地热打井钻探详细规程

目次前言III1范围12规范性引用文件13术语和定义14基本规定341热储类型342地热井类型343地热井深度344地热井口径系列445钻进方法分类与选择446基本要求45钻探设备及器具选择451钻探设备的选择452钻具、井管及仪器仪表的选择66钻探设备的安装、拆卸及搬迁761机场地基修筑762钻井液循环净化系统的设置763基台的安装864钻塔的安装与拆卸865机械设备的安装866附属设施的安装967设备的拆卸与搬迁107钻探工艺1071钻井结构1072钻进方法1073钻进工艺1174提、下钻操作128钻井液1381钻井液类型1382钻井液的选择1483钻井液的配制与管理149成井工艺1591成井结构要求1592物探测井1593下管1594止水固井1795洗井1710抽水试验18101抽水设备的选择与安装18102抽水试验1811钻探工程质量18111工程质量指标与要求18112工程质量保证措施20113钻探施工技术档案21I12井内事故预防与处理22121井内事故类型22122井内事故预防与处理的基本要求22123井内事故预防和处理2313钻探设备的使用与维护保养25131钻探设备使用与维护保养的基本要求26132钻机的使用与维护保养26133泥浆泵的使用与维护保养26134柴油机的使用与维护保养27135电动机和发电机的使用与维护保养27136空压机的使用与维护保养2814安全与健康管理29141基本规定29142安全管理29143健康管理3015环境保护30151基本规定30152施工期间环保要求31153终孔搬迁环保要求31附录A资料性附录地热钻探工程技术设计编写提纲32附录B资料性附录地热钻探工程技术报告编写提纲33附录C（资料性附录）常用钻杆基本参数及尺寸34附录D（资料性附录）常用钻铤型号及主要参数35附录E（资料性附录）三牙轮钻头型号选择36附录F（资料性附录）地热井常用井管选择37附录G（资料性附录）塔基承载力计算38附录H（资料性附录）塔基混凝土基础尺寸计算39附录I（资料性附录）浮力下管法有关计算40附录J（资料性附录）卡点深度测算公式41参考文献43II前言本规程包括了地热钻探工程施工设备及器具的选择、安装、拆卸、搬迁和钻探工艺、钻井液、成井工艺、抽水试验、钻探工程质量以及井内事故预防与处理、设备的使用与维护保养、安全与健康管理、环境保护等方面的内容，是地热钻探工程施工、管理和检查验收等各项工作的依据和准则。本规程遵循GB/T112009的起草规则，首次以技术标准形式发布。本规程由山东省地质矿产勘查开发局提出。本规程由山东省国土资源厅归口。本规程起草单位山东省地质矿产勘查开发局、山东省地矿工程勘察院、山东省鲁北地质工程勘察院、青岛地矿岩土工程有限公司青岛地质工程勘察院、山东省鲁南地质工程勘察院、山东省烟台地质工程勘察院、山东省地矿测绘院。本规程主要起草人张敏、孙丙伦、赵光贞、滕德宾、赵长亮、任志康、赵辉、王德敬、赵成、蒋杰、刘玉仙、田庆华、毛连义、赵玉祥、李新勇、侯新文、周世海、刘长春、陈占成、安辉0地热钻探规程1范围本规程规定了地热钻探工程施工过程中各工序的技术要求及相关管理规定。本规程适用于水热型地热资源勘查、开发所进行的钻探工程施工，尚不包括干热岩型、岩浆型地热资源和通过热泵技术开采利用的浅层地热能的勘查、开发所进行的钻探工程施工。2规范性引用文件下列文件对于本规程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规程。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本规程。GB/T11标准化导则第1部分标准的结构和编写GB6067起重机械安全规程GB7144气瓶颜色标识GB/T8538饮用天然矿泉水检验方法GB/T9151钻探工程名词术语GB/T9808钻探用无缝钢管GB9809水文水井钻探用套管、岩心管、取粉管螺纹GB9810水文水井钻探用钻杆GB9812水文水井钻探用钻铤GB50027供水水文地质勘察规范GB/T11615地热资源地质勘查规范GB/T16950金刚石岩心钻探钻具设备GB/T16951金刚石绳索取心钻探钻具设备AQ2004地质勘探安全规程DZ/T0055水文水井钻探用硬质合金钻头DZ/T0056水文水井钻探用三牙轮钻头DZ/T0088地质钻探用钻塔系列DZ/T0148水文地质钻探规程DZ/T0227地质岩心钻探规程SY/T5025钻井和修井井架、底座规范SY/T5964钻井井控装置组合配套安装调试与维护DB37/T1811地质钻探安全标准3术语和定义下列术语和定义适用于本规程。31地热钻探GEOTHERMALDRILLING1以勘探或开发地热资源为目的的钻探工作。32地热资源GEOTHERMALRESOURCES能够经济地被人类所利用的地球内部的地热能、地热流体及其有用组分。目前可利用的地热资源主要包括天然出露的温泉、通过热泵技术开采利用的浅层地热能、通过人工钻井直接开采利用的地热流体以及干热岩体中的地热资源。33地热储GEOTHERMALRESERVOIR简称热储（HEATRESERVOIR），埋藏于地下、具有有效空隙和渗透性的地层、岩体或构造带，其中存储的地热流体可供开发利用。