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简介

寿光地温空调井施工队，由于地热钻井的特殊性和复杂性，地热井供暖前期工作中，地热钻井是耗时zui长，耗资zui多，耗力zui大的一个工程阶段，因此，在进行地热钻井前，要拟定合理的地热钻井工艺和设计方案，采用相应的技术设备，根据本身开发的条件和地热井供暖的要求，形成有侧重的施工方案。

在进行地热井施工时，严格执行工程规范，并采用全局化的工程管理，实时监测，对异常状况进行及时处理，规避各种地质和工程风险，一方面提高成井率，另一方面，控制出水量，确保与地下热水补给达到平衡，使地热井供暖项目更加*地持续下去。

地热井的投资主要决定于凿井深度,而凿井深度又取决于热储层的埋藏深度。北京地区地热井取水目的层主要为蓟县系雾迷山组,该套地层在北京平原区埋藏深度差异较大,1000m～4000m不等。

由于每个井位所处地的地质情况不同,因而它的深度与温度间的相关系数也差别很大。铁科院东郊分院处于北京凹陷地带,热储层顶板埋深2900m左右,成井深度应在3400m,出水温度大于60℃。

不同深度的地热井,需使用不同型号的钻机。不同型号的钻机,它的设备规模、能源消耗、机组人员数量、乃至技术要求都大不相同,因而其钻井的成本也差别很大,每加大一级型号,单米造价都会高出200元左右。为了保证成井质量和施工进度,一般要选用钻凿能力略高于设计井深的钻机。

寿光地温空调井施工队按*、建设部(1992)价费字375号文件《关于发布工程勘察和工程设计收费标准的通知》中的有关标准计取费用,钻井深度2500m内,综合造价应为2200元m;钻井深度3500m,综合造价应为2600元m。考虑到市场调节因素,一般的市场价格要低于国家标准价格。

1、定向井：一口井的设计目标点，按照人为的需要，在一个既定的方向上与井口垂线偏离一定的距离的井，统称为定向井。 

2、井深（m）：井眼轴线上任一点，到井口的井眼长度，称为该点的井深，单位为“米”。

3、垂深（m）：井眼轴线上任一点，到井口所在水平面的距离，称为该点的垂深，单位为“米”。 

4、水平位移（m）：井眼轨迹上任一点，与井口铅直线的距离，称为该点的水平位移，也称为该点的闭合距，单位为“米”。严格意义上水平位移为闭合距在设计井眼轨迹上的投影位移=闭合距*cos (井眼轨迹投影于水平面与设计轨迹投影于水平面的夹角)。           井底与井口连线在水平面上的投影线的长为总闭合距（习惯叫闭合距又叫总水平位移），其方位为闭合方位（又叫总方位）。 

5、视位移（m）：水平位移在设计方位线上的投影长度，称为视位移，是绘制垂直投影图的重要参数，单位为“米”。 

6、井斜角（°）：井眼轴线上任一点的井眼方向线与通过该点的重力线之间的夹角，称为该点的井斜角，单位为“度”。 

7、方位角（°）：在以井眼轴线上任一点为原点的平面坐标系中，以通过该点的正北方向线为始边，按顺时针方向旋转至该点处井眼方向线在水平面上的投影线为终边，其所转过的角度称为该点的方位角，单位为“度”。 

8、磁偏角：在某一地区内，其磁北极方向线与地理北极方位线之间的夹角，称为该地区的“磁偏角”，顺时针为正，逆时针为负。磁方位校正为磁方位角加上该地区的磁偏角。 

9、造斜点（KOP）：在定向井中，开始定向造斜的位置叫“造斜点”。通常以开始定向造斜的井深来表示。 

10、造斜率：表示造斜工具的造斜能力，

11、井斜变化率：单位井段内井斜角的变化速度称为“井斜变化率”，

12、方位变化率：单位井段内方位角的变化速度称为“方位变化率”，常用“°/100m”表示。 

13、全角变化率K（狗腿度）：指的是单位井段内井眼钻进的方向在三维空间内的角度变化，它既包含了井斜角的变化又包含着方位角的变化。

14、靶点（目标点）：设计规定的、需要钻达的地层位置，

15、靶区半径：允许实钻井眼轨迹偏离设计目标点的水平距离，

16、靶心距：在靶区平面上，实钻井眼轴线与目标点之间的距离，称为靶心距。 

17、工具面（Tool Face）：在造斜钻具组合中，由弯曲工具的两个轴线所决定的平面，称为工具面。 

18、工具面角：分为磁边工具面角和高边工具面角；磁边工具面角：以正北方向线为基准，；高边工具面角：以井眼方位线为基准。|石油钻井装备,

19、反扭角：使用井底马达带弯接头进行定向造斜或扭方位时，动力钻具启动前的工具面与启动后加压钻进时的工具面之间的夹角，称为反扭角。反扭角总是使工具面逆时针转动定向井剖面设计     

