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技術(shù)*、施工專業(yè)、設(shè)計安裝一條龍

簡介

壽光地溫空調(diào)井施工隊，由于地熱鉆井的特殊性和復雜性，地熱井供暖前期工作中，地熱鉆井是耗時zui長，耗資zui多，耗力zui大的一個工程階段，因此，在進行地熱鉆井前，要擬定合理的地熱鉆井工藝和設(shè)計方案，采用相應(yīng)的技術(shù)設(shè)備，根據(jù)本身開發(fā)的條件和地熱井供暖的要求，形成有側(cè)重的施工方案。

在進行地熱井施工時，嚴格執(zhí)行工程規(guī)范，并采用全局化的工程管理，實時監(jiān)測，對異常狀況進行及時處理，規(guī)避各種地質(zhì)和工程風險，一方面提高成井率，另一方面，控制出水量，確保與地下熱水補給達到平衡，使地熱井供暖項目更加*地持續(xù)下去。

地熱井的投資主要決定于鑿井深度,而鑿井深度又取決于熱儲層的埋藏深度。北京地區(qū)地熱井取水目的層主要為薊縣系霧迷山組,該套地層在北京平原區(qū)埋藏深度差異較大,1000m～4000m不等。

由于每個井位所處地的地質(zhì)情況不同,因而它的深度與溫度間的相關(guān)系數(shù)也差別很大。鐵科院東郊分院處于北京凹陷地帶,熱儲層頂板埋深2900m左右,成井深度應(yīng)在3400m,出水溫度大于60℃。

不同深度的地熱井,需使用不同型號的鉆機。不同型號的鉆機,它的設(shè)備規(guī)模、能源消耗、機組人員數(shù)量、乃至技術(shù)要求都大不相同,因而其鉆井的成本也差別很大,每加大一級型號,單米造價都會高出200元左右。為了保證成井質(zhì)量和施工進度,一般要選用鉆鑿能力略高于設(shè)計井深的鉆機。

壽光地溫空調(diào)井施工隊按*、建設(shè)部(1992)價費字375號文件《關(guān)于發(fā)布工程勘察和工程設(shè)計收費標準的通知》中的有關(guān)標準計取費用,鉆井深度2500m內(nèi),綜合造價應(yīng)為2200元m;鉆井深度3500m,綜合造價應(yīng)為2600元m?？紤]到市場調(diào)節(jié)因素,一般的市場價格要低于國家標準價格。

1、定向井：一口井的設(shè)計目標點，按照人為的需要，在一個既定的方向上與井口垂線偏離一定的距離的井，統(tǒng)稱為定向井。 

2、井深（m）：井眼軸線上任一點，到井口的井眼長度，稱為該點的井深，單位為“米”。

3、垂深（m）：井眼軸線上任一點，到井口所在水平面的距離，稱為該點的垂深，單位為“米”。 

4、水平位移（m）：井眼軌跡上任一點，與井口鉛直線的距離，稱為該點的水平位移，也稱為該點的閉合距，單位為“米”。嚴格意義上水平位移為閉合距在設(shè)計井眼軌跡上的投影位移=閉合距*cos (井眼軌跡投影于水平面與設(shè)計軌跡投影于水平面的夾角)。           井底與井口連線在水平面上的投影線的長為總閉合距（習慣叫閉合距又叫總水平位移），其方位為閉合方位（又叫總方位）。 

5、視位移（m）：水平位移在設(shè)計方位線上的投影長度，稱為視位移，是繪制垂直投影圖的重要參數(shù)，單位為“米”。 

6、井斜角（°）：井眼軸線上任一點的井眼方向線與通過該點的重力線之間的夾角，稱為該點的井斜角，單位為“度”。 

7、方位角（°）：在以井眼軸線上任一點為原點的平面坐標系中，以通過該點的正北方向線為始邊，按順時針方向旋轉(zhuǎn)至該點處井眼方向線在水平面上的投影線為終邊，其所轉(zhuǎn)過的角度稱為該點的方位角，單位為“度”。 

8、磁偏角：在某一地區(qū)內(nèi)，其磁北極方向線與地理北極方位線之間的夾角，稱為該地區(qū)的“磁偏角”，順時針為正，逆時針為負。磁方位校正為磁方位角加上該地區(qū)的磁偏角。 

