地熱井施工設計

1 2 地 質(zhì) 施 工 設 計 2 1 基 本 數(shù) 據(jù) 1 地熱開采井 井號 JNR 11 設計井深 2000m 目的層 中元古界薊縣系霧迷山組 地 熱 井 坐 標 X 20533912 Y 4314084 2 地熱回灌井 井號 JN 11B 設計井深 2100m 目的層 中元古界薊縣系霧迷山組 地 熱 井 坐 標 X 20534925 Y 4314236 地理位置 位于 JNR 11 井東側(cè) 井口相距 1 06km 2 2 地 熱 地 質(zhì) 條 件 2 2 1 地質(zhì)構(gòu)造條件 設計對井位于萬家碼頭地熱田 級構(gòu)造單元小韓莊凸起之北部 小韓莊凸 起在平面上呈北北東 NNE 向展布 在空間上為一個南高北低的斷塊狀侵蝕剝 蝕孤山 東部 南部陡峭 北部 西部平緩 凸起最高部位在萬家碼頭一帶 隱伏深度在 900m 左右 區(qū)域上對小韓莊凸起空間展布影響較大的斷裂有東 西 部北北東 NNE 向的滄東斷裂和白塘口東斷裂 南 北部近東西 EW 向的海 河斷裂和增福臺斷裂 在小韓莊凸起內(nèi)部 發(fā)育有北北東向和北西西向的咸水 沽斷裂 小營盤斷裂 獨流堿河斷裂 這些次級斷裂相互作用 將小韓莊凸起 分割成兩個次級凸起和次級凹陷 即王穩(wěn)莊次凸起 雙河橋次凸起 咸水沽次 凹陷和北閘口次凹陷 北閘口次凹陷基巖頂板埋深 1400 1500m 具有良好的 熱流背景 見圖 2 1 對北閘口次凹陷地熱地質(zhì)影響最大的是東部北北東 NNE 向的滄東斷裂和北北東 NNE 向的小營盤斷裂等次級斷裂 這些構(gòu)造 對局部地層分布 水熱均衡有一定的影響 2 1 滄東斷裂 地震測深證明 該斷裂是一條切穿地殼硅鋁層的深大斷裂 是印支 燕山 旋回的產(chǎn)物 由于多次活動 斷裂呈現(xiàn)多條帶分布 斷裂的總體走向為北東向 斷面向南東傾斜 傾角為 50 70 0 據(jù)大地電磁測深反應 在斷裂帶西側(cè)古生界 頂板埋深為 1000 2000m 東側(cè)為 3000 3500m 斷裂東盤發(fā)育古近系 西盤缺 失該地層 該斷裂在新生界的結(jié)構(gòu)面上表現(xiàn)形式各樣 可分為勺形 椅形 階 形 坎形四種 控制著中新生代盆地的發(fā)展 是同沉積的生長斷層 并成為滄 縣隆起與黃驊坳陷的分界 2 小營盤斷裂 位于設計開采井東側(cè) 該斷裂分布于津南區(qū)小白莊 老左營一線 是小韓莊次 凸起內(nèi)部的一條斷裂 走向 NE 傾向 SE 傾角 25 左右 為正斷層 延長約 13km 該斷裂控制著北閘口一帶中生界和上古生界發(fā)育 在斷裂上升盤 基巖 為奧陶系 下降盤為中生界 并發(fā)育有石炭 二疊系 該斷裂對設計對井位置 奧陶系熱儲起主要的控制作用 鉆井顯示 在小營盤斷裂的東側(cè) 奧陶系地層 厚度發(fā)育不均 JN 07 JN07B 井未鉆遇該地層 小站的 JN 09 JN 09B 對井揭 露奧陶系地層均為 550m 左右 鉆井顯示該地層裂隙發(fā)育 滲透率良好 但出水 情況很差 在小營盤斷裂的西側(cè) JN 02 井出水量高達 180 m3 h 由于本區(qū)新 生界地層下面覆蓋有較厚的中生界 古生界石炭 二疊系地層 缺乏垂向補給 的條件 因此判斷小營盤斷裂為水平方向的阻水斷裂 在斷裂西側(cè)奧陶系有較 好的水力條件 成井希望較大 3 咸水沽斷裂 位于津南區(qū)咸水沽 八里臺一線 是小韓莊凸起內(nèi)部斷裂 走向北東 傾 向南東 傾角 30 左右 為正斷層 長約 10km 斷點埋深 1400m 左右 斷距 100 200m 推測斷至下古生界 2 2 2 地層概況 根據(jù)以往的鉆探和地震勘探成果 設計對井及附近已揭露的地層自上而下 有 新生界的第四系和新近系 中生界 古生界的石炭 二疊系 奧陶系及寒武 3 系 中 新元古界的青白口系和薊縣系 各地層特征如下 1 新生界 1 第四系 該地層在研究區(qū)內(nèi)普遍分布 以沖洪積為主 間夾有海相沉 積的粘性土與砂層組成巖性為沖洪積相粘土及砂層 揭露厚度為 277 520m 2 新近系 明化鎮(zhèn)組 在區(qū)內(nèi)廣泛分布 可分為上下兩段 底板埋深 1150 1300m 揭露厚度在 600 800m 上段 巖性以灰 灰綠色砂巖 含礫砂巖與灰綠 淺棕紅 紫色等雜色泥 巖 粉砂質(zhì)泥巖成不等厚互層 間夾薄層淺灰綠色泥質(zhì)粉砂巖 細砂巖 鈣質(zhì) 砂巖 