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简介

地热能属于朝阳产业，它是新能源领域中，非常有生命力的行业，是新能源的创新，也是新能源的创业，在中国大地上开始了星火燎原的成长之后，目前进入了新的阶段。而地热能开发中，zui重要的工程，就是地热钻井。那么地热钻井，是否能像其他新兴产业那样，看到机会就上马，走狂放不羁的路线？事实证明，地热井工程，并不是靠喊口号就能提高生产力的行业，它是需要脚踏实地，一个萝卜一个坑的进行按部就班的生产的，地热钻井不能野蛮生长，在进行地热井工程时，要“瞻前顾后”。地热勘查钻井应按照勘探开采结合的原则进行布置和施工。地热勘查孔有条件成井的，应按地热生产钻井技术要求成井，完井后转为生产井利用；地热生产井应按地质勘查孔的技术要求进行钻井施工，取全取准各项钻井地质及地热参数资料，做好地质编录，为地热田地质研究和资源开发与保护提供地质资料。勘探井口径应满足取样测井以及完井后安装抽水试验设备要求，勘探开采结合井还应满足生产井设计抽水量及止水填料的要求勘探井在钻进过程中和完井后应进行地球物理测井。一般井段应做井径、井斜、电阻率、自然电位、自然伽马、井温和井底温度等项目。深度按照热储层埋藏深度确定。取得可供发电或其它工业利用的一定数量的热水和蒸汽，采用油井套管程序和完井方法。

性能

回灌井井场包括自然环境、地形地貌、交通和土壤情况等；相邻井钻井资料包括井史、井身结构、钻井液密度、钻井事故及复杂情况处理、钻头钻具使用、井斜、钻井时效、机械钻速以及施工总结等内容钻井设计应根据钻井深度和负荷合理选择钻机装备，施工zui大负荷应低于钻机zui大额定负荷的80%。钻井平台高度必须满足安装井控装置的要求，井控系统zui大额定压力必须大于预测的zui大井口压力的20%。所设计的井身结构根据完井直径要求，并应充分满足钻井、成井出水需要以及获取参数的需要要充分考虑到出现漏、涌、塌、卡等复杂情况的处理作业需要，须用套管封闭复杂地层井段时，套管程序设计应留有储备和余地。设计钻井液密度，必须大于地层孔隙压力当量密度，小于地层破裂压力当量密度，并保证井眼系统压力平衡。钻井目的、任务：一般应包括的内容：取全、取准目的热储层及其盖层的岩样；查明该井对应的地层结构、地质构造、岩性、地温变化、热储的渗透性、地热流体压力及其物理性质和化学组分；了解盖层的保温隔热条件和地热资源储层的开采技术条件；查明热储的压力、水位、温度、流量和地热流体水质，按规范或合同要求做好该井的水文地质工作；查明地热地质条件，取得有代表性的计算参数用以评价地热资源等；开采地热能源等岩屑录井记录岩屑录井井段和间距，进行岩性定名、岩性描述、确定分层深度。接近下管层位要加密捞取，以准确判断地层。地层熟悉或商业井可减少捞样，改为捞样地质观察。钻井取心及井壁取心时，满足取心井段、取心进尺、岩心直径和采取率要求；设计井壁取心井段、取心次数及取心收获率。各井段钻井循环介质类型、性能要求、维护与管理、防漏堵漏措施、井控措施、储层保护措施。根据钻井循环介质显示情况分析并记录温度、井漏、气侵、井涌、井喷情况。根据设计井地层预测和以往工作经验，对各井段施工重点提出要求，对主要井内事故及复杂情况提出预防与处理措施。地热井钻机主要根据地质情况、钻进工艺方法和设计井身结构等条件，结合实际设备状况进行选择和配套使用。一般选用石油或水文水井钻机，选用的原则zui大提升载荷不能超过钻机大钩zui大钩载的80%。空压机主要根据所需风量及风压来合理选择，空压机的主要规格性能应满足地热井施工及洗井使用。发电机的选择应根据各类型钻机及主要设备的用电量来确定，现场常用发电机组应满足主要设备用电需要井场地基修建时，应保证钻孔边缘距地下动力电缆线路、高压输气管道等水平距离大于5m，距地下通讯电缆、构筑物、给排水管道等水平距离大于2m井场地基修建时，要确保井架在安装（起落）过程中或工作工况时，井架主体及附属的绷绳、避雷器等设施与场地过空的高压输电线的安全距离符合AQ 2004要求泥浆地面循环槽应有足够的长度，较小的坡度；各级沉淀坑设置在拐弯处并方便捞取沉砂；泥浆池的容量除应满足钻井施工中的正常循环外，还能足以容纳固井作业时，因打入前置液、水泥浆液及顶替液而排出的孔内泥浆。