331层状热储STRATIFIEDRESERVOIR以传导热为主、分布面积大并具有有效空隙和渗透性的地层构成的热储。泛指沉积盆地型热储。332带状热储ZONEDRESERVOIR以对流传热为主、平面上呈条带状延伸、具有有效空隙和渗透性的断裂带构成的热储。34盖层CAPROCK覆盖在热储之上的不透水或弱透水岩层的总称。在层状热储中，通常将覆盖在主要热储或开发利用热储之上的地层通称之为主要热储的盖层。35地热井GEOTHERMALWELL利用钻掘工艺在地下形成的用于开采地热资源的圆形通道。36取心钻进COREDRILLING以采取圆柱状岩心为目的的钻进方法与过程。37全面钻进NONCOREDRILLING将孔底岩石全面破碎的钻进方法。38潜孔锤钻进DOWNHOLEHAMMERDRILLING高能气、液介质通过孔（井）底冲击器产生的冲击功与钻具回转相结合的钻进。39气举反循环钻进AIRLIFTREVERSECIRCULATIONDRILLING2压缩空气在一定深度的钻杆内孔与冲洗液混合，利用钻探内外液体密度差进行反循环的钻进技术。310钻井液DRILLINGFLUID钻井过程中用于冷却与润滑钻具、排离与携带岩屑、维护井壁稳定的冲洗介质，如泥浆、水、泡沫等。311泵室段PUMPCHAMBERSEGMENT安装抽水泵等开采设备的井段。312井管WELLCASING安装在地层中，用于采取地下水的取水管道。313井壁管WALLCASING保护非含水层井壁和隔离含有害物质的地下水而下入井中的管材。314过滤管SCREENPIPE与井壁管相连接，与含水层相对应，具有滤水挡砂作用的装置。315沉砂管SANDSEDIMENTPIPE连接在井管最下端，起沉砂作用的管子。316浮力下管法PIPESINKINGBYFLOATING将具有足够强度的浮力塞或浮力板置于井壁管内适当位置（过滤管以上），封闭部分井壁管，利用液体浮力减轻管柱重量，从而实现一次提吊下管的下管方法。4基本规定41热储类型根据地热井热储结构、形态特征分为层状热储和带状热储。就山东省地热田地层特点具体可分为孔隙型、裂隙型和裂隙岩溶型热储。42地热井类型地热井类型分为地热勘探井（孔）、地热开采井、地热回灌井、地热探采结合井等四种类型。43地热井深度3地热井按深度划分为浅井、中深井、深井和特深井（见表1）。表1地热井深度分级单位M地热井类别浅井中深井深井特深井深度范围500500150015003000300044地热井口径系列441地热井常规口径系列见表2表2地热井常规口径系列单位MM序号口径/对应最大管径序号口径/对应最大管径1152/1146279/2192190/1407311/2453200/1688346/2734216/1789406/2985245/19410445/340442地热取心钻探口径系列参照DZ/T0227和DZ/T0148执行。45钻进方法分类与选择451按照钻进的目的和要求不同，将钻进方法分为两大类，即取心钻进和全面钻进。取心钻进主要有硬质合金、金刚石及金刚石复合片、聚晶金刚石等钻进方法；全面钻进主要有牙轮、合金、金刚石复合片以及潜孔锤钻进、气举反循环等钻进方法。452地热井钻探应依据地热井类型、地热田控制情况、钻遇地层特性和钻井结构确定钻进方法。在已有取心钻孔控制的地热田，可采取全面钻进方法；在尚无取心钻孔控制的地热田，可采取取心钻进方法适当取心。453取心钻进适用于地热勘探井和地热探采结合井。依照DZ/T0227规定，根据不同岩石钻进特性可采用硬质合金、金刚石及金刚石复合片、聚晶金刚石等钻进方法，坚硬致密打滑地层宜采用冲击回转钻进。454全面钻进适用于地热开采井、地热回灌井以及地热探采结合井。依照DZ/T0148规定，根据不同岩石钻进特性可采用牙轮、合金、金刚石复合片等钻进方法，根据具体条件还可以选择采用潜孔锤、气举反循环等钻进方法。46基本要求461地热钻探工程施工前应编制地热钻探工程技术设计（参见附录A），并通过审查后执行。462编制地热钻探工程技术设计，应根据项目地质设计、地热钻探工程技术要求和有关规程、规范、标准以及合同（协议）规定进行，做到设计合理、工艺先进、要求明确、便于执行。463地热钻探工程施工结束后，应编制地热钻探工程技术报告（参见附录）。5钻探设备及器具选择51钻探设备的选择4511钻机的选择地热钻探钻机应根据地热井类型、地热井结构、岩层特性、钻井工艺方法及施工条件等选择和配套使用。可依据地热井类型等选择地质岩心钻机、水文水井钻机或石油钻机等。地热钻探钻机常用类型及其特点和使用条件见表3。表3各类钻机特点和适用条件钻机分类主要特点适用条件地质岩心钻机配备动力小、扭矩小、转速较高小口径、取心钻进水文水井钻机配备动力较大、扭矩较大、转速较低大口径、浅井及中深井取心和全面钻进石油钻机配备动力大、扭矩大、转速较低大口径、深井及特深井全面钻进512钻塔的选择应根据钻机类型、地热井的深度、井径等选择配套钻塔，满足提下钻具或井管的承载能力，并具备安放设备、钻具、工作台等足够的高度和空间。所选钻塔应符合DZ/T0088或SY/T5025（“K”形塔）的规定。目前，常用的钻塔类型有“”形塔、“K”形塔、“门”形塔、四脚塔和桅杆等。513泥浆泵的选择应根据钻机类型、钻井工艺方法和钻井结构选择配套泥浆泵，满足地热井深度、井径、钻进方法对泵量、泵压的要求。常用的泥浆泵为往复式泥浆泵、立式泥浆泵和砂石泵等。