地热钻井操作规程

地热钻井操作规程地热钻井操作规程 地热钻井综合了石油钻井技术和水文钻井技术 有与前两 者的共性 又有其特殊性 如对泥浆的抗高温性能和钻具的抗 腐蚀性都有一定的要求 所以地热钻井应有专门的工艺规程 以很好高效的指导现场作业 一 钻探机场的修建及设备的安装 1 钻探机场的修建 a 钻探机场的是钻机施工活动的场所 主要用于安装钻塔 钻探设备 设置冲洗液循环系统 以及放置管材物资等 场地 的选择应根据地质设计的要求 孔位 孔深 方位及倾角 和 施工安全 方便 节约的原则进行选择 b 钻探机场的修建必须平坦 坚实 稳固 实用 保证在 其上布置的基台和安装的钻塔及机械设备不会发生塌陷 溜方 歪斜 在整个钻井施工中能安全顺利进行 地盘若为松土层 必要时通过打桩加混凝土底板来提高抗压能力 c 基台木是根据所用钻探设备的类型 按一定的规格和形 式排列 分上下两层交错并用螺丝连接而成 横顺枕的主要交 错处一定要构成直角 并用螺栓连接固定 钻塔 钻机的地脚 螺栓也应连接在横顺枕的相交点上 d 机场周围应开挖排水沟 将雨水及时导向它处 若在地 势低洼带或雨季施工时 还得修建防洪措施 地下电缆埋设应 距地基钻孔 5m 以上 并合理的避开公用通讯电缆 煤气管道 水管道 等重要建筑物 e 根据钻孔结构 地层情况 场地条件 制定适合钻井的 泥浆循环系统 循环系统一般包括一大一小水源池 两个沉淀 池 大池标准宜为 6 6 2m3 小池宜为 2 2 1 5 m3 沉淀池体 积在 0 3 0 5 m3 循环槽断面为 0 4 0 4 长度不宜小于 15m 坡度为 1 100 1 80 槽边缘高于地面 100 以防雨水 侵入 影响泥浆性能 地热井超过 1000m 时 宜安装震动筛和 旋流除砂器 2 钻探设备的安装 a 钻塔的安装 安装前必须对所有构件进行检查 符合要 求方可使用 安装时应在机长的统一指挥下 严格按照安全操 作规程 塔上塔下不得同时作业 安装人员必须穿戴防护服具 夜间及恶虐天气下禁止安装 b 设备的安装 必须达到周正水平 稳固的要求 钻机立 轴中心与天车中心 前轮缘 孔口中心线在一条直线上 转 动部件应设置防护罩或栏杆 固定设备的螺杆必须符合规格 并应带垫片和防松动螺帽拧紧 钻探设备的安装应易于操作和 确保工作安全 3 附属设备的安装 a 机场应有足够的防火设备 专人看管 冬季施工时 火 炉的烟囱通向厂房外 烟囱与厂房壁接触应有绝热层保护 火 炉与地板 塔布应保持安全距离 b 绷绳为保护钻塔平稳和抵御大风钻塔的侵袭而倾倒 对 17m 以下钻塔的每根塔腿各设一根绷绳 系于塔高 3 4 处 17 米以上每根塔腿两根绷绳 设于天梁处和塔腰处 并加上拉紧 器 必须对称 与水平面夹角宜为 30 45 c 避雷针安装高度必须高出塔顶 1 5m 以上 引下线宜用 单芯铜制电缆线 与绷绳间距大于 1m 与电机 孔口管 绷绳 地锚 人行道间距大于 3m 接地电阻小于 15 二 钻进方法 1 钻具 a 地热钻探常用的钻头有刮刀钻头 牙轮钻头 金刚石材 料钻头三大类 根据地层因素 合理的选择钻头 应考虑的因 素有 地层的软硬程度和研磨性 