钻探是用钻机设备从地表向地下钻进成孔，从而达到所要任务的工程施工工程。从钻探的目的可分为[1]  ：

质钻探，水文水井钻探，工程勘察钻探，

钻探施工示意图

1. 地质钻探：从钻孔中不同深度处取得岩心、矿样进行分析研究鉴别查明矿体或划分地层，判定地层地质情况的作业。通常地质找矿中钻探的费用至少都要占到40%以上。钻孔直径小(46～91毫米 )，按矿种的不同 ，深度从几十米到几千米。

2. 水文水井钻探：钻探至含水层（位）时固井成孔，从而满足人畜饮水问题及农田灌溉或为地质部门提供水文观测。文地质钻探，普查孔直径小于150毫米，勘探孔直径150～350毫米，水井直径 150～550 毫米 ，孔深300 米以上。

3.地热钻探：钻探成，对地热资源通过热载体进行开采利用。技术钻井深度一般可以达到3000到5000米，地热资源利用比较好的有羊八井高温地热田，西安地热田，北方集中在北京和天津两地。

4. 工程勘察钻探：从钻孔中取得岩芯、土样进行物理性质分析从而判断其地基基础是否满足工程建设的承载重力和稳定性。工程地质钻探 为勘察坝基 、水库、渠道、港口工程、高层建筑以及铁路、公路沿线的工程地质情况。

5. 石油钻探：钻探成孔直接进行资源开发利用，国内有名的三家：中石油，中石化，海石油。钻孔一般开孔915毫米，终孔216毫米 ，孔深1000～7000米 及以上，通常井口要安装防喷器具。

6. 文物勘察钻探 （钻探） ：直观准确地取得一定地点的文化堆积资料，它比发掘省工，破坏性小，能在短时间内了解较大面积的地下情况。适用于具体了解遗址堆积分布范围、厚度、大型建筑基址、大型墓葬和古城的形状和布局等。

地热井工程的“瞻前”，指的是地热勘察、地热规划，以及相关的能为地热钻井方案提供重要依据的工作。地热能是一种特殊的资源，它分为很多种形式，如地热蒸汽、地热水，在浅层还有土壤热源，在深层有干热岩等等，而温度也有高低之分。所以地热钻井，要根据地热资源的不同性质来进行，地热勘察可以为地热钻井提供关于这些的准确信息，同时，抵达热能认为，地热资源的埋藏位置、深度、属性、环境情况，对于地热钻井所采用的工艺和钻井方案、技术、设备、耗材等等有重要的建议作用，这是地热钻井工程的重要依据除此之外，地质状况也需要地质勘查来探查、分析，这不仅要在地热钻井前期，也要贯穿在地热钻井过程中，从而能够及时并且有效地解决在钻井过程中遇到的复杂的地质问题，降低由于不明原因的地质问题而造成的事故几率，降低风险成本，更能提高地热钻井的成功率。

地热井开发科学家称，用于驱动现代化生活设备的能源已经达到了短缺的地步。人类将在40年之内耗尽地球上的石油资源，随后天然气也将消耗殆尽。这些化石燃料的形成需要在地下埋藏数百万年，它们一旦被消耗完毕，就将需要数百万年的时间来补充。

科学家们正在和时间赛跑，希望在化石燃料耗尽之前找到更为清洁、有效和可再生的新能源。一种很少被注意到的潜在能源就存在于我们的脚下。位于地球深层的热水与蒸汽，可以用来为家庭和商业设施加热，并且能够更为清洁地发电，这种能源被称之为地热能。