514空压机的选择进行空气潜孔锤钻进、气举反循环钻进或采用空压机洗井时，应选择配备相应的空压机。进行空气潜孔锤钻进和气举反循环钻进，应根据工作所需的风量、风压以及井深、水位等工况选择；采用空压机洗井时，应根据抽水管直径、水位、预计降深等选择。常用的空压机有螺杆式空压机和活塞式空压机两种类型。515井控装置选择在高温、高压热储和含油气地区施工，应根据热储和油气层的压力等,宜按照SY/T5964选择配备井控装置。井控装置主要包括井口装置、井控管汇、其它井控装置和井控作业专用设备。其中，防喷器公称通径与套管公称直径的组合应符合表4的规定。其它装置和设备的选择配备均宜遵照SY/T5964执行。表4防喷器公称通径与套管公称直径的组合表井控装置最大工作压力MP控装置公称通径MM（IN）套管外径MM（IN）180（71/16）1143（41/2）1778（7）230（9）1937（75/8）2191（83/4）219（83/4）280（11）219（83/4）2445（95/8）2445（95/8）2731（103/4）346（135/8）2984（113/4）3397（133/8）2984（113/4）426（163/4）4044（16）476（183/4）4731（185/8）5528（203/4）5080（20）540（201/4）5800（227/8）516附属设备地热钻探工程施工应配备相关附属设备，如泥浆搅拌设备、泥浆净化设备、电气焊设备等。52钻具、井管及仪器仪表的选择521钻具的选择5211钻杆应根据钻进方法以及所选钻机和钻进深度、口径等具体选择。A）取心钻进所用钻杆、钻具应符合GB/T16950、GB/T16951、GB9810、GB9808、GB9809的规定；B）全面钻进常用钻杆应符合GB9810的规定；C）反循环钻进，应配备SHB114、SHB127、SHB140等双壁钻杆；D）常用钻杆基本参数及尺寸见附录C。5212钻铤应根据地层岩石特性、钻进方法以及钻进技术参数选择使用。钻铤应符合GB9812的规定，常用钻铤型号及参数见附录D。5213钻头钻头应根据地层特性、岩石硬度、研磨性、钻进方法等选择。A）进行取心钻进，根据不同岩石特性可选择合金钻头、金刚石复合片钻头（PDC）和金刚石钻头等。具体可参照DZ/T0227、DZ/T0148和DZ/T0055选择；B）进行全面钻进，通常根据地层特性和所采用的钻进方法等合理选择第四系、新近系、古近系等沉积岩可选用铣齿牙轮钻头、金刚石复合片（PDC）钻头；石炭二叠系、奥陶系、寒武系等沉积岩以及火成岩、变质岩可选用镶齿牙轮钻头或潜孔锤。三牙轮钻头型号可参照DZ/T0056选择。常用三牙轮钻头型号见附录E。5214潜孔锤进行潜孔锤钻进时，应根据钻井深度及井径、岩石特性和所采用的工艺方法等合理选择相应的潜孔锤。A）取心钻进，宜选用液动潜孔锤或贯通式气动潜孔锤；B）全面钻进，宜选用气动潜孔锤（包括贯通式和非贯通式）。522地热井管材5221井壁管井壁管类型、型号主要根据地热井的深度选择。A）浅井，可采用普通管材，机械性能符合钢级Q235及以上，管材壁厚不宜小于8MM；6B）中深井以深地热井，宜采用石油（API标准）管材，其机械性能符合钢级J55及以上，管材壁厚应大于6MM。地热井常用井壁管可参照GB/T98082008选择（见附录F）。5222过滤管过滤管的类型依据地热井热储类型确定。A）孔隙型地热井热储应采用圆孔形全焊式梯形缠丝过滤管，其花管孔隙率16，缠丝间隙应根据含水层的颗粒情况确定，缠丝间隙05MM09MM；B）裂隙岩溶型、裂隙型地热井热储段一般为裸眼。若热储不稳定，可采用圆孔形、条形过滤管，应慎用桥式过滤管。523仪器仪表地热钻探设备应配有孔底压力指示表、泵压表和泥浆测试仪、测温仪，推荐配备转速表、液压表、扭矩表、钻压仪、测斜仪、流量计等。使用空压机应配备风压表、风量表；电力驱动应配有电压表、电流表和功率表。6钻探设备的安装、拆卸及搬迁61机场地基修筑611机场地基应平整、稳固、适用。钻塔底盘下填方部分不得超过底盘面积的1/4，并应对填方部分进行加固处理。612在坡度较大的场地修筑地基，应削坡为平，岩土稳固时，放坡坡度应小于80；岩土松散不稳定时，坡度应小于45，并清除坡上活石。613钻塔底盘对地基的要求A钻塔底盘处天然地基允许承载的安全压力应大于施工过程中实际承受的压力,塔基承载力计算见附录G；B）浅井施工，地基允许承载安全压力相差较小时，可采用浅槽地基局部卧枕加固，木卧枕规格不宜小于300MM300MM1500MM，数量不宜少于6根；C）深井施工，地基允许承载安全压力相差较大时，宜采用混凝土基础，混凝土强度等级不宜小于C20，基础顶面标高应一致。塔基混凝土基础尺寸计算见附录H。614应避开可能发生洪水、泥石流、滑坡等自然灾害的地带。在山谷、河沟、地势低洼地带雨季施工应修筑防洪坝，在林区、草原施工应遵守防火等相关规定。615机场地基应满足井口边缘距地下电缆线水平距离大于5M，距地下通讯电缆、构筑物、管道等水平距离大于2M的要求。易燃、易爆等特殊管线应按相关规定执行。616机场内应留有人行便道，各种管材、材料的存放及施工配套设施的设置应符合施工和安全要求。62钻井液循环净化系统的设置621钻井液循环净化系统主要包括泥浆池、沉淀池、循环槽以及振动筛、旋流除砂器等，应根据井深、井径、岩层性质、钻进方法和机场条件等设置。