成巖性和膠結(jié)程度自上而下逐漸變好 下段 以棕紅 紫紅 灰綠色厚層泥巖 砂質(zhì)泥巖夾灰綠 灰白色細砂巖 為主 泥巖普遍含砂 有較多的鈣質(zhì)團塊 砂巖層理發(fā)育 館 陶 組 區(qū)內(nèi)均有分布 底板埋深在 1350 1700m 厚度在 200 400m 上部巖性為 灰色粉砂巖與棕紅色 灰色泥巖成等厚互層 中部以泥巖為主 下部為灰黃 淺灰色中粗含礫砂巖夾灰色泥巖 與下伏中生界地層呈不整合接觸 2 中生界 區(qū)內(nèi)滄東斷裂以西底板埋深為 1430 1800m 揭露厚度為 46 250 m JN 07 JN 07B 井 津 3 和津 4 有揭露 津 3 井揭露底板埋深為 1729m 揭露厚度 為 240m 中生界地層為一套弱氧化環(huán)境的河湖相沉積 主要巖性為紫紅 棕紅 色泥巖與灰黃 灰色粉砂巖互層 和下伏地層呈不整合接觸 3 古生界 1 石炭 二疊系 區(qū)內(nèi)滄東斷裂以西底板埋深 1460 2300m 揭露厚度 30 500m 津 3 津 4 JN 07 JN 07B 井揭露到該層 石炭 二疊系地層上部巖性為灰黃色粉砂巖 下部巖性為紫紅色 深灰色 灰黑色 灰白色泥巖 鈣質(zhì)泥巖 碳質(zhì)泥巖 鋁 土質(zhì)泥巖夾灰色粉砂巖 細砂巖及深灰色泥灰?guī)r 灰白色灰?guī)r 局部見煤層 和下伏地層呈不整合接觸 4 2 奧陶系 該地層主要分布在白塘口斷裂以東 以西缺失 在萬家碼頭地熱田高凸部 位缺失 本區(qū)普遍分布 從北閘口 二道橋一線向西北方向埋深逐漸加深至 2000m 以上 厚度也加厚至 700m 以上 在小營盤斷裂附近局部受到剝蝕 甚至 出現(xiàn)缺失 JN 07 JN07B 井未鉆遇該地層 鉆井顯示 在小營盤斷裂以東和以 西厚度均有變大的趨勢 本次論證所定的井位所在地為該斷裂以西 與斷裂相 距較近 地層復雜 厚度變化大 鄰近津 3 津 4 井揭露到該層 津 3 津 4 井 位于設計對井的東南側(cè) 相距分別為 6km 和 5km 津 3 揭露奧陶系頂板埋深 1811m 厚度 61m 未揭穿 津 4 揭露底板埋深 2346m 揭露厚度為 714m 東北 2km 處的 JN 08 井奧陶系底板埋深 1464m 揭露厚度 144m 東北 6km 處的 JN 04 井揭露奧陶系底板埋深 1321m 揭露厚度 134m 設計對井南部 5km 處的小站鎮(zhèn) JN 09 JN 09B 揭露奧陶系頂板埋深分別為 1858m 和 1720m 揭露厚度分別為 546m 和 550m 其中 JN 09 井未揭穿 鉆井資料顯示奧陶系地層以碳酸鹽巖為主 屬淺海相沉積 與下伏寒武系整合接觸 3 寒武系 區(qū)內(nèi)普遍分布 小營盤斷裂以西底板埋深 1700 2950m 厚度為 270 500m 小營盤斷裂以東底板埋深 2600 3500m 津 4 井揭露底板埋深 2864 m 區(qū)內(nèi)寒武系地層上部巖性為以碎屑灰?guī)r為主夾泥質(zhì)條帶狀灰?guī)r 并見有紫褐 色泥頁巖 中部自上而下碎屑逐漸增多 巖性逐漸從顆?；?guī)r夾泥質(zhì)條帶灰?guī)r 為主過渡到一套暗紅色海相白云質(zhì)泥巖 下部巖性為塊狀灰?guī)r 白云質(zhì)灰?guī)r以 及角礫狀泥灰?guī)r 與下伏元古界呈假整合接觸 4 中 新元古界 1 青白口系 該層在區(qū)內(nèi)普遍分布 小營盤斷裂以西底板埋深 2000 2300m 小營盤斷 裂以東底板埋深 2800 3760m 厚度為 150 260m 巖性上部為灰綠 棕紅色泥 巖及灰綠 灰褐色薄層狀泥灰?guī)r或頁巖 夾灰白 灰色灰?guī)r或薄層白云質(zhì)灰?guī)r 下部為黑灰色 黃褐色泥質(zhì)砂巖 粉砂巖 夾灰綠色泥巖及灰 灰綠色石英砂 巖 主要成分為石英 含有較多的海綠石 硅質(zhì)膠結(jié) 屬濱海相沉積 與下伏 霧迷山組呈假整合接觸 2 薊縣系霧迷山組 5 區(qū)內(nèi)普遍分布 小營盤斷裂以西頂板埋深 2100 3200m 小營盤斷裂以東 頂板埋深 2800 3760m 未有鉆孔揭穿該層 預測設計井附近頂板埋深較淺 屬淺海相碳酸鹽巖沉積 巖性上部為灰色白云巖 細晶 粒晶結(jié)構(gòu) 遇熱酸起 泡反應劇烈 下部以淺灰色 灰色 深灰色白云巖為主 夾有棕紅色或灰色泥 質(zhì)白云巖 泥質(zhì)分布不均 并夾有燧石條帶白云巖 穿插有石英巖脈 巖溶 裂隙的發(fā)育主要受構(gòu)造控制 