钻进井段的深浅 易斜地层 软硬交错的地层 b 一般在钻进第四系及较软地层时 使用刮刀钻头 钻进 较硬地层时使用镶齿牙轮钻头 钻进极硬地层时 使用金刚石 复合片钻头 pdc c 开孔或孔深比较浅时应采用扶正器扶正 深孔时若发生 孔斜时采用钟摆钻具修正 d 钻铤的重量是根据设计钻压来定的 一般使用钻压为钻 铤总重量的 2 3 尽量采用粗钻铤 防止中和点偏高 尽量使钻 铤总长度小 钻铤长度的确定应通过公式来计算 2 钻进规程 a 钻井规程包括钻压 转速 泵量 钻进时应根据岩石性 质 钻头结构 设备条件及钻孔质量要求合理配合规程参数 b 软岩石研磨性小 易切入 应注意排粉 钻头寿命 故 采取低钻压 高转速 大泵量 研磨性较强的中硬及部分硬岩 石 得采用大钻压 较低钻速 中等泵量的参数配合 介于两 者之间则采用中间状态 c 为提高效率和钻头寿命 还得再操作上注意以下几点 下钻及开始钻进时要轻 均匀加压 正常情况下不要随意窜动 钻具 3 冲洗液 a 钻进致密 稳定地层 一般可选用无固相冲洗液 如水 解聚丙烯酰胺无固相泥浆 无固相泡沫泥浆 钻进松散 易坍 塌 易遇水膨胀地层 可选用粘度较大 相对密度略高 失水 量小的淡水泥浆或钙处理泥浆 也可选用粘度较大的不分散低 固相泥浆 钻进裂隙 漏失地层 宜选用相对密度较低的冲洗 液 如泡沫泥浆 无固相冲洗液 还可采用空气作为冲洗介质 b 泥浆所用粘度一般为膨润土 要求造浆率在 10 m3 以上 所用水一般要求硬度不超过 15 度 偏高的在配制好后用磷酸钠 处理 配制时粘土需要预水化 24 小时 泥浆需要专有设备净化 c 现场需要测试的冲洗液参数有 漏斗粘度 比重 温度 含砂量 失水量 还有就是泥皮质量 需定时测量 并对数据 总结对比 然后根据地层适时调整泥浆性能 d 现场必须具有的处理剂有 重晶石 水泥 naoh naco3 cmc 聚丙烯酰胺 pam 或 php 腐植酸钾 铁铬木质素磺酸盐 kcl 磺化沥青等 对于不同地层 配合使 用 冲洗液使用对钻探是至关重要的 对不稳定地层或有漏失 地层等复杂地层一定要预防为主 应急措施要适当有效 三 成井 1 测井 a 钻探是个系统工程 要有大局观 平时钻进时就要注意 井斜的控制 井径超缩 为测井及下管创造条件 测井前需把 泥浆调整到适当的性能 既要保证孔壁的稳定 又要确保测井 的顺利进行 b 测井前提钻时要注意速度 以免产生抽吸作用 导致井 壁垮塌 提钻后 必须回灌泥浆 2 下管与固井 a 表层管和技术管必须要考虑下部孔径大小 下部的滤水 管直径必须按照业主要求安装潜水泵直径的大小来确定 一般 直径不小于 108 b 地热井管的安防位置 上部表管与技术管必须重叠不小 于 10 m 下部的滤水管的位置必须与热储层相一致 滤水管的 长度必须依照储层厚度来确定 安防位置偏差为 2 0 m c 为了不使浅层水渗入孔内和固定井管位置 必须进行固 井 固井所用水泥宜为普硅 32 5 水泥 若地层不稳定 也可选 用 42 5 水泥 表层管水灰比为 1 2 技术管为 1 1 5 搅拌好 的水泥浆密度要达到 1 80 1 90g 3 固完井一般至少侯凝 8 