地热井施工流程及工程技术探讨

许成勇

（山东省地质矿产勘查开发局第七地质大队，山东 临沂 276006）

地热资源既是一种宝贵的自然资源，又是一种清洁环保的可再生能源。合理开发利用地热对于改善大气环境、转变能源消费结构、发展低碳经济具有重要意义。

1 地热井施工工艺流程

1.1 地球物理测井

1） 做好测井设备布置和井口安装；2） 各种测井仪器按刻度和校验标准进行刻度校验，各种测井仪器和设备按操作规程进行操作；3） 资料整理按规范执行（规范略）；4） 资料解释时，要参照地质录井等资料进行综合判断；5） 测井项目：见表1。

表1 测井项目一览表

1.2 地质录井

1） 地质录井，岩屑返出地表后，地质工程师要严格按照设计要求捞取岩屑，并进行洗样晒样、描述、装袋、入库等工作。由于岩屑捞取具有一定的迟到时间须根据钻井液上返时间计算岩屑迟到时间；2） 钻时录井，在钻井过程中，由于钻遇地层岩性不同，钻进单位厚度的岩层所用的纯钻进不同。在钻井过程中须记录单位钻井效率；3） 钻井液录井，应记录钻井液密度、粘度、滤失量、滤饼、切力、pH 值、含砂量等。同时需记录并观察钻井液液面变化、钻井液温度等技术参数。

1.3 洗井

1） 清水替浆：首先用清水将孔内钻井液替出，并用清水冲洗井壁，将井内泥皮替出，然后注入三聚磷酸钠，浸泡24 小时后，用药液循环，将井内残存泥浆洗净；2） 酸洗井：根据测井及地质录井等资料，选择岩石裂隙发育段自下而上注入盐酸，盐酸浓度为15～30%，依井段长度计算注入量。然后分段注入CO2，最后空压机引喷，水清砂净后下入水泵联合洗井；3） 空压机洗井：采用高压力大排量的空气压缩机向孔内注入压缩空气产生间断喷流的出水方式将孔内泥浆及残留岩屑瞬间释放带出地面，达到洗井效果，同时空压机洗井过程可疏通含水层。同时根据气举间隔喷涌时间可初步估算地热井产能情况。

1.4 抽水试验及回灌试验

洗井结束后，按《地热资源地质勘查规范》GB/T11615-2010 要求进行抽水试验工作。试验目的是为查明目的层的透水性、含水性，为后期热储评价和利用提供准确数据

1） 做两次降深，稳定延续时间大于24h；2） 动水位和涌水量观测时间在抽水开始后按一定时间间隔要求观测，以后。测量动水位读数准确到“cm”，三角堰箱高度读数准确到“mm”；3） 水温、气温同步观测，每隔30min 测一次，读数应准确到0.5℃，与动水位观测相对应；4） 恢复水位观测：在抽水试验停止后须立即进行热恢复水位观测，观测水位测量读书准确到“cm”，直至水位相对稳定后，即可停止观测；5） 有观测井的抽水试验观测：在一眼地热井抽水时观测抽水井的动静水位和出水量，同时观测另一眼井的水位变化，两眼井的观测时间同步，按上面1，2 条规定操作；） 做回灌试验时，井口安装水表，水管下入静水位以下，水量和动水位同步观测，同时观测另一眼地热井的动水位变化情况，宜在回灌开始后第5，10，15，20，25，30，40，50，60min 各测一次，以后每隔30min 测一次，连续观测48h。

2 地热井施工技术

2.1 酸化增产

1） 井口安装，井口安装采油树，并加固，采油树四周用钢丝绳固定；2） 施工管柱完成，封隔器下深1800m 左右，封隔器以下替满3%NH4Cl 液体，座封封隔器；3） 配液，配制处理液必须混合均匀，酸液用水必须为清水；4） 地面管线试压，接好地面施工管线，高压管汇清水试压25MPa，不刺不漏为合格；5） 打平衡，施工时，套管打平衡＜5MPa；6）泵酸，按施工泵注程序注酸（按定压方式施工）；7） 排液，①放喷排液，（6～11mm 油嘴） 控制油嘴放喷，要求排出残酸液浓度＜0.2%；②放喷结束，未达到排液标准，采用汽化水排液。

2.2 射孔

射孔技术是利用聚能射孔原理，利用射孔弹爆炸后白聚能效应产生的高温高压爆轰波冲击套管完成射孔。由于套管外与钻孔环状间隙之间全部为水泥浆封固，将透水性好的储层射开，透水性差的储层和泥岩层也不会对储层产生影响。

在射孔技术应用中，影响射孔效果的关键因素首先是目的层地质及水文地质特征，包括岩性、颗粒、分选和磨圆度、胶结、孔隙度、渗透性等。射孔弹进入地层穿射成孔道后，整个孔道的内壁成为渗水断面，然后汇集将孔道作为集水廊道，地下水以紊流的形式沿此廊道涌出。孔道形成后，对孔道周边地层的渗透率也有重大影响，由于烧结压实致使孔隙率有所降低，所以必须寻找赋水性好、渗透率大的热储层。研究区的明化镇组下段热储层热储条件较好，符合这一特点。

地热钻井是一项高风险的作业，在热储层出水效果较差的情况下，为了满足增加出水量，降低投资损失，有时就需要更改目的层，采用射孔方式，射开上部新近系热储层，取温度较低的地热流体使用。一般方法是，通过测井曲线解释成果分析热储层的渗透率、孔隙度及含水层的厚度，确定射孔层段。

3 结语

总之，通过不断研究、探索地热钻井技术，利用石油钻探技术优势开发地热开发资源，地热钻井必将成为未来能源一大支柱产业。