褶皺軸部和斷裂附近更為發(fā)育 2 3 目 的 層 熱 儲 特 征 在設計對井區(qū)域 地溫梯度等值線走向與滄東斷裂基本一致 呈北北東 說明滄東斷裂具有導熱性 設計對井緊鄰滄東斷裂 具有較高熱流背景 設計對井處在白塘口凹陷內(nèi)的小韓莊凸起之上 屬萬家碼頭地熱田 根據(jù)區(qū)域 地溫場變化特征和設計對井所處的地溫場位置 設計對井蓋層平均地溫梯度在 4 4 100m 預測設計對井鉆遇奧陶系頂板埋深1500 1600m 巖性以灰?guī)r 白云質(zhì)灰?guī)r 為主夾泥質(zhì)灰?guī)r 預測水量40 80 m 3 h 井口穩(wěn)定流溫68 72 熱流體 化學類型Cl HCO 3 Na型 礦化度1 8 2 0 g L 2 4 地 質(zhì) 技 術(shù) 要 求 2 4 1 地質(zhì)資料采集 地質(zhì)資料采集主要進行巖屑錄井和鉆時錄井 目的是通過鉆進速度及時掌 握地層軟硬程度及破碎帶 溶洞 裂隙的深度 卡準地層界面 通過巖屑錄井 可以最直接地描述地層巖性特征 研究沉積環(huán)境 判斷地層界面 通過室內(nèi)化 驗 還可進一步判定巖石沉積年代 古生物活動特征等 為日后的地質(zhì)研究提 供第一手的寶貴的基礎資料 鉆時錄井 由 1000m 完井 單位為 h m 巖屑錄井具體要求如下 由 1000m 完井 每 2m 取一包巖屑 當?shù)貙幼兓l繁 要加密取樣 每 0 5 1m 取一包巖屑 接近于易漏失層基巖頂板時 應連續(xù)撈取巖屑 隨時掌 握泥漿漏失情況及深度 切實卡準漏失層基巖頂部風化殼的深度 6 同時按規(guī)范要求 每 100m 測試一次泥漿遲到時間 確保巖屑準時反映地層 情況 并確保巖屑洗凈 晾干 擺放整齊 裝袋及巖屑箱 嚴禁丟失漏寫巖樣 標識 2 4 2 地球物理測井 設計對井均要進行電法測井 包括 2 5m 梯度電阻率 0 5m 電位電阻率 自然電位和側(cè)向測井 聲波時差測井及自然伽瑪測井 其目的是為了更準確地 劃分地層 并掌握含水層的深度和厚度 孔隙率及滲透率 1 第一次測井項目 二開 標準測井 A 自然電位測井 SP B 2 5m 底部梯度電極系視電阻率測井 R250TD2 C 4 0m 底部梯度電極系視電阻率測井 R400TD2 綜合測井 D 補償聲波測井 AC E 自然伽瑪測井 GR F 雙感應八側(cè)向測井 LL8 連續(xù)測溫 2 第二次測井項目 三開 標準測井 A 自然電位測井 SP B 2 5m 底部梯度電極系視電阻率測井 R250TD2 C 4 0m 底部梯度電極系視電阻率測井 R400TD2 綜合測井 D 補償聲波測井 AC E 自然伽瑪測井 GR F 雙感應雙側(cè)向測井 LL2 井底溫度 7 2 5 成 井 試 水 方 案 及 要 求 1 目的 確定熱儲層中涌水量 取得地熱資源評價必需的計算參數(shù) 提供地熱資源評價依據(jù) 2 類型 試水試驗有兩種方案 一種是熱水不自流 要求進行 3 個落程的抽水試驗 一種是熱水自流 自噴 要求進行放噴試驗 由于東麗湖地區(qū)霧迷山組熱儲 層地熱井已不能自流 所以設計對井均要求做進行 3 個落程的穩(wěn)定流抽水試驗 做第二口井抽水試驗時要求以第一口井做觀測井進行多井試驗 3 落程規(guī)定 根據(jù)按 1989 8 29 發(fā)布實施的國家標準 地熱資源地質(zhì)勘查規(guī)范 GB11615 89 中規(guī)定 單井抽水試驗一般做三個落程 穩(wěn)定延續(xù)時間 8 12h 用以確定流量與水位降低的關(guān)系 先作大落程的抽水試驗 產(chǎn)量大了 溫度高 了 地層的裂隙疏通了 才能求得真正的熱水水位 熱水水位是在大落程抽水 試驗結(jié)束時 測恢復水位時得到的一個瞬間水位 在測水位恢復曲線時 在 3 15min 內(nèi)出現(xiàn)隨著溫度的降低水位開始回落 可以在洗井試抽階段 大體測 一個熱水水位 指導正規(guī)的抽水 4 抽水試驗方案 抽水試驗具體要求如下 完井后用空壓機氣舉洗井 做到水清砂凈 含砂量不得大于萬分之一 在水溫 水量無明顯變化后 轉(zhuǎn)入穩(wěn)定流正式抽水 依據(jù) 地熱資源地質(zhì)勘查 規(guī)范 GB11615 89 規(guī)定 抽水時間為三個落程 即 48 16 8h 并做好 水位 降深 流量的觀測記錄工作 最后取全分析水樣一個 按規(guī)范要求做到以下幾項具體觀測工作 抽水前需觀測靜水位和液面溫度 抽水試驗時 動水位 