文水井地质钻探规程 有关规定执行 10 5 2 潜孔锤空气泡沫钻进 按照 水文水井地质钻探规程 有关规定执行 10 5 3 气动潜孔锤反循环钻进 按照 水文水井地质钻探规程 有关规定执行 10 6 钢丝绳冲击钻进 按照 水文水井地质钻探规程 有关规定执行 10 7 液动潜孔锤全面钻进 10 7 1 液动潜孔锤及钻头选择 液动潜孔锤全面钻进适于钻进可钻性5级以上各种岩层 应根据孔深 孔径 岩石级别 岩石破碎 程度以及动力介质类型合理选择液动潜孔锤规格 型号 钻头一般可使用全面钻进球齿冲击钻头 牙 轮钻头或其它专用冲击钻头 10 7 2 液动潜孔锤附属装置 10 7 2 1 高压管路系统应使用耐压 8MPa 以上钢丝编织 两层或三层 的铠装式高压胶管 10 7 2 2 应安装孔底反射器 称储能器或液压波反射器 10 7 2 3 钻杆应安装密封胶圈 常用的有液压胀开式密封圈和拧接压缩式密封两种 10 7 3 钻进技术参数的选择 XX T XXXXX XXXX 18 10 7 3 1 泵压与泵量 不同外径的液动潜孔锤泥浆泵排量 压力见表5 表 5 液动潜孔锤工作参数 钻具外径 mm 钻孔直径 mm 工作排量 L min 工作压力 MPa 冲击功 J 冲击频率 Hz 127 132 158200 5502 0 5 0100 3507 15 146 165 190600 8002 0 5 0 150 350 7 15 165 200 216600 10002 0 5 0450 6005 12 178 215 245800 12002 0 5 0450 6005 12 254 311 3751000 22002 0 6 0500 9504 10 10 7 3 2 转速 钻头转速应根据潜孔锤频率 钻头类型与直径 地层情况合理选择 一般在30r min 60r min 硬岩或强研磨性岩石 转速一般30r min 45r min为宜 对于裂隙发育的岩层和软塑性岩石 转速可 选用120r min 170r min 深井采用冲击回转钻进时 一般采用钻机的最低转速 10 7 3 3 钻压 使用全面钻进球齿冲击钻头时 一般情况下直径 152mm左右的钻头8 KN 30KN 直径 216mm左右 的钻头12 KN 40KN 直径 311mm左右的钻头15 KN 60KN 采用牙轮钻头时 应选用常规回转钻进钻压的1 5 1 2左右 10 7 4 钻进操作要求 10 7 4 1 应配制优质泥浆 配备泥浆净化系统 10 7 4 2 所配泥浆泵泵量应满足液动潜孔锤正常工作及携带钻屑的需要 10 7 4 3 泥浆泵输出管与高压胶管间应安装稳压罐 其耐压力应在 10MPa 以上 容积应大于 0 5m3 可采用直径 146mm 或更大的无缝钢管制作 10 7 4 4 在坚硬地层钻进时 应安装减震器或储能器 安装在冲击器上部约 6m 12m 处 10 7 4 5 潜孔锤在首次下孔之前 必须清洗和调试 正常工作时间不少于 5min 潜孔锤各运动部件 应保持灵活 不