地热井施工技术设计Word格式文档下载.docx

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1.施工热水井1眼，钻探进尺×

米；

2.全孔水文地质测井；

3.抽水试验1次；

4.水质化验1组（全分析、微量元素、细菌分析）。

二、主要工程质量标准

主要工程量标准：

1．设计孔深×

m；

2．出水量100m3/h，水温40℃；

3．终孔层位：

蓟县系雾迷山组；

4．封孔止水：

侏罗系中统髫髻山组底板之上地层全封。

水泥标号不低于525#；

5．下泵段管径不小于Ф340mm，下泵段深度不小于300m；

6．钻孔偏斜执行GB11615-89《地热资源地质勘查规范》。

第二章工程概况

第一节工程基本概况

拟施工的×

单位地热井位于×

。

地处×

，地势平坦，地面海拔标高39m。

与每条高等级公路互连成网，交通便利。

本工程施工目的主要是获取地下热水资源，同时也相应地为研究×

地质条件提供详实的资料，有关技术要求原则上执行GB11615-89《地热资源地质勘查规范》，所获取资料主要侧重于与地热相关的内容。

第二节施工地质条件

地热井所处区域大地构造单元为中朝准地台（Ⅰ级构造单元）上的华北断陷（Ⅱ级构造单元）顺义迭凹陷（Ⅳ级构造单元）内，其西北部与燕山台褶带（Ⅱ级构造单元）上的昌（平）怀（柔）中穹断（Ⅳ级构造单元）相接；

东部与平谷中穹断（Ⅳ级构造单元）相接；

南部与北京迭断陷（Ⅳ级构造单元）相接。

地热井所处区域在阴山纬向构造体系南端燕山台褶带和祁吕贺山字型东翼反射弧构造体系及新华夏构造体系的复合部位，五大构造体系的复合、联合作用构成了本区复杂的构造格局和控制了地层的沉积分布特征。

一、地层

区内地层自上而下有第四系，侏罗系中统髫髻山组，蓟县系雾迷山组。

1．第四系（Q）：

主要为粘土，亚粘土夹砂、砾、石层，厚度约1090米，与下伏地层不整合接触；

2．侏罗系中统髫髻山组（J2t）：

主要为致密，坚硬的安山集块岩，为热储盖层，厚约450米，与下伏地层不整合接触；

3．蓟县系雾迷山组（Zjw）：

主要为含硅质条带白云质灰岩，岩溶洞裂隙发育，为热水目的层，厚约260米，未揭穿。

二、地热“储、盖、源、通”条件

本孔所在区域经受多次构造运动，特别是第三纪以来对华北平原的拉张运动，使本区区域地壳较薄，地温场热流值较高，具备了深部热源条件。

又处于三大构造体系复合部位，断裂构造十分发育，特别是黄庄—高丽营断裂为高角度张扭性深大断裂，已断深入上地幔软流圈高导层中，破碎带宽度大。

使深部热源能沿断裂带源源不断地上涌，在浅部遇地下水被加热，冷、热水形成对流循环，具备了热通道条件。

在水热深循环带两侧，分布有巨厚的震旦亚界蓟县系雾迷山组白云质灰岩，该组灰岩经受过多次构造运动和岩溶化作用，古岩溶发育，新构造运动作用使古岩溶活化，加强并互相连通，在断裂带两侧形成良好的热水储存空间。