出水量和流體溫度的觀測時間間距為 min 1 2 2 5 5 5 5 5 10 10 10 20 20 20 30 30 先進行最大降深抽水 其余 2 次降深分別為最大降深的 1 3 和 2 3 試驗穩(wěn)定標準應符合抽水孔出水量和動水位與時間關(guān)系曲線只在一定 8 的范圍內(nèi)波動 且沒有持續(xù)的上升或下降趨勢 氣溫觀測的時間 宜每隔 2h 同步觀測一次 最大落程抽水試驗結(jié)束前 2h 取全分析水樣 化探水樣 2 份送檢 抽水終止后要立即進行水位恢復觀測 觀測時間間距要求與抽水時相 同 應先密后疏 直至穩(wěn)定 或基本符合抽水前的天然動態(tài)為止 一般需要 4h 進行抽水試驗報告編寫 5 水質(zhì)分析 最大落程抽水試驗結(jié)束前 2h 取全分析水樣 2 5kg 送檢 6 抽水試驗資料整理 基本要求 A 靜水位 壓力 及恢復水位觀測記錄 B 抽水試驗水量 水溫 氣溫 動水位記錄 C 抽水試驗安裝示意圖 D 抽水試驗井身結(jié)構(gòu)示意圖 E 抽水試驗驗收表 資料整理 A 抽水試驗各種歷時曲線圖 B Q f s 曲線圖 C q s 曲線圖 D s T 曲線圖 E Q T 曲線圖 F 熱儲參數(shù)計算表 G 水質(zhì)分析成果報告表 H 地熱井抽水試驗報告 2 6 回 灌 試 驗 及 要 求 完井后對回灌井進行回灌試驗 井權(quán)單位必須提供相應的試驗條件 時間 為一周 目的為通過回灌試驗驗證設計對井之間的水力聯(lián)系 盡量避免形成巖 9 溶裂隙管道流 同時探討設計對井的回灌能力 1 回灌試驗前準備工作 1 原始水位 水溫測定 首先對設計對井進行 48h 靜水位 水溫觀測 觀測時間間距為 1 2h 2 管路沖洗 每組試驗開始前都必須進行管路沖洗 設計開采井抽水 通過輸水管道 從回灌井旁路的出口排出 沖洗輸水管和過濾裝置 直到水清 2 回灌方案 試驗采取自然回灌 常壓 模式 依次回灌量為 20m3 h 60m 3 h 100m 3 h 每個灌量回灌時間為 48h 如果自然回灌量小于 60m3 h 則應使用加壓回灌方式確定設計對井的回灌能力 3 試驗觀測數(shù)據(jù) 1 回灌井水位觀測 在每組回灌試驗中對回灌井的水位進行觀測 觀測時間為開泵后第 1 2 3 4 6 8 10 15 20 25 30 35 40 50 60 80 100 120min 之后每 60min 觀測一次 2 回灌水溫度觀測 要求水位 水溫同步觀測 觀測時間間距一致 3 回灌量觀測 包括回灌總量和瞬時回灌量 與回灌井水位同步觀測 觀測時間間距一致 2 7 資 料 歸 檔 由鉆井施工所取得的各項基礎資料積累代表一個地區(qū)研究程度的水平及將 來勘查開發(fā)利用的基礎 因此地質(zhì)資料的歸檔應嚴格執(zhí)行 地質(zhì)資料管理條例 及 ISO9001 2000 質(zhì)量認證體系要求 及時向上級主管部門和技術(shù)歸口部門進 行匯交 1 本次所取得的原始資料進行審核 校對 分類整理 編目造冊 以備存 檔 10 2 將資料中的數(shù)據(jù) 參數(shù)經(jīng)計算核定后 填制各種統(tǒng)計表 3 所有原始資料 包括地質(zhì) 鉆探 物探資料 巖屑 經(jīng)驗收合格后方能 歸檔 入庫 驗收資料必須符合完整 準確 系統(tǒng) 規(guī)格 清晰 載質(zhì) 整齊 七項標準 4 資料驗收在鉆井驗收后 7 天內(nèi)完成 由主管部門按 ISO9001 2000 質(zhì)量 體系標準組織驗收 5 報告以紙介質(zhì)和電子文檔兩種形式提交 11 3 地 熱 井 施 工 設 計 3 1 JNR 11B 地 熱 回 灌 井 施 工 設 計 3 1 1 設 備 選 擇 依據(jù) JNR 11B 井的設計深度 成井工藝 以及地層的可鉆性等 選擇 RPS3000 鉆機 其最大鉆進能力可達 3000m 完全可以滿足施工要求 鉆機主要 設備見表 3 1 表 3 1 RPS3000 型鉆機主要設備參數(shù) 名稱 型號 負載或功率 備注 鉆機 RPS 3000 220kw 井架 A31 135 KN 游動滑車大鉤 5 6 滑輪組 1225KN 轉(zhuǎn)盤 ZP175 272t 泥漿泵 SL1300A 956Kw 柴油機 12V190B 883Kw 3 1 2 設 備 安 裝 及 鉆 前 準 備 1 鉆機設備的混凝土基礎應按鉆機基礎圖嚴格施工 基礎施工要按冬季保 養(yǎng)要求養(yǎng)護基礎 確?