9、造斜點（KOP）：在定向井中，開始定向造斜的位置叫“造斜點”。通常以開始定向造斜的井深來表示。 

10、造斜率：表示造斜工具的造斜能力，

11、井斜變化率：單位井段內(nèi)井斜角的變化速度稱為“井斜變化率”，

12、方位變化率：單位井段內(nèi)方位角的變化速度稱為“方位變化率”，常用“°/100m”表示。 

13、全角變化率K（狗腿度）：指的是單位井段內(nèi)井眼鉆進的方向在三維空間內(nèi)的角度變化，它既包含了井斜角的變化又包含著方位角的變化。

14、靶點（目標點）：設(shè)計規(guī)定的、需要鉆達的地層位置，

15、靶區(qū)半徑：允許實鉆井眼軌跡偏離設(shè)計目標點的水平距離，

16、靶心距：在靶區(qū)平面上，實鉆井眼軸線與目標點之間的距離，稱為靶心距。 

17、工具面（Tool Face）：在造斜鉆具組合中，由彎曲工具的兩個軸線所決定的平面，稱為工具面。 

18、工具面角：分為磁邊工具面角和高邊工具面角；磁邊工具面角：以正北方向線為基準，；高邊工具面角：以井眼方位線為基準。|石油鉆井裝備,

19、反扭角：使用井底馬達帶彎接頭進行定向造斜或扭方位時，動力鉆具啟動前的工具面與啟動后加壓鉆進時的工具面之間的夾角，稱為反扭角。反扭角總是使工具面逆時針轉(zhuǎn)動定向井剖面設(shè)計     

在開鉆前認真進行設(shè)計，可以大大節(jié)約定向鉆井的成本。影響井眼軌跡的因素很多，其中一些因素很難進行估算（如在某些地層中的方位漂移情況等）。因此，在同一地區(qū)得到的鉆井經(jīng)驗很重要，這些經(jīng)驗可以在其他井設(shè)計過程中起重要的參考作用。    

波形區(qū) 

波形區(qū)位于屏幕的下方，用于描繪當前立管壓力的波形。波形顯示的橫坐標軸為時間，縱坐標軸為壓力（以千帕為單位），隨計算機一側(cè)同步調(diào)節(jié)。

狀態(tài)區(qū) 

該區(qū)域位于屏幕的zui下方，用于顯示一些提示信息。是否自動顯示消息的狀態(tài)即顯示在該區(qū)域的zui右側(cè)，反復按3鍵，即可看到該狀態(tài)顯示在變化。

淺層測試 

儀器裝入套管后，即可開泵進行淺層測試。觀察脈沖信號的波形，并可繼續(xù)測出一組數(shù)據(jù)，以判斷儀器是否工作正常。若出現(xiàn)異常需要取出儀器進行檢查、采取相應(yīng)措施，必要時也可以更換有關(guān)部件。   

軟件的主窗口被分成了多個區(qū)域，用于顯示不同種類的數(shù)據(jù)，它們分別是：立管壓力值顯示區(qū)、度盤顯示區(qū)、數(shù)據(jù)顯示區(qū)及波形顯示區(qū)，下面分別加以介紹。 立管壓力值顯示區(qū)  以柱狀圖和數(shù)值方式顯示立管壓力值，單位為MPa。柱狀圖上又分成了三個區(qū)：藍色的欠壓區(qū)，綠色的正常區(qū)和紅色的過壓區(qū)。當壓力值處于某個區(qū)域之內(nèi)時，用于表示壓力值的柱狀圖會以該區(qū)的顏色顯示。這些區(qū)的分界點是隨壓力傳感器標定數(shù)據(jù)一同保存的，可以在壓力傳感器標定窗口中修改。 波形圖顯示區(qū)  以波形的形式顯示立管壓力的變化。另外用一條綠色虛線顯示當前設(shè)定的脈沖檢測門限值。度盤顯示區(qū)  度盤中顯示的內(nèi)容包括：當前井斜、方位、工具面的數(shù)值和圖示，度盤的zui外圈表示的是井斜，次外圈是方位，內(nèi)部的五圈表示的是工具面，從內(nèi)到外分別顯示著五段不同時刻的工具面值，zui內(nèi)圈的是值。磁性工具面和重力工具面以不同顏色區(qū)分，重力工具面以純灰色顯示，磁性工具面以藍灰色顯示。隨度盤一同用大字體顯示的數(shù)值都是的值，除數(shù)據(jù)本身外還顯示該數(shù)據(jù)的到達時刻，供現(xiàn)場人員判斷數(shù)據(jù)的新舊程度和有效性。 

一．設(shè)計資料     

要進行一口定向井的軌道設(shè)計工作，作業(yè)者至少應(yīng)提供靶點的垂深、水平位移和方位角，或提供井口與靶點的座標位置，通過座標換算，計算出方位角和水平位移。此外，定向井工程師還要收集下列資料：     