地热就存在于地下，只是需要收集罢了。地热能可以通过以下几种方法予以利用：

直接地热能。在接近地球表面的温泉或者地热水库，我们可以直接汲取热水加热房间或办公室。地热水通过热交换机泵出，然后引入到建筑物的加热系统。使用过的废水可以再注入到通往地热水库的井里，加热后再重新利用。

地热蒸汽泵。在地下几公里深，土壤和水的温度长期保持在10-15摄氏度。实际上一点点温度即可用来加热或者为家庭和办公室降温。水流会在一系列位地下、水下的管道，在地下水库与建筑物之间循环。一套压缩机或者热交换机将管中的热量泵出，并将它们输送到建筑中的风管网路。到夏天，这个程序是颠倒的。管道会将热量从房内抽出，并将它们带到地下或者室外的水中，从而在这些地方被吸收掉。

地热发电站。来自地下的热水或者蒸汽可以通过地下井排出地面，并且用于在电厂里发电。目前存在三种地热发电站：一是干蒸汽发电站。热蒸汽直接从地下水库抽出，并注入热电站的发电机。蒸汽驱动涡轮，进而产生电能；二是二次蒸汽发电站：温度介于148-371摄氏度之间的地热水通过水井泵出地面，一些水转化为蒸汽，以驱动涡轮机。当蒸汽冷却后又重新凝结为水并返回土地；三是双循环发电站。中等水温的地热水通过热交换机，它的热量转移到一种低沸点液体（比如异丁烯）当中，它可以在低于水温的情况下沸腾。当液体加热汽化，可以驱动涡轮。

地热钻井主要有四种类型    

一、地质探井：      

主要用于了解勘探区有关地层剖面结构、厚度，埋藏深度，以及断裂构造等情况。多用于基本地质情况不明，勘探风险很大的地区。通常采用井径较小的取心钻进，但也能进行简单的抽水试验。     

二、探采结合井：      

通过地球物理勘探、资料收集和综合分析，认为勘探区具有地下热储的形成条件，但还有某些重要资料有待查明，多布置钻采结合井。是目前我省地热勘察中zui多采用的一种钻井类型。井径要求较大，表层套管部分，应满足下放潜水泵对泵室的要求。根据所存在的地质问题，可分段取少量岩心。    

三、开采井（生产井）：      

当一个地区已发现了地热田，并且控制了其范围，在地热天范围内按照合理的井距，以开采地热资源为目的的钻井。由于热储层的位置等都比较明确，因此，对录井工作的要求低，不需要取心。     

四、回灌井（注水井）：      

随着地热田的开发，产水层的水位会逐渐下降。如果水位严重下降，则会对地热田的开发带来威胁，特别是热储层为封存水或开采量明显大于自然补给量的地热田。因此，需要打注水井讲水回灌到储层中，以保持热储层的能量和水位，使地热田能够长期稳产。

随着地热田的开发，产水层的水位会逐渐下降。如果水位严重下降，则会对地热田的开发带来威胁，特别是热储层为封存水或开采量明显大于自然补给量的地热田。因此，需要打注水井讲水回灌到储层中，以保持热储层的能量和水位，使地热田能够长期稳产。

地热钻井基本要求

1、地热钻井的基本要求包括：详细的岩芯编录、裂隙统计、采集岩石磨片样和化学分析样等方法，验证前期地热成矿模型（如地层、岩石、构造、重要的地质界线变化情况等）。

2、跟钻测温和综合测温，绘制纵向温度变化曲线，以科学掌握温泉水温。

影响钻井成本的要素

1、井深 钻井越深，成本越高。

2、钻井中地质构造的复杂程度 地质构造越复杂，变径越多，成本越高。

3、钻井的地理位置 这决定了钻井设备的搬运方式和动力来源，进而影响钻井成本。

4、钻机的进尺、动力大小和开孔直径 一般来说，进尺越深，要求的动力越大，成本也越高。