；A的施工質(zhì)量 在基礎的周圍挖泄水道 防止水和泥 漿長期浸泡基礎 2 鉆機設備安裝應按設備安裝程序進行 設備安裝要平穩(wěn)牢固 所安裝平 面必須用水平尺找平 天車 游車大鉤 轉(zhuǎn)盤中心三點成一線 轉(zhuǎn)盤安裝要平 穩(wěn) 水平 牢固 防碰天車要靈活可靠 提升主鋼絲繩要嚴格檢查 如發(fā)現(xiàn)斷 絲數(shù)量超標要及時更換 鉆塔必須安裝避雷針和指示燈 全部安裝工作結(jié)束后 要經(jīng)院有關(guān)部門驗收后方可進行開鉆 12 3 1 3 井 身 結(jié) 構(gòu) 設 計 JNR 11B 為三開直井 完井裸眼直徑 216mm 井身結(jié)構(gòu)設計參數(shù)見表 3 2 井身結(jié)構(gòu)示意圖見圖 3 1 表 3 2 井身結(jié)構(gòu)設計方案 鉆頭直徑及鉆進深度 套管直徑及下入深度 回次 井徑 mm 深度 m 直徑 mm 下入深度 m 一開 444 5 400 339 7 400 二開 311 1600 244 5 1600 三開 216 2100 裸眼成井 3 1 4 套 管 程 序 及 套 管 質(zhì) 量 要 求 1 套管程序 1 表層套管 339 7mm 下至 400m 2 技術(shù)套管 244 5mm 下至二開底 2 套管質(zhì)量要求 表層套管質(zhì)量要求 直徑 339 7mm 壁厚 9 65mm 鋼級 J 55 符合 API 標準石油套管 技術(shù)套管質(zhì)量要求 直徑 244 5mm 壁厚 8 94mm 鋼級 J 55 符合 API 標準石油套管 3 1 5 鉆 具 組 合 一開 444 5mm SKG124 鉆頭 203mm 鉆鋌 159mm 鉆鋌 127mm 鉆桿 二開 311 2mm MP2 ST517GK 鉆頭 203mm 鉆鋌 159mm 鉆鋌 127mm 鉆桿 三開 215 9mm ST517GK 鉆頭 159mm 鉆鋌 127mm 鉆桿 13 3 1 6 鉆 進 參 數(shù) 一開 鉆壓 10 220KN 轉(zhuǎn)速 60r min 排量 2200 2500 L min 二開 鉆壓 100 180KN 轉(zhuǎn)速 60r min 排量 2200 L min 泵壓 5MPa 三開 鉆壓 80 150KN 轉(zhuǎn)速 60 70r min 排量 2000L min 泵壓 5 7Mpa 在施工中應根據(jù)技術(shù)要求隨時調(diào)整鉆進參數(shù) 0 4 5m 39 7m0 39 7m 4 5m40040 31 2m50 24 5m 215 9m0 31 2m 24 5m 215 9m601600106m設 計 開 采 井 設 計 回 灌 井130 圖 3 1 JNR 11 JNR 11B 地熱對井井身結(jié)構(gòu)示意圖 3 1 7 鉆 井 液 技 術(shù) 要 求 1 鉆井液要有良好的護壁性能 鉆井液的護壁能力 包括兩個內(nèi)容 一 是濾失數(shù)量 二是在井壁形成濾餅質(zhì)量的好壞 濾失量過大易泡垮易塌地層 形成不規(guī)則井眼 造成一系列井下問題 如電測困難 起下鉆阻卡甚至造成卡 14 鉆 在高滲透地層易造成較厚的濾餅而引起阻卡 甚至發(fā)生壓差卡鉆 因此 要求鉆井液濾失量要低 要求泥餅薄而堅韌 以利于護壁 避免壓差卡鉆 保 證井下安全 防止縮徑及井壁坍塌 2 嚴格控制固相含量 對鉆井液中的無用惰性固相必須徹底清除 固相 含量高 鉆井液柱壓力大 鉆速降低 濾失量大時 濾餅必然厚 摩阻系數(shù)增 大 因而易引起井下復雜情況 固相含量高 鉆井液的流變性難以控制 且流 阻大 功耗多 鉆井效率低 因此 應根據(jù)需要配備良好的凈化設備 徹底清 除無用固相 嚴格控制澎潤土的含量 以保證鉆井液凈化效果 3 鉆井液的粘度和切力對鉆井與地質(zhì)工作有較大的影響 粘度切力過大 和過低都不利于鉆井 在實際鉆進過程中 盡可能采用較低的粘度及切力 進 行調(diào)整時應注意對原漿性能影響不大時可加清水 稀漿降低粘度切力 若添加 降粘劑 應根據(jù)實際情況合理選擇 適量添加 鉆井液應滿足攜砂要求 防止砂橋卡鉆 等井內(nèi)事故 4 泥漿工應按要求測定和記錄鉆井液性能 并及時向現(xiàn)場技術(shù)人員匯報 鉆井液性能的異常變化 鉆井液參數(shù) 粘度測量均采用馬氏漏斗 一開 密度 1 05 1 10g cm 3 粘度 35 40s 二開 密度 