地熱鉆井

影響溫泉鉆井質(zhì)量和速度的因素

影響溫泉鉆井速度最主要因素主要有兩大點,一是地質(zhì)因素,二是工程因素。溫泉鉆井工程地熱溫泉鉆井、溫泉鉆井的重要環(huán)節(jié)之一,只有嚴格控制工程質(zhì)量、進度才能提高鉆井成功率。然而溫泉鉆井質(zhì)量和速度又受很多因素控制,下面就淺談一下影響溫泉鉆井工程的因素以及如何控制風險。


 井架


鉆具對溫泉鉆井質(zhì)量和速度的影響

普通溫泉鉆井通常采用的是常規(guī)轉(zhuǎn)盤溫泉鉆井,這種傳統(tǒng)的溫泉鉆井方式的溫泉鉆井速度很低,為了提高溫泉鉆井速度,地大熱能推薦“PDC鉆頭+井下動力鉆具+轉(zhuǎn)盤鉆”的復(fù)合溫泉鉆井方式,其具有如下優(yōu)點:  
1)由于復(fù)合鉆進鉆頭轉(zhuǎn)速是鉆機Ⅱ檔速的2倍,接近Ⅰ檔速的4倍,大幅度提高機械鉆速很容易實現(xiàn)。
2)復(fù)合鉆進的高轉(zhuǎn)速適合于PDC鉆頭剪切地層的切削特點。
3)井眼軌跡平滑。導(dǎo)向鉆進和滑動鉆進相結(jié)合的間隔變換,易于控制狗腿度,保證井下安全。
4)鉆具結(jié)構(gòu)得到有效簡化。復(fù)合鉆進時鉆壓一般<100~120kN ,少下或不下鉆鋌即可完成鉆進要求,粘卡機率大大降低。
5)高效PDC 鉆頭配合動力鉆具溫泉鉆井,避免了高轉(zhuǎn)速下牙輪軸承的先期失效,不會發(fā)生掉牙輪事故。
6)導(dǎo)向鉆具結(jié)構(gòu)若采用MWD監(jiān)測井眼軌跡,更能發(fā)揮優(yōu)勢。在深部及中深部地層利用井下動力鉆具復(fù)合鉆進技術(shù)高溫泉鉆井速度,將會有較為明顯的效果。
 
鉆進參數(shù)對溫泉鉆井質(zhì)量和速度的影響

在溫泉鉆井過程中,可控因素中的鉆進參數(shù)對溫泉鉆井速度的影響不容忽視,如:鉆頭類型、鉆頭噴嘴直徑、鉆頭水功率、鉆壓、轉(zhuǎn)速、泵壓、排量等。在客觀條件一定的情況下,通常通過控制鉆壓、轉(zhuǎn)速、泵壓及排量來提高機械鉆速。一般情況下鉆壓越大,轉(zhuǎn)速越高,機械鉆速就越高。而且一般遵從的規(guī)律是上部地層對轉(zhuǎn)速比較敏感,下部地層對鉆壓比較敏感。因此,鉆遇上不松軟地層時,采用低鉆壓,高轉(zhuǎn)速;鉆遇下部堅硬地層時,采用低鉆壓,高轉(zhuǎn)速。


如果鉆壓或轉(zhuǎn)速控制不當,一方面會影響機械鉆速,另一方面會加劇鉆頭的磨損,進而影響鉆頭的使用壽命。在考慮鉆壓和轉(zhuǎn)速的同時,還應(yīng)調(diào)節(jié)好泵壓,泵壓不能太大,也不能太小,泵壓適當最好。若泵壓太小,則井底破碎的巖屑不能及時返出,造成巖屑的二次破碎;若泵壓太大,則產(chǎn)生井底壓差,井底壓差對剛破碎的巖屑有壓持效應(yīng),阻礙井底巖屑的及時清除,影響鉆頭的破巖效率。總之,在溫泉鉆井過程中應(yīng)根據(jù)實際情況適時的調(diào)節(jié)鉆進參數(shù),只有這樣才能高速有效的鉆進。
 