1．作業(yè)區(qū)域和地理位置。通過作業(yè)區(qū)域，通?？梢哉业皆摰貐^(qū)已完井的鉆井作業(yè)資料（野貓井除外），并對地層情況、方位漂移有一定的了解，根據(jù)地理位置，可以計算或查得到地磁偏角。 

2．地質(zhì)設(shè)計書和井身結(jié)構(gòu)。了解有關(guān)地層壓力、地溫梯度、地層傾角、走向、巖性、斷層，可能遇到的復雜情況，以及油藏工程師的特殊要求等。     

3．作業(yè)者對造斜點、造斜率、增（降）斜率的要求，以及安全圓柱、zui大井斜等井身質(zhì)量的要求。 

4．了解鉆井承包商的情況，如泥漿泵性能，井下鉆具組合各組件的基本情況等。

二．設(shè)計原則     

1．能實現(xiàn)鉆定向井的目的     

定向井設(shè)計首先要保證實現(xiàn)鉆井目的，這是定向井設(shè)計的基本原則。設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)不同的鉆探目的對設(shè)計井的井身剖面類型、井身結(jié)構(gòu)、鉆井液類型、完井方法等進行合理設(shè)計，以利于安全、優(yōu)質(zhì)、快速鉆井。     

如救險井的鉆井目的是制服井噴和滅火，保護油、氣資源。因此，救險井的設(shè)計應(yīng)充分體現(xiàn)其目的：一是靶點的層位選擇合理。二是靶區(qū)半徑小（小于10米），中靶要求高；三是盡可能選擇簡單的剖面類型，以減小井眼軌跡控制和施工難度，加快鉆井速度。四是井身結(jié)構(gòu)、井控措施等應(yīng)滿足要求。    

2．盡可能利用方位的自然漂移規(guī)律在使用牙輪鉆頭鉆進時，方位角的變化往往有向右增加的趨勢，稱為右手漂移規(guī)律。如圖9－9所示，靶點為T，設(shè)計方位角為?′。若按?′定向鉆進，則會鉆達T′點，只有按照?角方向鉆進，才會鉆達目標點T。Δ?角稱為提前角，提前角的大小，要根據(jù)地區(qū)的實鉆資料，統(tǒng)計出方位漂移率來確定，我國海上開發(fā)井一般取2～7度。     

目前流行的PDC鉆頭（如RC426型等），對方位右漂具有較好的抑制效果。在地 層傾角小、巖性穩(wěn)定時，PDC鉆頭具有方位左漂的趨勢，這主要是由于PDC

利用期間的維護與回灌

地熱井供暖的前半段，是資源開發(fā)，后半段是資源利用，但使這兩者緊密溝通起來的，是地熱水。而地熱水具有各種性質(zhì)，攜帶著各種化學物質(zhì)，長年利用造成結(jié)垢是不可避免的。此外，地熱井本身的銹蝕由于其設(shè)備的性質(zhì)也是普遍存在的，因此，除垢防腐工作，是地熱井供暖后期利用過程中需要定期關(guān)注的重要工作，需要進行合理的規(guī)劃和管理。可以提高地熱資源利用率、減少廢氣熱水對于環(huán)境的污染，同時維持地熱資源的可持續(xù)利用。回灌有很多種模式，可以根據(jù)地質(zhì)條件和具體的經(jīng)濟狀況采用不同的回灌措施，達到地區(qū)地下資源的水熱均衡，確保地熱井供暖項目的*效益。將選好的礫料投入濾水管與井壁之間的環(huán)狀間隙中,這一工序稱為填礫。一般適合于淺井。填礫的目的是在濾水管與井壁之間形工過濾層。此人工過濾層可以增大濾水管四周的孔隙率和透水性,減小進水時的水頭損失,以增加單井出水量。同時,可以起濾水擋砂作用，以防止含水層中的細小砂粒涌進濾水管內(nèi)。因此,可以延長水井的使用壽命。

深井填礫主要弊端有:為填礫而增加鉆井口徑,鉆井成本增加;投礫過程中很容易造成礫料的分選,即:相對粗的顆粒先沉入井底,較細的顆粒則懸浮在上部,使地層與礫料顆粒配不合理而導致涌砂,特別是較深的地熱井,由于礫料下沉時間長,分選的層次更嚴重;投礫過程中,很容易導致不穩(wěn)定地層坍塌,而使礫料不到位或者礫料泥皮混在一起充填在井管外圍,造成洗井困難,甚至嚴重影響單井出水量;井斜或下管彎曲時,圍填礫料很難保證其厚度的均勻性;石英含量較低的礫料,容易造成膠結(jié),zui終影響出水量。