在开钻前认真进行设计，可以大大节约定向钻井的成本。影响井眼轨迹的因素很多，其中一些因素很难进行估算（如在某些地层中的方位漂移情况等）。因此，在同一地区得到的钻井经验很重要，这些经验可以在其他井设计过程中起重要的参考作用。    

波形区 

波形区位于屏幕的下方，用于描绘当前立管压力的波形。波形显示的横坐标轴为时间，纵坐标轴为压力（以千帕为单位），随计算机一侧同步调节。

状态区 

该区域位于屏幕的zui下方，用于显示一些提示信息。是否自动显示消息的状态即显示在该区域的zui右侧，反复按3键，即可看到该状态显示在变化。

浅层测试 

仪器装入套管后，即可开泵进行浅层测试。观察脉冲信号的波形，并可继续测出一组数据，以判断仪器是否工作正常。若出现异常需要取出仪器进行检查、采取相应措施，必要时也可以更换有关部件。   

软件的主窗口被分成了多个区域，用于显示不同种类的数据，它们分别是：立管压力值显示区、度盘显示区、数据显示区及波形显示区，下面分别加以介绍。 立管压力值显示区  以柱状图和数值方式显示立管压力值，单位为MPa。柱状图上又分成了三个区：蓝色的欠压区，绿色的正常区和红色的过压区。当压力值处于某个区域之内时，用于表示压力值的柱状图会以该区的颜色显示。这些区的分界点是随压力传感器标定数据一同保存的，可以在压力传感器标定窗口中修改。 波形图显示区  以波形的形式显示立管压力的变化。另外用一条绿色虚线显示当前设定的脉冲检测门限值。度盘显示区  度盘中显示的内容包括：当前井斜、方位、工具面的数值和图示，度盘的zui外圈表示的是井斜，次外圈是方位，内部的五圈表示的是工具面，从内到外分别显示着五段不同时刻的工具面值，zui内圈的是值。磁性工具面和重力工具面以不同颜色区分，重力工具面以纯灰色显示，磁性工具面以蓝灰色显示。随度盘一同用大字体显示的数值都是的值，除数据本身外还显示该数据的到达时刻，供现场人员判断数据的新旧程度和有效性。 

一．设计资料     

要进行一口定向井的轨道设计工作，作业者至少应提供靶点的垂深、水平位移和方位角，或提供井口与靶点的座标位置，通过座标换算，计算出方位角和水平位移。此外，定向井工程师还要收集下列资料：     

1．作业区域和地理位置。通过作业区域，通常可以找到该地区已完井的钻井作业资料（野猫井除外），并对地层情况、方位漂移有一定的了解，根据地理位置，可以计算或查得到地磁偏角。 

2．地质设计书和井身结构。了解有关地层压力、地温梯度、地层倾角、走向、岩性、断层，可能遇到的复杂情况，以及油藏工程师的特殊要求等。     

3．作业者对造斜点、造斜率、增（降）斜率的要求，以及安全圆柱、zui大井斜等井身质量的要求。 

4．了解钻井承包商的情况，如泥浆泵性能，井下钻具组合各组件的基本情况等。

二．设计原则     

1．能实现钻定向井的目的     

定向井设计首先要保证实现钻井目的，这是定向井设计的基本原则。设计人员应根据不同的钻探目的对设计井的井身剖面类型、井身结构、钻井液类型、完井方法等进行合理设计，以利于安全、优质、快速钻井。     

如救险井的钻井目的是制服井喷和灭火，保护油、气资源。因此，救险井的设计应充分体现其目的：一是靶点的层位选择合理。二是靶区半径小（小于10米），中靶要求高；三是尽可能选择简单的剖面类型，以减小井眼轨迹控制和施工难度，加快钻井速度。四是井身结构、井控措施等应满足要求。    

2．尽可能利用方位的自然漂移规律在使用牙轮钻头钻进时，方位角的变化往往有向右增加的趋势，称为右手漂移规律。如图9－9所示，靶点为T，设计方位角为′。若按′定向钻进，则会钻达T′点，只有按照角方向钻进，才会钻达目标点T。Δ角称为提前角，提前角的大小，要根据地区的实钻资料，统计出方位漂移率来确定，我国海上开发井一般取2～7度。     

目前流行的PDC钻头（如RC426型等），对方位右漂具有较好的抑制效果。在地 层倾角小、岩性稳定时，PDC钻头具有方位左漂的趋势，这主要是由于PDC

利用期间的维护与回灌

地热井供暖的前半段，是资源开发，后半段是资源利用，但使这两者紧密沟通起来的，是地热水。而地热水具有各种性质，携带着各种化学物质，长年利用造成结垢是不可避免的。此外，地热井本身的锈蚀由于其设备的性质也是普遍存在的，因此，除垢防腐工作，是地热井供暖后期利用过程中需要定期关注的重要工作，需要进行合理的规划和管理。可以提高地热资源利用率、减少废气热水对于环境的污染，同时维持地热资源的可持续利用。回灌有很多种模式，可以根据地质条件和具体的经济状况采用不同的回灌措施，达到地区地下资源的水热均衡，确保地热井供暖项目的*效益。将选好的砾料投入滤水管与井壁之间的环状间隙中,这一工序称为填砾。一般适合于浅井。填砾的目的是在滤水管与井壁之间形工过滤层。此人工过滤层可以增大滤水管四周的孔隙率和透水性,减小进水时的水头损失,以增加单井出水量。同时,可以起滤水挡砂作用，以防止含水层中的细小砂粒涌进滤水管内。因此,可以延长水井的使用寿命。