小时 水泥浆开始凝结成水泥块 抗压强度可达到 2 3mpa 以上 即可开始下一次钻进 d 常用的水泥添加剂有 加重剂 重晶石 减轻剂 粘 土粉 缓凝剂 铁铬木质素磺酸盐 促凝剂 氯化钙 减阻剂 铁铬木质素磺酸盐 降失水 粘土粉 防漏失剂 纤维材料 等 3 洗井及抽水 a 洗井的目的在于彻底清除井内岩屑和泥浆 破坏井壁泥 皮 同时抽出含水层中的泥土和粉砂 细砂已经渗入含水层中 的泥浆 以消除泥浆的影响和疏通含水层 b 洗井方法很多 要根据热储层的地层情况 完井泥浆 和孔底岩屑的多少来制定使用何种洗井方法 一般有以下洗井 方法 活塞洗井 抽水洗井 抽筒洗井 空压机震荡洗井 液 态二氧化碳洗井 焦磷酸钠洗井 酸化洗井 联合洗井 总之 根据实际情况灵活的综合使用各种洗净方法 以达到最佳的洗 净效果 c 抽水试验是为获取水量 水位 水质和水温等资料 为 评价地下含水层的水文地质参数和合理开发地下水提供可靠的 依据 d 抽水一般使用的设备有 潜水泵 空压机等 使用的仪 器有 三角堰 耐温水表 电位仪及温度计 地热井抽水试验 应按照 供水水文地质勘查规范 执行 四 井内事故的处理 1 处理事故的基本要求 a 井内事故坚持预防第一的原则 钻井工程实施前 尤其 是井深较大 地质情况复杂的地热井 应结合已有的地质资料 进行详细的钻井设计 并制定详实的各种事故的预防措施 如 粘吸卡钻事故 坍塌卡钻事故 缩径卡钻事故 落物卡钻事故 干钻卡钻事故 钻具断落事故等 b 机场必须配备常用的公锥 母锥 导向器等打捞工具 同时应加强与石油钻井公司 兄弟单位 同行高校等研究部门 的联系与沟通 从而增加事故处理的可利用资源 c 事故发生后 必须将事故原因搞清 以做到事故处理时 有的放矢 若发生钻具断落事故必须弄清并详细记录事故发生 的井深 机上余尺 事故钻具的位置 规格 类型 数量以及 井内情况等 可用示意图标明事故钻具的状态 d 事故发生后 要正确分析判断 订出出力方案 积极进 行处理 交接班时 交班班长要将本班采用的工具 方法 步 骤以及取得的效果等详细向接班班长交代清楚 较复杂的事故 由机长主持处理 短时间不能排除的重大事故 应立即向技术 部门上报 研究处理方案 e 处理井内事故时 各岗位人员明确分工 密切配合 严 防 事故加事故 f 事故排除后 由机长召集全机人员认真分析事故的原因 及时总结 吸取教训 拟定防范措施 避免类似事故再发生 2 钻具事故及处理 常见的钻具事故有 钻杆折断 钻铤折断 具体处理的方 法有 a 卡瓦打捞筒打捞 b 公 母锥的打捞 c 打捞矛打捞 3 落物事故的处理 常见的落物事故有牙轮 包括牙轮 牙轮轴 断巴掌 掉 弹子 垫叉 测斜仪 大锤 扳手 电缆等 处理方法如下 a 井壁埋藏法 在井深较浅 地层较软 落物较小时采用 b 磁铁打捞法 广泛用于打捞牙轮 弹子 小工具 c 反循环打捞篮打捞 用于打捞牙轮和小工具 d 随钻打捞 用于打捞钻头脱齿 断齿 弹子等粒状物 e 一把抓打捞 用于打捞钻头 牙轮之类的落物 4 卡钻事故的处理 钻进过程中常见的卡钻类型 压差卡钻 沉砂卡钻 井塌 卡钻 砂桥卡钻 落物卡钻 缩径卡钻 