7622泥浆池和沉淀池应按“三大一小”设置，其中沉淀池为“一大一小”。大池规格以6M6M2M为宜，小池规格以2M2M15M为宜。若池壁土层不稳定，应用砖砌成，并用水泥抹平。循环槽长度不宜小于15M,断面宜为04M04M，坡度为1/1001/80，槽边缘应高出地面100MM。623采用钻井液进行深井钻进，当靠循环系统自然净化而钻井液性能达不到要求时，宜采用振动筛和旋流除砂器等泥浆固控设备净化钻井液。63基台的安装631除整体车装、履带式钻机外，钻井设备应固定在连成一体的基台上。基台由型钢地梁组成，通常分为上下两层，用螺栓固定，主要着力点下应垫好木板或枕木。632基台的平面尺寸应比钻塔底盘大200MM500MM，联接螺栓直径不得小于16MM，并加防松垫片。联接后的整体基台应稳固、方正、水平。633在高温、高压热储和含油气层地区施工需安装井控装置的，基台的高度应满足安装井控装置要求。64钻塔的安装与拆卸641安装、拆卸钻塔应在机长或安装队长统一指挥下进行，严格遵守高空作业安全守则，塔上塔下不得同时作业。642安装、拆卸钻塔前，应严格检查钻塔构件、工具、钢丝绳和挑杆或起落架的可靠性。643安装、拆卸钻塔时，钻塔外边缘与输电线路边缘之间的安全距离应符合最小安全距离的规定（见表5）。表5钻塔与输电线路边缘之间的最小安全距离电压KVL11035LL0154220350550最小安全距M4681015644夜间或5级以上大风及雷雨、雾、雪等天气，不得进行钻塔安装和拆卸作业。645安装、拆卸四脚塔应遵守下列规定A）安装时，应自下而上进行，各连接件应安装齐全、牢固。安装结束后应进行检查、调整，保证钻塔稳固、周正；B）拆卸时，应自上而下进行，不得先拆下部构件或同时拆卸上下部构件。646安装、拆卸“A”形、“K”形、“门”形塔及桅杆应遵守下列规定A）应将钻塔及桅杆在地面或固定装置上组装、连接好，整体起、放；B）使用绞车或人力起、放钻塔时，应提前埋牢起落架地锚，在塔顶拴好绷绳，检查确定塔脚销轴灵活可靠；C）采用液压起、放钻塔或桅杆时，起、放前应检查液压系统是否稳定，起、放后将液压系统锁定；D）起塔开始，应首先将塔缓慢起升至离开支架100MM200MM时停住，进行全面检查，检查起塔钢丝绳是否锁牢，刹车、支架等是否牢固、可靠，一切完好方可将塔缓慢拉起；8E）起、放过程中，操作应缓慢、稳妥，不得快起、急刹，应随时注意观察起塔地锚有无松动，并有专人控制绷绳；F）作业人员应离开钻塔起落范围。65机械设备的安装651钻机、泥浆泵、发电机组等各种机械设备安装应稳固、周正、水平。652钻机安装时，钻塔天车轴中心线或天车轮前缘切点、回转器中心与钻孔中心应成一条直线，直线度范围15MM。车装钻机支腿应垫实，并调整支腿使汽车底盘呈水平状态。653泥浆泵应安装在便于操作人员观察泵压表的适当位置。654各种机械设备的防护设施、安全装置应齐全完好，外露的转动部位应设置可靠的防护罩或防护栏杆。655电器设备应安装在干燥、清洁、通风良好的地方。发电机组、电动机、配电箱、电器开关等应安装防水、防雨等设施。配电箱或开关箱应安装漏电保护装置。656各类机电设备、设施外壳应采取保护接地或接零，接地电阻应小于4。66附属设施的安装661钻塔绷绳的安装A）钻塔绷绳应采用直径16MM以上钢丝绳；B）18M以下的钻塔应设4根绷绳；18M以上的钻塔应分两层设8根绷绳；C）绷绳安装应牢固、对称。绷绳与水平面夹角以及绷绳投影与钻塔底盘中心线夹角均以45为宜。当受条件制约确实无法实现时，不得超出3060范围；D）地锚宜采用埋设式，材料以工字钢、槽钢或钢管为宜，其断面和长度分别不应小于400CM2和15M，埋设深度不应小于12M；锚绳应采用直径18MM以上钢丝绳，锈蚀或磨损不超过标准要求；E）各绷绳应通过紧绳器（反正螺旋）与锚绳连接，并调整使之张力均匀，张紧适宜。662避雷针的安装A）避雷针安装应高出塔顶15M以上，与钻塔之间应使用高压瓷瓶间隔；B）引下线宜采用截面积不小于25MM2的铜质绞线或35MM2的钢质绞线，与钻塔绷绳间距应大于1M；C）接地极与电器接地体、孔口管、绷绳地锚和人行便道距离应大于3M。不得将接地极放在泥浆池内；D）避雷针、引下线和接地极之间连接应紧密牢固，接地电阻应小于15。663活动工作台的安装A）采用四脚塔的机台应安装活动工作台；B）活动工作台底盘、立柱、栏杆应成整体，并应安装可靠的制动、防坠、防窜、手动定位、安全挂钩、行程限制等安全装置；9C）活动工作台应安装2根导滑钢丝绳和1根提引（或平衡）钢丝绳。导滑钢丝绳上下两端均应安装行程限定装置；D）活动工作台应安装1对防坠器。防坠器应采用直径不小于12MM的滚珠或柱高不小于9MM的滚柱，数量不应少于8颗；E）活动工作台围栏高度宜为12M，底盘周围护板高度不应低于02M；F）电动式活动工作台应采用自控方式，自控装置应采用安全电压，电缆要与活动工作台保持良好绝缘；G）手动式活动工作台的手拉绳以棕绳为宜，直径不小于30MM，长度应与钻塔高度相匹配；H）手动式活动工作台的平衡重锤应安装在钻塔外，与地面之间距离应大于25M。重锤下落范围应设围栏。重锤应制成牢固的容器，不应散挂它物。