深井填砾主要弊端有:为填砾而增加钻井口径,钻井成本增加;投砾过程中很容易造成砾料的分选,即:相对粗的颗粒先沉入井底,较细的颗粒则悬浮在上部,使地层与砾料颗粒配不合理而导致涌砂,特别是较深的地热井,由于砾料下沉时间长,分选的层次更严重;投砾过程中,很容易导致不稳定地层坍塌,而使砾料不到位或者砾料泥皮混在一起充填在井管外围,造成洗井困难,甚至严重影响单井出水量;井斜或下管弯曲时,围填砾料很难保证其厚度的均匀性;石英含量较低的砾料,容易造成胶结,zui终影响出水量。

钻头的切削方剖面设计中应考虑的问题    

1．选择合适的井眼曲率    

井眼曲率不宜过小，这是因为井眼曲率限制太小会增加动力钻具造斜井段、扭方位井段和增（降）斜井段的井眼长度，从而增大了井眼轨迹控制的工作量，影响钻井速度。     

井眼曲率也不宜过大，否则钻具偏磨严重、摩阻力增大和起下钻困难，也容易造成键槽卡钻，还会给其他作业（如电测、固井以及采油和修井等）造成困难。因此，在定向井中应控制井眼曲率的zui大值，我国海上定向井一般取7～16°／100米，zui大不超过20°／100米。不同的井段要选用不同的井眼曲率，具体如下： 

井下动力钻具造斜的井眼曲率取：7～16°／100米。 转盘钻增斜的增斜率取：7～12°／100米。    

转盘钻降斜的降斜率取：3～8°／100米。 

定向及扭方位六不施工： 

（1）井壁不稳定、井眼不畅通、井底不干净不施工；

（2）钻井液性能未达到设计要求或不具备安全施工条件的不施工； 

（3）排量必须符合动力钻具的技术要求，否则不得施工；

（4）送井的动力钻具、弯接头、测斜仪等达不到工程要求不得施工；

（5）设备有故障、安全措施不落实不施工； 

（6）主要技术岗位的人员和技术措施不落实不施工。

3、定向或扭方位的钻具组合下井，必须双钳紧扣，如使用液压大钳，紧扣扭矩应达到紧扣钻具的标准要求。严格控制下放速度，防止突然遇阻。若中途遇阻可变换角度下放，下放无效时起钻通井，严禁长井段划眼，动力钻具入井不准装丝扣密封膜。 

4、根据动力钻具的特性和*参数，确定钻井参数。

5、单点仪定向或扭方位原则上每单根测斜一次，随钻仪造斜或扭方位每单根记录一组数据。根据测量的井斜角和方位角及时修正反扭角的误差，并调整造斜工具的装置角，预测井底的井斜和方位状况，指导下步施工。

6、带弯接头的定向钻具组合接单根和起钻时，严禁用转盘卸扣。 

7、定向或扭方位完毕，定向井段超过40米或井下情况复杂应先下入刚性较小的单扶正器钻具组合通井扩划眼，修整井壁，然后下入钻进要求的钻具组合。 

8、扩眼时刹把必须由司钻操作，值班干部在场指挥。扩划眼严禁连续转动转盘下放扩眼，原则是“下放时不转

1、稳斜钻具主要是刚性满眼钻具组合，一般*使用3-4个稳定器，zui多不超过5个。 

2、稳斜段要求50-70米测斜一次，遇复杂地层或稳斜困难时应加密测斜。 

3、因地层因素影响或大斜度井采用稳斜钻具，出现降斜趋势时，可用微增钻具或增斜钻具组合稳斜。

转盘钻降斜井段施工 

1、降斜钻具组合以钟摆钻具为主，必要时可以使用光钻铤或其它钻具组合降斜，但应注意全角变化率不超过允许的范围。 

2、降斜井段钻进参数：适当钻压、快转、大排量，严格控制降斜率，根据降斜前井斜角的大小以及地层造斜规律选择合适的钻具组合和钻井参数，降斜率≤4°/100m。每30-50米测斜一次，遇复杂地层，方位漂移大，降斜过慢或过快应加密测斜，防止轨迹失控。

其他要求 

1、测斜后应及时处理数据，并在垂直投影图和水平投影图上绘图分析并及时向技术发展部汇报。 

2、井斜超过30度的井，中靶后自由段钻进井段超过100米，采用稳斜钻具组合或原钻具组合。