鉆頭的切削方剖面設(shè)計中應(yīng)考慮的問題    

1．選擇合適的井眼曲率    

井眼曲率不宜過小，這是因為井眼曲率限制太小會增加動力鉆具造斜井段、扭方位井段和增（降）斜井段的井眼長度，從而增大了井眼軌跡控制的工作量，影響鉆井速度。     

井眼曲率也不宜過大，否則鉆具偏磨嚴重、摩阻力增大和起下鉆困難，也容易造成鍵槽卡鉆，還會給其他作業(yè)（如電測、固井以及采油和修井等）造成困難。因此，在定向井中應(yīng)控制井眼曲率的zui大值，我國海上定向井一般取7～16°／100米，zui大不超過20°／100米。不同的井段要選用不同的井眼曲率，具體如下： 

井下動力鉆具造斜的井眼曲率?。?～16°／100米。 轉(zhuǎn)盤鉆增斜的增斜率?。?～12°／100米。    

轉(zhuǎn)盤鉆降斜的降斜率?。?～8°／100米。 

定向及扭方位六不施工： 

（1）井壁不穩(wěn)定、井眼不暢通、井底不干凈不施工；

（2）鉆井液性能未達到設(shè)計要求或不具備安全施工條件的不施工； 

（3）排量必須符合動力鉆具的技術(shù)要求，否則不得施工；

（4）送井的動力鉆具、彎接頭、測斜儀等達不到工程要求不得施工；

（5）設(shè)備有故障、安全措施不落實不施工； 

（6）主要技術(shù)崗位的人員和技術(shù)措施不落實不施工。

3、定向或扭方位的鉆具組合下井，必須雙鉗緊扣，如使用液壓大鉗，緊扣扭矩應(yīng)達到緊扣鉆具的標準要求。嚴格控制下放速度，防止突然遇阻。若中途遇阻可變換角度下放，下放無效時起鉆通井，嚴禁長井段劃眼，動力鉆具入井不準裝絲扣密封膜。 

4、根據(jù)動力鉆具的特性和*參數(shù)，確定鉆井參數(shù)。

5、單點儀定向或扭方位原則上每單根測斜一次，隨鉆儀造斜或扭方位每單根記錄一組數(shù)據(jù)。根據(jù)測量的井斜角和方位角及時修正反扭角的誤差，并調(diào)整造斜工具的裝置角，預測井底的井斜和方位狀況，指導下步施工。

6、帶彎接頭的定向鉆具組合接單根和起鉆時，嚴禁用轉(zhuǎn)盤卸扣。 

7、定向或扭方位完畢，定向井段超過40米或井下情況復雜應(yīng)先下入剛性較小的單扶正器鉆具組合通井擴劃眼，修整井壁，然后下入鉆進要求的鉆具組合。 

8、擴眼時剎把必須由司鉆操作，值班干部在場指揮。擴劃眼嚴禁連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)盤下放擴眼，原則是“下放時不轉(zhuǎn)

1、穩(wěn)斜鉆具主要是剛性滿眼鉆具組合，一般*使用3-4個穩(wěn)定器，zui多不超過5個。 

2、穩(wěn)斜段要求50-70米測斜一次，遇復雜地層或穩(wěn)斜困難時應(yīng)加密測斜。 

3、因地層因素影響或大斜度井采用穩(wěn)斜鉆具，出現(xiàn)降斜趨勢時，可用微增鉆具或增斜鉆具組合穩(wěn)斜。

轉(zhuǎn)盤鉆降斜井段施工 

1、降斜鉆具組合以鐘擺鉆具為主，必要時可以使用光鉆鋌或其它鉆具組合降斜，但應(yīng)注意全角變化率不超過允許的范圍。 

2、降斜井段鉆進參數(shù)：適當鉆壓、快轉(zhuǎn)、大排量，嚴格控制降斜率，根據(jù)降斜前井斜角的大小以及地層造斜規(guī)律選擇合適的鉆具組合和鉆井參數(shù)，降斜率≤4°/100m。每30-50米測斜一次，遇復雜地層，方位漂移大，降斜過慢或過快應(yīng)加密測斜，防止軌跡失控。

其他要求 

1、測斜后應(yīng)及時處理數(shù)據(jù)，并在垂直投影圖和水平投影圖上繪圖分析并及時向技術(shù)發(fā)展部匯報。 

2、井斜超過30度的井，中靶后自由段鉆進井段超過100米，采用穩(wěn)斜鉆具組合或原鉆具組合。