本套碳酸盐岩地层区域内分布广泛，在山区裸露区接受大气降水补给，并通过地下岩溶通道流向平原深部岩溶区，在深大断裂带及附近进行冷、热水对流循环加热，形成热水储层。

本孔热储层上覆巨厚的第四系砂土层（厚1090m）和侏罗系中统（厚约450m）火山碎屑岩，均为低热导率的岩层，形成良好的热储盖层。

第三章水文地质设计

一、岩屑录井

钻进中作好岩屑录井，该井为生产井，每钻进5米，捞取岩屑样一个；

进入目的层，则加密，每钻进2米捞取岩屑样1个。

每个样不小于0.5kg，分别编号，详细描述，作好记录，装袋保存，以划分地层、指导钻进。

二、测井设计

测井项目见下表：

序号

井段（m）

测井项目

1

50~1100

井径

井斜

电阻率

自然电位

自然伽玛

人工γ

井温

2

1100~1800

三、简易水文地质观测

钻进施工过程中，要求按规范进行简易水文地质观测，参照GB11615-89《地热资源地质勘查规范》有关简易水文地质观测要求进行。

1．目的层井段，必须经常对泥浆槽液面及泥浆池中的泥浆量的变化进行观察，注意是否有漏失，漏失量及速度、漏失前后泥浆性能的变化；

2．详细记录钻进中的涌水、井喷、漏水、涌砂、逸气、掉块、缩径、坍塌等现象的起止时间、井深、层位及采取的处理措施等。

对涌水或井喷还应详细观察记录涌、喷量及高度，连续或间断的涌喷规律、涌喷前后的泥浆性能变化等；

3．系统测定井口泥浆的温度变化，在钻入热储目的层段时应加密观测并做好记录；

4．钻进过程中对蹩、跳钻，放空等情况应认真记录起止时间、井深、层位、蹩跳程度、钻时情况，做好地质方面的分析判断。

四、洗井与抽水试验

1．洗井

采用清水冲孔、酸化、二氧化碳和泵抽联合洗井法。

步骤如下：

（1）清水冲孔，用清水替浆并冲刷井壁；

（2）若在目的层中钻进使用泥浆，注入0.6~0.8%浓度的六偏磷酸钠浸泡8小时，然后清水冲孔破坏泥皮；

（3）酸化洗井，必要时进行二氧化碳洗井，即用28%的盐酸注入目的层段酸化24小时后，自水位下每400m注入20瓶CO2，直到水清砂净；

（4）泵抽洗井，用潜水泵连续抽水，达到水清砂净（含砂量<

1/20万）。

2．抽水试验

按单井稳定流抽水试验进行。

抽水试验设计三个落程，稳定延续时间8~12小时，用以确定流量与水位降低的关系，概略的取得含水层渗透系数、给水度或弹性释水系数，压力传导系数。

直接从孔口测量水位时，应同时测量孔内水温，以换算为相同密度的水位。

五、相关支持性文件：

1．GB11615-89《地热资源地质勘查规范》；

2．SY/T5412-1996《下套管作业规程》；

3．DZ/T0148-94《水文地质钻探规程》；

第二部分工程技术设计

第一章设备选择及器材配备

由于该井不要求取芯，从钻进效率与设备能力两方面考虑选择TSJ-2000型水源钻机施工，设备选择及器材配备见下表：

设备选择表

类型

规格

数量

钻机

TSJ-2000型

台

钻塔

JJ50/27A型

部

泥浆泵

TBW-1200/7B

柴油机

6135-190HP,12V135-240HP

发电机组

75Kw

电焊机

交流300型

器材配备表

数量

吊环

DH-20

副

吊卡

Φ127

Φ89

安全卡瓦

吊钳

5b、5a钳头

水箱

2m3

个

拉力表

10吨

公锥

3′/12″5″

各1个（正反扣）

母锥

管钳

套

链钳

把

4

自由钳

Φ127、Φ89、Φ73

3

测绳

米

350

万用表

块

三角堰箱

铁锤

3磅、18磅

泥浆性能测试仪

泥浆测试箱

箱

第二章钻井施工工艺

第一节设备与井架的安装

一、场地平整与地基修筑

由于该孔较深，为顺利下管，孔斜要求不超过1°