664基台地板、塔梯及塔上工作台的安装A）基台地板铺设应平整、紧密、稳固，宜采用厚度大于40MM的木地板或厚度大于3MM的防滑钢板；B）塔梯应坚固、可靠，梯阶间距应小于04M，坡度小于75。当坡度大于75时，应设置封闭式防护栏；C）塔上固定工作台，应安装可靠防护栏杆。防护栏杆高度应大于12M，木质踏板厚度应大于50MM，防滑钢板厚度应大于3MM，采用螺栓或焊接方式固定牢固。665井控装置的安装在高温、高压热储和含油气地区施工，应按照SY/T5964的规定安装井控装置。67设备的拆卸与搬迁671设备拆卸时不准许猛打硬敲。拆下零部件应做好保存、防护工作，防止零部件丢失和气孔、油孔或油路被污物堵塞。672设备装卸过程中，应指定专人指挥，并采取相应的安全措施，以防设备翻倒毁物伤人。673设备运输过程中，所运设备、物资应放稳捆牢，不准许人货混装。674车装钻机迁移时，必须放倒并固牢塔架。675不得在高压电线下和坡度超过15坡上或凹凸不平及松软地面整体迁移钻机。676使用起重机械起吊设备时，应遵守GB6067。7钻探工艺71钻井结构711设计钻井结构时，应依据地热井类型、地热储类型、地层特点、水文地质条件、水量、钻井深度、终孔直径、开采设备、钻井工艺方法等因素综合确定。10712地热井钻井结构，宜按二至四级口径设计，各级与其相应深度构成相应井段。第一级为表层管段、第二级为泵室段、第三级为井壁管段、第四级为热储开采段。713地热勘探井（孔）口径应满足取样、测井及完井试验的要求，若不作抽水试验，可按三级口径设计（不需设计泵室段），终孔口径不宜小于91MM。714地热探采结合井口径还应满足设计产量和安装开采设备要求，泵室段井径应大于开采设备最大外径，通常不宜小于225MM，终孔口径不宜小于150MM。72钻进方法721取心钻进应根据地层特性参照DZ/T0227选择相应的钻进方法。722全面钻进应根据不同热储类型地层特性参照DZ/T0148选择相应的钻进方法。7221孔隙型地热井宜采用牙轮、金刚石复合片等钻进方法。7222裂隙型、裂隙岩溶型地热井宜采用牙轮、潜孔锤、金刚石复合片等钻进方法和气举反循环钻进技术。73钻进工艺731地热钻探取心钻进工艺应参照DZ/T0227的规定执行。732全面钻进工艺应根据不同热储类型地层特性采用相应的钻进工艺。7321孔隙型地热井钻进工艺73211第四系宜采用牙轮钻头、刮刀钻头、金刚石复合片钻头泥浆钻进，穿过砂层、钻遇稳定黏土层下入表管或泵室段井管，并进行止水或水泥固井。73212新近系、古近系（含热储段）宜采用牙轮钻头或金刚石复合片钻头泥浆钻进。73213钻进技术参数A）采用牙轮、金刚石复合片钻进技术参数见表6；B）使用新牙轮钻头、金刚石复合片钻头，开始应采用低钻压（钻压10KN20KN）、低转速（转速45R/MIN60R/MIN）钻进1H以后，方可采用正常的技术参数。表6常用钻进方法技术参数钻进方法钻压KN/MM转速R/MIN泵量L/MIN牙轮钻头035100451001000金刚石复合片（PDC钻头）010050803001000注MM为钻头直径单位7322裂隙型地热井钻进工艺73221第四系等，宜采用牙轮、合金、金刚石复合片钻进，泥浆作钻井液，钻遇完整基岩下入表层管或泵室段井管，并进行止水或水泥固井。73222基岩地层（含热储段），浅孔段宜采用潜孔锤钻进；深孔段可采用牙轮钻进，泥浆、泡沫作为钻井液，条件允许时可采用气举反循环钻进工艺。73223潜孔锤钻进技术参数A）钻压006KN/MM008KN/MMMM为钻头直径单位；B）风压、风量依据施工钻井深度、空气上返速度（最优值为16M/S）以及潜孔锤类型确定；C）转速依据下式确定116FN（1）式中钻头转速的数值，单位为转每分钟（R/MIN）；N最优转角的数值，单位为度（），一般；1潜孔锤冲击频率的数值，单位为赫兹（HZ）。F73224气举反循环钻进技术参数A）钻压、转速按73213规定选取；B）沉没比（浸水比）M050；C）空压机压力依据下式确定01PGHP（2）式中空压机工作压力的数值，单位为兆帕（MPA）；P钻井液密度的数值，单位为克每立方厘米（G/CM3）；重力加速度的数值，单位为米每二次方秒（M/S2），一般情况下98M/S2；GG气水混合器没入钻井液面以下深度的数值，单位为米（M）；H空气管道压力损失的数值，单位为兆帕（MPA），P010MPA015MPA；PD）风量依据下式确定2104QDV（3）式中空压机送风量的数值，单位为立方米每分钟（M3/MIN）；Q岩屑上返通道直径的数值，单位为米（M）；D钻杆内流体上返速度的数值，单位为米每秒（M/S），一般3M/S4M/S；VVE）尾管长度可按下式确定W510LH（4）式中尾管长度的数值，单位为米（M）。WL7323裂隙岩溶型地热井钻进工艺73231第四系、新近系、古近系等沉积岩，宜采用铣齿牙轮、金刚石复合片、刮刀钻头泥浆钻进，钻遇完整基岩下入表层管或泵室管，并进行止水或水泥固井。1273232石炭二叠系等沉积岩，宜采用镶齿牙轮钻头等进行低固相泥浆钻进，钻遇稳定热储顶板下入井壁管（技术套管）固井止水。73233热储开采段可按73222、73223和73224的规定执行。74提、下钻操作741基本要求7411升降机（绞车）的提升、制动、离合、水刹车装置和游动滑车、吊卡（提引器）等应灵活可靠。7412操作升降机（绞车）应平稳，升降过程中不应用手触摸钢丝绳和用脚踩踏离合器。