鉆井液對溫泉鉆井質(zhì)量和速度的影響

鉆井液是溫泉鉆井的血液,所以鉆井液的性能對溫泉鉆井至關(guān)重要。影響機械鉆速的主要是鉆井液的粘度、鉆井液的密度及鉆井液中的固相含量三方面。針對現(xiàn)有深井液體系使用的處理劑富含鉻離子等其它對環(huán)境有極大影響的重金屬離子,建議研究應(yīng)用環(huán)保型深井鉆井液體系,完善目前國內(nèi)小范圍應(yīng)用的硅酸鹽類鉆井液體系、合成基類溫泉鉆井體系,形成適應(yīng)各鉆探區(qū)域地質(zhì)、工程條件的深井環(huán)保型鉆井液系列。針對目前深井鉆井液檢測手段、檢測設(shè)備遠不能滿足深井要求,建議配套完善能夠檢測粘土容量限、頁巖穩(wěn)定性等系列深井鉆井液檢測儀器,使現(xiàn)場深井檢測達到一個新的水平。 


1)鉆井液粘度 若鉆井液粘度增大,將會增大環(huán)空壓降,使井底壓差增大,鉆速降低;鉆井液粘度增大,鉆柱內(nèi)壓耗增大,在泵壓一定時鉆頭壓降減小,鉆頭誰功率減小,清巖和破巖能力降低,鉆速下降。若鉆井液粘度太小則會降低鉆井液的攜砂能力,使巖屑不能及時返出井口,進而影響鉆速。
2)鉆井液密度 鉆井液密度越大,井內(nèi)液柱壓力越大。在井內(nèi)液柱壓力大于地層空隙壓力的情況下,產(chǎn)生一個正壓差。在正壓差作用下,井底巖屑難以離開井底,造成重復(fù)破碎現(xiàn)象,鉆速降低。若密度太小不足以壓住井下流體,可能會導(dǎo)致井噴危險。
3)鉆井液中的固相含量 固相含量對鉆進速度和鉆頭消耗量都有嚴重的影響,一半應(yīng)盡量采用固相含量低于4%的低固相鉆井液。
 
鉆井設(shè)備對溫泉鉆井質(zhì)量、速度的影響
鉆井設(shè)備對溫泉鉆井速度的影響不容忽視,在一口井的溫泉鉆井周期中,由于設(shè)備問題導(dǎo)致溫泉鉆井周期延長的時間占絕大部分。設(shè)備的影響大體分為以下幾種情況:
1)鉆機配置不能滿足溫泉鉆井需要,如鉆機動力不足、鉆頭硬度不夠等。  
2)設(shè)備沒有進行定期維護和檢修,經(jīng)常發(fā)生故障而延誤工期,如個別井位柴油機、泥漿泵、氣泵等大型設(shè)備多次發(fā)生故障。
3)鉆具陳舊,性能下降,增加了井下事故發(fā)生的頻率,發(fā)生諸如發(fā)生過1次鉆鋌脫扣,1次鉆桿脫扣,2次鉆桿折斷。
4)井場常用工具配備不齊全而延誤工期,如個別井位多次發(fā)生鉆具折斷而無打撈工具公錐和母錐;無備用鉆頭。深井、超深井的現(xiàn)有鉆井液體系中包被劑普遍存在抗溫性能達不到設(shè)計要求。
 
其它影響因素
由于溫泉鉆井區(qū)塊的井位基本上都在交通不便的山丘、沙漠等地理特殊位置,所以每逢雨雪天氣溫泉鉆井所需的物資很難運送到井場,進而延誤工期。遇到下雨等天氣,水和柴油無法及時供應(yīng),也會嚴重影響工期。針對這種情況,后期提前儲備足夠的水和柴油,避免了雨雪天氣由于缺少水和柴油而延誤工期。對深井復(fù)雜情況的預(yù)防與處理,深井可能遇到的復(fù)雜情況比淺井多的多,在常見的復(fù)雜和事故如井涌、井漏、井塌、縮徑、斷鉆具等的預(yù)防上,只要把現(xiàn)有的技術(shù)運用好,把工作做細,完全能夠達到安全生產(chǎn)。預(yù)防井下復(fù)雜技術(shù),以化學(xué)防塌為主、以物理防塌為輔。即抑制粘土分散、控制失水、改善鉆井液性能;堅持使用固控設(shè)備除砂補土、加重,邊鉆邊劃、端起長起相結(jié)合整修井壁,起鉆前打重泥漿塞保持井筒當量密度。但在處理這些事故和復(fù)雜時,難度和危險性比淺井大的多,需要針對不同的地區(qū)和井下情況采取不同的措施,絕對不能生搬硬套其他井的工作經(jīng)驗。