/100米，因此，必须平整夯实地基，根据当地的地形及地层情况选用浅槽地基，具体方法是在基台木槽底部垫入碎石、土等，夯实后再放入基台木。

二、钻机安装

钻机与基台连接必须平稳、坚固、可靠。

转盘平面水平偏差应小于2‰；

设备的传动系统应做到安装误差其平行度<

2.0mm。

三、钻塔安装

由于采用的是A形塔在起塔前在地面连接好，做到所有的连接部件必须锁死防止脱落。

连接完毕后利用起塔装置进行起架，其具体操作过程可参照《钻塔拆装作业指导书》。

钻塔安装完毕后，应做到：

天车、大钩、钻孔三者中心在一条铅垂线上。

第二节开孔前的准备

一、开钻前先进行“三通一平”工作，即通水、通电、通路到现场，平整场地，做到充分合理利用周围空间。

二、按标准设置钻井液循环系统：

泥浆池不小于30m3，沉淀池不小于2个（2×

2×

1.5m3）。

三、整理现场。

要求钻具按规格排放整齐，不合格的单独放置。

把工具器材进行分类放置，做好标识。

四、一切就绪后要进行严格检查验收，内容包括：

钻机、钻塔、基台、泥浆泵、柴油机、提升系统、传动系统、刹车系统是否良好，各种仪表是否灵活、可靠，各种施工材料配备是否齐全。

安全防护设施是否齐备、牢固、可靠。

五、制定设备“三定”（定人、定机、定操作规程）清单，做到主要设备专人专管。

然后召开钻前工作会议进行安排布置及技术交底。

第三节钻孔结构

按合同要求下泵段直径φ340mm，深度300mm，及出水量要求100m3/h，设计终孔直径φ152mm，根据施工地层条件及钻探设备能力设计钻孔结构见下表：

井身结构设计

开钻

次序

井段

（m）

钻头尺寸（mm）

套管尺寸（mm）

环空水泥浆返高（m）

备注

一开

0~50

φ550

φ426

50

水泥标号不低于525#，二开、三开套管对接同时下入井内

二开

50~300

φ394

φ340

300

三开

300~1100

φ346

φ245

800

四开

1100~1550

φ215

φ178

460

五开

1550~1800

φ152

裸眼

第四节钻进方法与规程

为预防孔斜，提高钻进效率，采用满眼钻具结构与塔式钻具结构相结合的匹配方式，钻具稳定性好、刚度大，提供钻压大，能保证孔身垂直、下管顺利。

1．一开钻进（0~50m）

φ550钻头+φ197钻铤（18米）+方钻杆

2．二开钻进（50~300m）

φ394钻头+φ392扶正器+φ197钻铤（9米）+φ392扶正器+φ178钻铤（18米）+φ392扶正器+φ178钻铤（9米）+φ127钻杆（18米）+φ89钻杆+方钻杆

3．三开钻进（300~1100m）

φ346钻头+φ197钻铤（9米）+φ340扶正器+φ178钻铤（18米）+φ340扶正器+φ127钻杆（18米）+φ89钻杆+方钻杆

4．四开钻进（1100~1550m）

φ215钻头+φ127钻铤（18米）+φ89钻杆+φ73钻杆+方钻杆5．五开钻进（1550~1800m）

φ152钻头+φ89钻杆+φ73钻杆+方钻杆

第五节钻进参数的选择

一、钻压选择

钻压应达到所钻岩石的破碎强度值，在中硬以上较硬岩层中钻进宜采用10-12吨，在中硬以下较软地层钻进中可采用8-11吨，否则将影响钻头使用寿命、钻进效率，且亦发生牙轮滞转，局部磨损。

二、转速选择

转速应依据实际施工情况为宜，遇卵砾石层或严重破碎地层可相应降低，当地层完整、硬度较低时，可采用快速。

具体情况见钻进参数表。

三、泵量选择

为了满足冲洗液上返速度，在设备能力达到的条件下，应选用大值，避免岩屑在孔底发生重复破碎。

在钻井过程中应根据钻进地层的类型，钻头规格及设备条件等因素来合理选择钻进参数，以达到最高的钻井效率。

具体参数见下表：

钻井参数表

钻头

钻压（吨）

转速（r/min）

泵量（L/min）

备注

Φ550

6-8

50~60