7413吊卡（提引器），应有安全装置；提落钻具（钻杆）时，提引器切口应朝下。7414钻具处于悬吊或倾斜状态时，不应向悬吊钻具内探摸或探视。7415插垫叉应由一人操作，应等转盘停稳后进行，不得抢插抢抽。7416发生跑钻时，不得抢插垫叉或抓抱钻杆。7417钻机、泥浆泵等维修时，应将钻具提离井底或提至井壁管（井管）内，若存在孔内不安全因素时钻具应提出井外。742不稳定地层提下钻操作7421提钻时操作要求A）应及时向井内注入钻井液，以保持井内压力平衡，防止井壁失稳；B）井口液面不下降或外溢，应立即停止提钻，并查明原因，采取相应技术措施；C）钻具遇阻，不得强力提钻，应依据井内情况采取相应的技术措施，同时要详细记录阻卡点孔深；D）发生糊钻，易产生抽吸压力，抽坍孔壁，应慢速提钻，以维护井壁稳定。7422下钻时操作要求A）要稳、慢，以防激动压力破坏井壁的稳定；B）当钻具下至井底15M30M时应开始循环钻井液，进行清孔，直至井底；C）下钻遇阻时，不得猛墩，应查明情况，采取扫孔等技术措施。8钻井液81钻井液类型811钻井液常用类型A）钻遇黏土类地层自然造浆；B）细分散泥浆、粗分散泥浆、非分散低固相泥浆；C）无黏土钻井液、清水、泡沫等。812钻井液常用处理剂类型，可按表7选择。表7钻井液常用处理剂类型处理剂类型处理剂名称主要用途13碳酸钠（NA2CO3）、氢氧化钠（NAOH）分散、调节PH值分散剂六偏磷酸钠（NA5P6O18）、三聚磷酸钠（NA3P3O10）、焦磷酸钠（NA4P2O7）络合作用丹宁酸钠（NAT）、铁铬木质素磺酸盐（FCLS）、铬腐植酸（CRHM）降黏、降滤失量稀释剂低分子量聚丙烯酸盐（XA40）、磺甲基五倍子丹宁酸钠（SMT）降黏、抗盐、抗钙、抗温羧甲基纤维素（LVCMC、MVCMC）降滤失量、增黏水解聚丙烯腈钠盐（NAHPAN）、水解聚丙烯腈钙盐（CAHPAN）、磺化褐煤磺化酚醛树脂共聚物（SCSP）降滤失量、抗盐、抗钙滤失控制剂水解聚丙烯腈盐（CAHPAN）、腐植酸钠（NAHM）、腐植酸钾（KHM）、硝基腐植酸钠降滤失量、降黏增黏剂羧甲基纤维素钠盐（HVCMC）、复合离子型聚丙烯酸盐（PAC141）、羟乙基纤维素（HEC）、磺化聚丙烯酰胺（SPAM）增黏、PAC141和SPAM兼有抗盐抑制剂氧化沥青、磺化沥青、改性沥青、腐植酸钾、硝基腐植酸钾、磺化腐植酸钾、有机腐植酸钾、聚丙烯酸钾、水解聚丙烯腈钾（KPAN）、环氧丙基三甲基氯化铵（NW1）、阳离子聚丙烯酰胺抑制岩屑分散、絮凝絮凝剂聚丙烯酰胺（PAM）、水解聚丙烯酰胺（PHP）选择絮凝泡沫剂烷基磺酸钠（AS）、烷基苯磺酸钠（ABS）发泡堵漏剂惰性材料棉花籽壳粉、蛭石粉、核桃皮粉、珍珠岩粉、锯末、稻壳碎末、黏土、水泥油田用堵漏剂SD系列、N型尿素甲醛树脂堵塞裂隙、孔隙等抗高温材料高岭土、海泡土、褐煤、丙烯酸盐、特种树脂、温石棉抗高温加重材料重晶石粉（BASO4）、石灰石粉（CACO3）、氧化铁粉、钛铁矿粉、方铅矿粉增大泥浆密度82钻井液的选择821应依据地层性质、热储类型和温度、水源条件、钻进方法等合理选择钻井液。822不同地热井热储温度条件下应选择不同性能的钻井液。A）90以下的低温地热井，宜选用膨润土低固相泥浆；B）90150的中温地热井，宜选用膨润土、高岭土或海泡土及其混合土配浆，采用铬褐煤、丙烯酸盐、特种树脂等处理剂处理并加温石棉；C）150以上的高温地热井，主要用海泡土配浆，采用褐煤、特种树脂、丙烯酸类和温石棉进行处理。823基岩稳定地层可采用清水、泡沫等钻井液。824不稳定地层钻井液配方应根据地层情况经试验来确定，通常情况下，可按表8选择钻井液，深井、严重不稳定地层应增加视黏度、塑性黏度、动切力等控制指标。表8不稳定地层常用钻井液类型及主要性能指标主要性能指标地层性质钻井液类型漏斗黏度S密度G/CM3滤失量ML/30MIN含砂量第四系、砂层膨润土处理剂2530110120204遇水膨胀、缩径地层膨润土滤失控制剂2225105110104裂隙、掉块、坍塌地层膨润土增黏剂2530110115154注漏斗黏度指采用苏式野外漏斗黏度计测量的黏度，深井、严重不稳定地层应采用旋转黏度计测量14钻井液黏度等指标。825干旱、缺水和漏失地层，应采用低密度钻井液或空气钻进。826钻遇油、气、水等承压地层，应采用高密度钻井液，进行压力平衡钻进。83钻井液的配制与管理831钻井液的配制、净化设备和测试仪器A）配制设备为泥浆搅拌机等；B）净化设备包括振动筛、旋流除砂器等；C）测试仪器包括黏度计、比重计、滤失量测试仪、含砂量杯、量筒测量仪器等。832钻井液的配制A）膨润土应选择细度200目以上、造浆率不小于10M3/T、含砂量小于1；水宜用淡水；处理剂按表7选择；B）钻井液配制前，黏土（膨润土）应进行预水化，预水化时间不应小于12H；C）钻井液材料及处理剂用量应按配方要求加入；D）钻井液配制宜采用泥浆搅拌设备，并充分搅拌；E）钻井液配制人员应进行钻井液理论和操作知识培训。833钻井液的管理A）每班应有专人负责钻井液的搅拌、测定、净化；B）应依据地层情况及时进行钻井液性能调整；C）为保证钻井液性能，应防止雨水和地面水浸入，不得用清水直接稀释钻井液；D）现场钻井液配制、使用、管理等应有详细记录。9成井工艺91成井结构要求911泵室段井管直径应满足713的规定，深度应满足地质设计要求。