1 10 1 15g cm 3 粘度 40 45s 失水 8ml pH 值 9 10 含砂量 0 5 三開 根據(jù)井下實際情況 可采用清水鉆井或普通泥漿 密度 1 05 1 15 g cm 3 粘度 35 40s 3 1 8 下 套 管 作 業(yè) 1 下套管前必須進行通井和換漿 確保套管準確下至目地層 2 下套管前要嚴格檢查套管質(zhì)量 不符合設計要求的套管嚴禁下入井內(nèi) 3 對所有套管要進行通徑 并清洗絲扣 丈量每根套管長度并做好記錄 4 所有下井套管都要用雙吊鉗緊扣 15 5 技術(shù)套管采用鉆桿連接倒扣接頭將套管送至井下 3 1 9 固 井 作 業(yè) 技 術(shù) 要 求 1 表層套管 采用內(nèi)管固井工藝 水泥漿要求返至地表 固井采用 R32 5 普通硅酸鹽水 泥 水泥漿密度不低于 1 70g cm3 套管內(nèi)水泥塞高度不少于 10m 候凝時間不 少于 36h 2 技術(shù)套管 采用二級固井工藝 第一次固井要求水泥漿上返高度不少于 300m 套管內(nèi) 水泥塞高度不少于 10m 第二次固井采用擠水泥作業(yè) 所用干水泥量不少于 5T 技術(shù)套管頂部水泥塞高度不少于 10m 固井采用 G 級油井水泥 水泥漿密 度不低于 1 85g cm3 候凝時間不少于 36h 候凝結(jié)束后 要進行試壓 試壓壓 力不低于 3MPa 穩(wěn)定時間不少于 10min 如達不到上述要求 要重新進行擠水 泥作業(yè) 3 1 10 完 井 作 業(yè) 完井后進行氣舉洗井 待水清砂凈后 下入深井泵進行正式抽水 測出本 井的出水量 動水位 靜水位 水溫等數(shù)據(jù) 達到設計要求后 準備齊全各種 資料進行交井驗收 3 1 11 單 井 施 工 工 期 安 排 施工工期安排見表 3 3 表 3 3 工期安排 項目 鉆進井深 m 工作內(nèi)容 天數(shù) 一開 0 400 鉆進 下管 固井 候凝 7 二開 400 1600 鉆進 測井 下管 固井 候凝 21 三開 1600 2100 鉆進 測井 10 完井 2100 洗井 抽水 抽水試驗 驗收 10 合計 工作天數(shù) 48 天 16 3 2 JNR 11 地 熱 開 采 井 施 工 設 計 3 2 1 設 備 選 擇 依據(jù) JNR 11 井的設計深度 成井工藝 以及地層的可鉆性等 選擇 RPS3000 鉆機 其最大鉆進能力可達 3000m 可以滿足施工要求 鉆機主要設備 見表 3 4 表 3 4 RPS3000 型鉆機主要設備參數(shù) 名稱 型號 負載或功率 備注 鉆機 RPS 3000 220kw 井架 A31 135 KN 游動滑車大鉤 5 6 滑輪組 1225KN 轉(zhuǎn)盤 ZP175 272t 泥漿泵 SL1300A 956Kw 柴油機 12V190B 883Kw 3 2 2 設 備 安 裝 及 鉆 前 準 備 1 鉆機設備的混凝土基礎應按鉆機基礎圖嚴格施工 基礎施工要按冬季保 養(yǎng)要求養(yǎng)護基礎 確?；A的施工質(zhì)量 在基礎的周圍挖泄水道 防止水和泥 漿長期浸泡基礎 2 鉆機設備安裝應按設備安裝程序進行 設備安裝要平穩(wěn)牢固 所安裝平 面必須用水平尺找平 天車 游車大鉤 轉(zhuǎn)盤中心三點成一線 轉(zhuǎn)盤安裝要平 穩(wěn) 水平 牢固 防碰天車要靈活可靠 提升主鋼絲繩要嚴格檢查 如發(fā)現(xiàn)斷 絲數(shù)量超標要及時更換 鉆塔必須安裝避雷針和指示燈 全部安裝工作結(jié)束后 要經(jīng)院有關(guān)部門驗收后方可進行開鉆 3 2 3 井 身 結(jié) 構(gòu) 設 計 JNR 11 井為三開直井 完井裸眼直徑 216mm 井身結(jié)構(gòu)設計參數(shù)見表 3 5 井身結(jié)構(gòu)示意圖見圖 3 1 17 表 3 5 井身結(jié)構(gòu)設計方案 鉆頭直徑及鉆進深度 套管直徑及下入深度 回次 井徑 mm 深度 m 直徑 mm 下入深度 m 一開 444 5 400 339 7 400 二開 311 1530 244 5 1530 三開 216 2000 裸眼成井 3 2 4 套 管 程 序 及 套 管 質(zhì) 量 要 求 1 套管程序 1 表層套管 339 7mm 下至 400m 2 技術(shù)套管 244 5mm 下至二開底 2 套管質(zhì)量要求 表層套管質(zhì)量要求 直徑 339 7mm 