钻头泥包卡钻 键槽 卡钻等 处理方法如下 a 上提 下放和转动钻头解卡 如果是沉砂卡钻或井塌卡 钻则不要上提钻具 以免卡的更死 可用下放或旋转钻具 并 想法憋开环空通道 使钻井液上下循环 用倒划眼的方法慢慢 上提解卡 起钻遇卡 键槽 缩径或泥包卡钻 时 可提到原钻具重 量后猛松手把下放钻具 切不可猛力上提 以免将钻卡的更死 下钻遇阻 压力过大而卡钻 则应用较大的力量上提解卡 对于压差卡钻 可以采取猛提猛放旋转钻具的方法使较轻的粘 附卡钻得以解卡 b 浴井解卡 在采用上述方法失效时 对于压差 泥包 缩径 沉砂卡钻等情况 可采用浴井解卡 此方法是向井内泡 油 含水层禁用 泡盐水 泡酸或采用清水循环等方法 泡 松粘稠的泥饼 降低粘滞系数 减少接触面积 减少压差 活 动钻具解卡 c 切除法 当环空能下入另一套钻具时 可采用环刀从井 口套在井内钻柱上 用另一套钻具送入环刀 以铲除钻具与井 壁的粘附之处 d 上击 下击解卡 在钻进中遇到垮塌 粘性 膨胀性地 层易卡地层 可在钻杆与钻铤之间或钻铤之间接上震击器 一 旦遇卡 则立即上击或下击解卡 起钻中遇卡 如缩径 键槽等引起的卡钻活动不能解除时 可以再卡点处倒开钻具 再接上震击器 对扣后 下击解卡 然后循环冲孔 上提钻具 如遇卡阻现象时 可以转动钻具倒 划眼轻轻上提 下钻过程中遇阻 未能及时发现而导致卡钻 或较轻的泥 饼粘附卡钻时 均可用上击器向上击震解卡 e 倒扣 套铣解卡 遇到严重的卡钻时不能解除或不能循 环冲孔时 常用倒扣 套铣的方法来取出井内全部或部分钻具 f 爆炸测钻新井眼 当采用上述各种方法无效或卡点很深 用倒扣方法处理很浪费时间 情况严重恶化时 可将未卡部分 用炸药炸断取出 然后在留在井内的钻具顶上打水泥塞 再侧 钻形成新井眼 五 安全管理措施 1 钻进中的技术安全措施 a 禁止将用完的工具和机件放在台板上 活动工作台上或 皮带防护罩上 b 钻机停止回转时 必须要将开关或离合器锁紧 c 在不停车扒皮带时 必须用法光滑地方木棒顺着皮带运 转的方向扒皮带的下端 不允许用手扒皮带 d 开车前 要观察周围的情况 并且发出开车信号 或经 直接操作者允许以后 方可开车 e 上班前不准喝酒 进机场要穿工作服 带安全帽 f 操作人员必须要精力集中 不允许和其他人交谈 更不 允许打闹 g 使用固体火碱时 要带眼镜 带胶皮手套 防止碱水溅 到脸上 2 升降钻具的技术安全措施 a 升降钻具时 必须预先检查制动装置和升降机的手把是 否灵活好用 b 升降机作者 注意提引器的起落 发生危险或听到呼喊 时 立即刹车 c 提引钢丝绳绳卡要卡牢 禁止用打结和断股过多的钢丝 绳 以免脱扣或折断伤人 d 钢丝绳缠绕时 禁止用手或脚动钢丝绳 e 使用拧管机拧卸钻杆时 上垫叉要有保护装置 以免弹 出伤人 3 处理孔内事故的技术安全措施 a 强力起拔钻具时 除升降机操作者以外 其他人必须散 到钻塔以外 b 用千斤顶起拔钻具时 卡瓦应该用冲击把手卡住 并且 用绳子或钢丝将冲击把手或千斤顶帽子栓在一起 以免顶断钻 具 卡瓦飞出伤人 c 人工反转钻具时 操作者要躲开钳把的反转范围 d 在操作者范围以内的地板上 禁止防