912裂隙型、裂隙岩溶型地热井应下管至完整基岩，并止水或水泥固井。基岩地层井壁稳定可裸眼，井壁不稳定应局部下入井管或过滤管护壁。913孔隙型地热井应全孔段下入井管。过滤管长度依据热储层开采厚度确定，安放位置应与开采层位置一致。沉砂管长度不应小于15M。若采用二级以上井管分别下管时，井管重叠部分不应小于20M，并同时采取封闭措施。92物探测井921地热钻井在下管前和完钻后，应进行物探测井，不得漏测井段。测井项目应包括井温、井径、井斜、电阻率、自然电位、天然放射性、声波（密度）等；钻遇热储层顶、底板，应进行测温。特殊情况可根据地质设计要求增加测井项目。922测井要求A）测井前应保持钻井液性能指标稳定，并充分循环使井底干净、井壁稳定；15B）准备进行测井时，应停止钻井液循环，使钻井液稳定24H后（严重漏失井段应适当延长）方可进行测井；C）测井过程中，应视井内钻井液液面下降情况及时补浆，保持液面高度。93下管931下管前的准备9311应校正井深，确定泵室段（井管）深度、过滤管长度和安装位置。9312管材的准备A）检查管材规格、材质、丝扣标准或焊接材料是否符合设计要求；B）对井管逐根检查，如有变形、损坏过滤管缠丝错动等质量问题，应进行修复或更换；C）按下管先后次序将井管逐根丈量、排列、编号、试扣或试焊，并在班报表上做好记录；D）孔隙型地热井过滤管安装位置与热储位置应对应一致。9313下管设备工具的检查A）设备检查主要有钻塔、钻机离合器、升降系统；B）工具检查主要有游动滑车及大钩、称重器、钢丝绳、绳夹、提引装置、拧卸装置、孔口装置等；C）下管设备和工具应达到安全可靠状态。9314下管前进行探井检查，并循环净化钻井液。932下管方法9321下管方法选择的依据A）井管的重量、下入深度、设备能力；B）井管挤压强度和抗拉强度、连接方式等。9322下管方法和适用条件A）直接提吊法，适用于钻井设备的安全负荷大于井管总重的15倍；B）浮力下管法，适用于钻井设备的安全负荷小于井管总重的15倍，浮力下管法有关计算见附录I。933下管技术要求9331井管对接A）采用螺纹连接时，丝扣要涂油并上至规定扣数；B）采用焊接时，要防止漏焊和砂眼，并保证焊缝强度。9332下管速度A）稳定地层应匀速下管，不应过快；B）不稳定地层下管速度应小于03M/S。169333下管过程控制A）采用泥浆钻进的钻孔，井管在井内静止时间不应超过3MIN，若超过3MIN应上下活动井管，防止吸附卡钻；B）监控钻压仪的数字变化，掌握井管悬重和孔内情况，若孔内遇阻应上下活动井管，井管接箍要与吊卡保持紧密接触状态；C）应用浮力下管法，其“真空”位置深度要满足井管抗外挤压强度要求，其安全系数不应小于2，同时符合附录F和附录I的规定。9334井管安装位置的控制A）裂隙岩溶型、裂隙型地热井井管应下到钻孔预定位置；B）孔隙型地热井井管安装位置深度偏差不应大于1。井管下至预定深度后，应处于受拉状态。934下管技术措施9341下管过程中遇到以下情况应重新下管A）井管遇阻，上下活动和缓慢转动井管无效时，应将井管提出，清除孔内障碍，不应猛墩硬提强行下管；B）发现漏浆、缩径、塌孔等现象，应及时提出井管，处理井内情况。9342井管采用螺纹连接并用水泥固井止水后尚需换径继续施工时，底部67根井管连接处应采用电焊点焊（焊段长20MM30MM），以防脱扣。94止水固井941止水9411孔隙型地热井，应根据井深及地层情况选用黏土球、膨胀橡胶或橡胶伞止水。采用膨胀橡胶或橡胶伞止水，膨胀橡胶或橡胶伞应安装在滤水管顶部密实、稳定井段，数量不应少于4组。9412裂隙岩溶型、裂隙型地热井，宜采用水泥固井止水，具体位置按地质设计要求进行。942固井9421固井技术要求A）表层套管或泵室段固井时，水泥浆应返至地面；技术套管固井时，水泥浆应返至套管重叠段顶部；B）固井水泥强度等级不应低于325，有特殊要求时也可采用油井专用水泥；C）水灰比应小于07；D）井管内浮箍（逆止阀）高度宜控制在管口底部（套管鞋）以上5M15M；E）未达到开采目的的地热井应进行封井作业。9422固井前的准备A）现场应配备水泥固井设备，包括水泥浆搅拌设备、泵送设备等；17B）对水泥浆密度、初凝时间等进行试验检测；C）对钻井液进行循环，钻井液在井内循环不应少于2个循环次。9423固井技术措施A）注浆及替浆之前宜先泵入1M32M3的隔离液；B）注水泥浆应随时监控压力表数值和水泥浆密度；C）准确计算和控制替浆量，水泥浆应在套管内浮箍（逆止阀）以上保持一定高度；D）应对注浆设备、管路和工具及时进行清洗；E）采用标号325以上水泥固井，凝固时间不应小于72H；采用油井水泥固井，凝固时间不应小于48H；F）固井质量检测应进行试压检测，压力不小于3MPA，压力稳定时间不少于10MIN。95洗井951洗井方法9511机械洗井方法主要有活塞洗井、空压机洗井、潜水热泵洗井等；9512化学洗井方法主要有液态二氧化碳洗井、焦磷酸钠洗井及盐酸洗井等。952洗井方法选择9521应根据地热井热储类型、水文地质条件、钻井液类型、井管及过滤管的材质和强度等选择洗井方法和洗井时间。9522孔隙型地热井，宜选用活塞洗井、空压机洗井、潜水热泵洗井或几种方法交替组合洗井法。9523裂隙型、裂隙岩溶型地热井，宜采用空压机洗井、潜水热泵洗井、液态二氧化碳洗井或焦磷酸钠洗井；特殊条件下，碳酸盐类热储可采用盐酸洗井或增加水量。