地热打井钻探详细规程.docx

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地热打井钻探详细规程

目次

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/T1.1-2009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

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/T1.1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。

3.1　

地热钻探geothermaldrilling

以勘探或开发地热资源为目的的钻探工作。

3.2　

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。

3.3　

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。

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。

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。

3.4　

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。

3.5　

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。

3.6　

取心钻进coredrilling

以采取圆柱状岩心为目的的钻进方法与过程。

3.7　

全面钻进non-coredrilling

将孔底岩石全面破碎的钻进方法。

3.8　

潜孔锤钻进down-holehammerdrilling

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。

3.9　

气举反循环钻进air-liftreversecirculationdrilling

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。

3.10　

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。

3.11　

泵室段pumpchambersegment

安装抽水泵等开采设备的井段。

3.12　

井管wellcasing

安装在地层中，用于采取地下水的取水管道。

3.13　

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。

3.14　

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。

3.15　

沉砂管sandsedimentpipe

连接在井管最下端，起沉砂作用的管子。

3.16　

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

4.1　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。

4.2　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。

4.3　地热井深度

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

＜500

500～1500

1500～3000

＞3000

4.4　地热井口径系列

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

1

152/114

6

279/219

2

190/140

7

311/245

3

200/168

8

346/273

4

216/178

9

406/298

5

245/194

10

445/340

地热取心钻探口径系列参照DZ/T0227和DZ/T0148执行。

4.5　钻进方法分类与选择

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。

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。

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。

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。

4.6　基本要求

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。

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。

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Ｂ）。

5　钻探设备及器具选择

5.1　钻探设备的选择

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

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“Ａ”形塔、“K”形塔、“门”形塔、四脚塔和桅杆等。

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。

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。

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

公称通径

mm（in）

井控装置最大工作压力

MPa

14

21

35

70

105

套管外径

mm（in）

180（71/16）

114.3（41/2）～177.8（7）

230（9）

193.7（75/8）～219.1（83/4）

280（11）

219（83/4）～244.5（95/8）

219（83/4）

244.5（95/8）

346（135/8）

298.4（113/4）～339.7（133/8）

273.1（103/4）

298.4（113/4）

426（163/4）

404.4（16）

476（183/4）

-

473.1（185/8）

528（203/4）

-

508.0（20）

-

540（201/4）

580.0（227/8）

-

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。

5.2　钻具、井管及仪器仪表的选择

钻具的选择

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