壁厚 9 65mm 鋼級 J 55 符合 API 標準石油套管 技術(shù)套管質(zhì)量要求 直徑 244 5mm 壁厚 8 94mm 鋼級 J 55 符合 API 標準石油套管 3 2 5 鉆 具 組 合 一開 444 5mm SKG124 鉆頭 203mm 鉆鋌 159mm 鉆鋌 127mm 鉆桿 二開 311 2mm MP2 ST517GK 鉆頭 203mm 鉆鋌 159mm 鉆鋌 127mm 鉆桿 三開 215 9mm ST517GK 鉆頭 159mm 鉆鋌 127mm 鉆桿 3 2 6 鉆 進 參 數(shù) 一開 鉆壓 10 220KN 轉(zhuǎn)速 60r min 排量 2200 2500 L min 二開 鉆壓 100 180KN 轉(zhuǎn)速 60r min 排量 2200 L min 泵壓 5MPa 三開 鉆壓 80 150KN 轉(zhuǎn)速 60 70r min 排量 2000L min 泵壓 18 5 7Mpa 在施工中應根據(jù)技術(shù)要求隨時調(diào)整鉆進參數(shù) 3 2 7 鉆 井 液 技 術(shù) 要 求 1 鉆井液要有良好的護壁性能 鉆井液的護壁能力 包括兩個內(nèi)容 一 是濾失數(shù)量 二是在井壁形成濾餅質(zhì)量的好壞 濾失量過大易泡垮易塌地層 形成不規(guī)則井眼 造成一系列井下問題 如電測困難 起下鉆阻卡甚至造成卡 鉆 在高滲透地層易造成較厚的濾餅而引起阻卡 甚至發(fā)生壓差卡鉆 因此 要求鉆井液濾失量要低 要求泥餅薄而堅韌 以利于護壁 避免壓差卡鉆 保 證井下安全 防止縮徑及井壁坍塌 2 嚴格控制固相含量 對鉆井液中的無用惰性固相必須徹底清除 固相 含量高 鉆井液柱壓力大 鉆速降低 濾失量大時 濾餅必然厚 摩阻系數(shù)增 大 因而易引起井下復雜情況 固相含量高 鉆井液的流變性難以控制 且流 阻大 功耗多 鉆井效率低 因此 應根據(jù)需要配備良好的凈化設備 徹底清 除無用固相 嚴格控制澎潤土的含量 以保證鉆井液凈化效果 3 鉆井液的粘度和切力對鉆井與地質(zhì)工作有較大的影響 粘度切力過大 和過低都不利于鉆井 在實際鉆進過程中 盡可能采用較低的粘度及切力 進 行調(diào)整時應注意對原漿性能影響不大時可加清水 稀漿降低粘度切力 若添加 降粘劑 應根據(jù)實際情況合理選擇 適量添加 鉆井液應滿足攜砂要求 防止砂橋卡鉆 等井內(nèi)事故 4 泥漿工應按要求測定和記錄鉆井液性能 并及時向現(xiàn)場技術(shù)人員匯報 鉆井液性能的異常變化 鉆井液參數(shù) 粘度測量均采用馬氏漏斗 一開 密度 1 05 1 10g cm 3 粘度 35 40s 二開 密度 1 10 1 15g cm 3 粘度 40 45s 失水 8ml pH 值 9 10 含砂量 0 5 三開 根據(jù)井下實際情況 可采用清水鉆井或普通泥漿 密度 1 05 1 15 g cm 3 粘度 35 40s 19 3 2 8 下 套 管 作 業(yè) 1 下套管前必須進行通井和換漿 確保套管準確下至目地層 2 下套管前要嚴格檢查套管質(zhì)量 不符合設計要求的套管嚴禁下入井內(nèi) 3 對所有套管要進行通徑 并清洗絲扣 丈量每根套管長度并做好記錄 4 所有下井套管都要用雙吊鉗緊扣 5 技術(shù)套管采用鉆桿連接倒扣接頭將套管送至井下 3 2 9 固 井 作 業(yè) 技 術(shù) 要 求 1 表層套管 采用內(nèi)管固井工藝 水泥漿要求返至地表 固井采用 R32 5 普通硅酸鹽水 泥 水泥漿密度不低于 1 70g cm3 套管內(nèi)水泥塞高度不少于 10m 候凝時間不 少于 36h 2 技術(shù)套管 采用二級固井工藝 第一次固井要求水泥漿上返高度不少于 300m 套管內(nèi) 水泥塞高度不少于 10m 第二次固井采用擠水泥作業(yè) 所用干水泥量不少于 5T 技術(shù)套管頂部水泥塞高度不少于 10m 固井采用 G 級油井水泥 水泥漿密 度不低于 1 85g cm3 候凝時間不少于 36h 候凝結(jié)束后 要進行試壓 試壓壓 力不低于 3MPa 穩(wěn)定時間不少于 10min 如達不到上述要求 要重新進行擠水 泥作業(yè) 3 2 10 完 井 作 業(yè) 完井后進行氣舉洗井 待水清砂凈后 下入深井泵進行正式抽水 測出本 井的出水量 動水位 靜水位 水溫等數(shù)據(jù) 達到設計要求后 準備齊全各種 資料進行交井驗收 3 2 11 單 井 施 工 