10抽水试验101抽水设备的选择与安装1011抽水设备应依据地质设计要求选择，如空压机、潜水热泵等。1012抽水测试仪器包括堰箱（板）或耐温流量表、电位仪、温度计等。1013抽水设备的安装应按设备使用说明书进行，并应满足使用安全规定。102抽水试验1021地热井抽水试验应按GB11615、GB50027执行。1022地热水样采集、化验与保存应按GB11615、GB50027和GB/T8538等执行。11钻探工程质量111工程质量指标与要求1111岩样的采取1811111岩屑采取要求A）岩屑的采取应根据地质设计要求进行，每2M5M取一个样；B）每个岩屑样不宜少于800G；C）采取的岩样用清水冲洗干净，自然风干或烘干后装袋，并进行标识（井号、井深、地层、日期等）；D）岩屑应按自上而下的顺序摆放并妥善保管，完井验收后按有关规定存放。11112岩心采取要求A）岩心采取应按地质设计要求进行；B）岩心采取率不应低于70；C）采取的岩心，应用清水冲洗干净后按自上而下的顺序摆放装箱，并进行标识（井号、井深、地层、日期等）；D）施工过程中，应对岩心妥善保管，完井验收后按有关规定存放。1112井深的校正A）校正井深应采用标有“MC”的钢尺；B）每钻进100M、钻进主要热储井段时及终孔后应校正井深；C）换径和下管前应校正井深；D）校正井深最大允许误差为1，超出允许范围应查明原因并修正报表；E）误差率按下列公式计算1021H（5）式中校正前的井深；1校正后的井深。21113钻井弯曲度测量A）井深50M、每钻进100M、换径、扩孔结束和终孔后应测量钻孔弯曲度；B）除定向井外，地热钻井应保持垂直，井斜控制要求深度300M内（泵室段）不大于1，以下按照GB/T11615和地质设计要求执行。1114物探测井按92条执行。1115简易水文地质观测要求11151清水钻进时水位观测要求A）提钻后、下钻前应各测一次水位；两次观测间隔时间应大于5MIN，后一次观测应注明间隔时间；B）小于24H的长时间停钻应至少每4H测一次水位，注明观测时的标准时刻；19C）大于24H的长期停钻应至少每8H测一次水位，注明观测时的标准时刻；D）漏水或涌水时应停钻观测水位。11152泥浆钻进时水位观测要求A）采用泥浆钻进过程中，通常不进行实际水位观测；B）应记录钻进过程中的漏失、涌水和井喷、逸气等其它异常现象；C）停钻时间大于24H时，应观测井内泥浆变化情况，若有下降，应及时补充泥浆。11153水温观测要求A）钻进至热储段，应每班观测一次水温。需要时应根据地质要求加密观测；B）采用泥浆钻进时，可观测井内循环井、出的泥浆温度。11154自流涌水量观测要求A）初见自流涌水和涌水量明显变化时应观测涌水量，注明对应井深、水温、水位、时间；B）成井后应安装井口装置，观测水头高度和涌水量，并做好记录。11155钻井液消耗量观测要求A）每班至少测量一次钻井液消耗量，有突然变化时增加测量次数；B）应记录进尺消耗量和时间消耗量及其对应深度；C）应记录消耗量明显变化和全耗时的对应深度。1116止水与固井要求按94条执行。1117原始记录及技术资料整理要求A）原始记录应采用钢笔或碳素笔填写，字迹应工整、清晰；B）各项原始记录、技术档案应做到真实、齐全、准确、整洁；C）地热井工程完工后，应将技术资料汇集成册并归档（见113）。1118地热井工程质量评定11181地热井施工完工后应组织相关方验收。11182地热井工程质量评定为三级，即优良井、合格井、不合格井。各项指标达到要求的为优良井；部分指标达不到要求，但不影响对地热井的评价，基本满足地质设计要求的为合格井；主要指标达不到要求，影响了对地热井的评价，以至于不能满足地质设计要求的为不合格井。112工程质量保证措施1121岩样采取质量保证措施11211地质设计中只要求采取岩屑样的保证措施A）按设计要求及时取样，并进行标识；B）所取岩屑样应从钻井液净化装置排出的岩屑样中留取，不得随意在循环系统中留取；20C）所取岩屑样应保证足量，并具代表性；D）对所取岩屑样应及时编录并室内保存；E）钻井未经验收，所取岩屑样不得处置，应待工程验收后按设计要求处理。11212地质设计中要求采取岩心样的保证措施A）取心钻进不得超岩心管钻进。取心难度大的地层应严格控制回次进尺、钻进时间、钻进技术参数等，必要时应采用专用取心工具取心；B）提钻取心时，应慢提轻放、细致小心；从岩心管内敲取岩心时，不应猛敲猛打；C）取出的岩心样，应按上下顺序排列，不得颠倒，并及时填写回次标签，标明编号；D）对所取岩心样应及时编录并留存缩样；E）钻井未经验收，岩心样不得处置，所留缩样应保存至工程验收后按设计要求处理。1122简易水文地质观测质量保证措施A）应严格按照设计要求及时观测水位及其它应测项目；B）水位观测的基准点应一致，并采用专用仪器观测，读数应准确并做好观测记录。1123预防钻井弯曲的措施A）钻机、钻塔安装应符合651和652要求；B）应根据地质条件等合理选择钻进方法，针对不同岩层条件确定合理的钻进技术参数；C）应根据钻井结构等合理选择钻具结构。全面钻进应根据地质要求及地层造斜性选用适宜的钻具组合，且钻压不得超过钻铤重量的70。取心钻进应选择长、直钻具。换径时要采用导向钻具，扩孔时要采用引向钻具；D）钻进软硬互层的易斜地层、卵砾石层及破碎带地层