工 期 安 排 施工工期安排見表 3 6 表 3 6 工期安排 20 項目 鉆進井深 m 工作內(nèi)容 天數(shù) 一開 0 400 鉆進 下管 固井 候凝 7 二開 400 1600 鉆進 測井 下管 固井 候凝 21 三開 1600 2000 鉆進 測井 8 完井 2000 洗井 抽水 抽水試驗 驗收 10 合計 工作天數(shù) 46 天 4 地 質(zhì) 風 險 提 示 及 施 工 注 意 事 項 設計對井位于白塘口凹陷中的小韓莊凸起之上 該地區(qū)斷裂多 地質(zhì)構(gòu)造 條件十分復雜 地層情況多變 深部儲層情況也不盡掌握 因此 對該地熱對 井施工隱含著較大的風險 鉆井風險影響因素很多 主要有地質(zhì)因素和工程因素兩大類 本論證也主 要從這兩方面進行風險分析和預測 1 研究區(qū)地質(zhì)構(gòu)造條件復雜 影響設計對井附近地層的斷裂有兩條 分別 為滄東斷裂和小營盤斷裂 而設計對井緊靠小營盤斷裂 受斷裂影響 構(gòu)造條 件復雜 奧陶系地層在研究區(qū)內(nèi)厚度分布差異很大 據(jù)附近鉆孔揭露厚度 133 729m 而在設計井附近的北閘口 JN 07 JN 07B 井并未鉆遇該層 同時由 于小營盤斷裂傾向較緩 設計回灌井極有可能鉆遇小營盤斷裂而缺失奧陶 直 接鉆遇寒武系地層 因此 設計對井地層厚度的不確定性較大 鉆井風險極大 2 根據(jù)設計預測 設計對井施工鉆至 1500m 后應密切注意地層變化 在 接近奧陶系時 應密切觀測鉆井液的漏失情況 避免大漏造成孔內(nèi)事故 3 防塌措施 對于砂巖易垮塌層 泥巖易坍塌層以及斷裂帶巖層破碎易塌 應提前進行防塌預處理 起下鉆過程中 嚴格控制速度 避免壓力激動和抽吸 造成井垮 同時督促鉆臺確保灌好鉆井液 嚴格控制失水 防止井段縮徑 盡 量減少自由水對地層的侵入 加快工程進度 減少易垮塌地層的浸泡時間 21 4 二開井段較長 要保證鉆井液具有良好的攜屑性 護壁性 嚴格控制失 水 煤層容易掉塊坍塌 因此要嚴格控制鉆井液性能 確保井下安全 5 在鉆井施工過程中 應詳細記錄新近系館陶組 奧陶系等熱儲層的情 況 取全取準各項資料 施工中注意對熱儲層的保護 以滿足因目的層突變而 導致成井方案調(diào)整的需要 要嚴格各項錄井制度 認準地層變化 密切注意巖 性的辨別 及時反映 及時溝通 準確劃分地層界限 卡準地層 盡量降低投 資風險 6 在施工過程中 應根據(jù)實際地層情況 如果奧陶系灰?guī)r裂隙發(fā)育不好 應采取酸化壓裂等增產(chǎn)措施 如果奧陶系缺失 應變更設計 可選擇霧迷山組 熱儲層作為目的層 具體變更方案由設計 施工 監(jiān)理 建設方等共同研究決 定 并報地熱管理部門批準后方可實施 水溫 水量指標值亦隨變更方案而調(diào) 整 7 地熱井施工時 應聘請專業(yè)監(jiān)理人員進行監(jiān)理 主要材質(zhì)需報驗 重大 變更需審批 關(guān)鍵工序要旁站 使鉆井全過程按設計要求和有關(guān)技術(shù)標準有序 運行 8 地熱井終孔后均必須洗井徹底 保證水清砂凈 以溝通含水層巖溶裂隙 發(fā)育通道 保證開采井產(chǎn)量和回灌井回灌效果 9 為確?；毓嗑目晒嗄芰?根據(jù)地熱管理部門的有關(guān)規(guī)定 回灌井必須 進行酸化壓裂 應聘請有資質(zhì) 經(jīng)驗豐富的施工隊伍實施酸化 確保酸化效果 22 5 安 全 生 產(chǎn) 措 施 5 1 開鉆前要嚴格檢查設備安裝情況 并由生產(chǎn)科向施工井隊主要負責 人進行交底 待檢查驗收合格后下達開鉆通知書 井隊方可開鉆 5 2 生產(chǎn)中堅持班前 班后會制度 嚴格執(zhí)行交班制度 嚴格遵守各項操 作規(guī)程 5 3 各班要嚴格檢查設備運行情況 并認真做好設備運行記錄 及時檢 查防碰天車 剎車及主鋼絲繩情況 發(fā)現(xiàn)問題要及時維修 如發(fā)現(xiàn)斷絲超標必 須及時更換 5 4 要做好夏季的防雨 防雷 防電工作 5 5 要做好噪音的防護及現(xiàn)場周圍的衛(wèi)生 及時將廢棄泥漿和鉆屑進行 清理 鉆具工具要碼放整齊 確保現(xiàn)場施工環(huán)境清潔整齊 5 6 施工人員要穿戴好各種防護裝備 確保人身安全 5 7 井場要準備好各種消防設備 防止火災發(fā)生 各重要部位要懸掛警 示牌警示 5 8 做好室內(nèi)外衛(wèi)生 防止疾病發(fā)生 加強井隊的綜合治理 確保施工 的正常進行