温敏型形状记忆聚合物及其在雄安新区热储钻进的应用展望

雄安新区地热资源丰富,其深部蓟县系雾迷山组碳酸盐岩热储是目前首要的目标储层。其碳酸盐岩热储高度发育地裂隙网使得钻井中存在钻井液严重漏失与储层伤害问题,导致地热井产能下降。为在实现地热钻井裂隙封堵的同时不伤害热储层,从而最大程度地提高地热井产能,本文提出应用温敏型形状记忆聚合物对温度响应的形状记忆特性以实现雄安新区裂隙型碳酸盐岩热储钻进过程中屏蔽暂堵。温敏型形状记忆聚合物既能够有效地应对雄安新区目标热储由于裂隙发育而造成的钻井液漏失问题,在地热井生产时又能够完全离开储层裂隙从而最大程度实现热储保护,是一种具有发展潜力的裂隙型热储屏蔽暂堵技术,为雄安新区高效地热钻井及热储保护技术提供一种新的技术手段。     

雄安新区基岩热储钻探施工技术探讨

针对雄安新区基岩热储钻探中风化壳钻进、地层大量漏失封堵及基岩取心的钻探工程难点,通过对所处牛驼镇地热田、容城地热田和高阳地热田地热地质状况、岩性特点的分析,提出了基岩热储地热钻探有效解决方案,包括采用小径探孔施工工法、采用封隔器有效完成水泥浆堵漏、借鉴金刚石满眼取心钻具技术等。     

雄安新区D16地热勘探井分层抽水实践

雄安新区地热勘探D16井针对雾迷山组和高于庄组2个热储层在确保钻井施工井内安全的前提下,实施分层抽水试验,首次获得了2个深部基岩热储层的水文地质试验成果。为后续雄安新区地热勘探井钻井施工和水文地质勘查探索了基本技术程序,制定了工作样板,对雄安新区规范实施地热勘探具有重要意义。     

蔚县盆地中深层地热井钻井技术研究

河北省蔚县盆地属于冀西北山间断陷盆地,地热资源丰富,开发利用程度较高。热储层为中元古界长城系—蓟县系,所钻遇地层构造复杂,断裂纵横,造成钻探施工难度大。针对蔚县盆地区域复杂、漏失、破碎地层,介绍了R1、DR1、DR2三口地热井钻井难点及钻井工艺,采用了相应的螺杆复合钻进、气举反循环钻进、破碎地层取心等关键技术措施,在满足地质设计要求的同时提高了钻进效率,有效地完成了钻井施工任务,为后续在该区域进行中深层地热钻探积累了经验。     

雄安新区D15地热勘探井钻探施工技术

为探查容城地热田地热资源,中国地质调查局在雄安新区部署了地热勘探井D15井。D15井设计井深3000 m,完钻井深3111.58 m。钻探目的是为揭露容城凸起北部斜坡带地层发育情况,服务于新区地热开发规划。本文介绍了D15井的井区及地质状况、钻探施工情况;总结了取得的钻探成果,包括完成的钻探施工任务和施工质量;提炼出水热型地热井钻井液技术,优选取心工具,以及获取了岩心等实物资料;实施射孔作业完成了目的层抽水试验,获取的地层水温、水量等参数,为雄安新区地热资源调查评价提供了资料。     

雄安新区D05井燧石白云岩地层钻头应用探索

D05井是雄安新区一眼地热勘探井,完钻井深4014.42 m,揭露了雾迷山组和高于庄组两个热储层。在高于庄组石英含量较高的燧石白云岩地层钻进中,出现了钻头严重磨损、钻头使用寿命短的状况。为解决钻探施工中的难题,进行了钻头应用探索,通过分析研究、实践应用优化,探索出了一种适宜于石英含量较高的燧石白云岩地层?215.9 mm井径使用的牙轮钻头,平衡了钻头磨损和钻进效率方面的难题。使用该型号钻头顺利地完成了D05井三开?215.9 mm孔径钻探施工任务。通过本次钻头应用探索,为类似地层钻头应用提供了参考方案,丰富了深部地热钻探工艺技术,为深部地热钻探的发展提供了技术支撑。     

雄安新区D19地热勘探井钻探技术及成果

D19井是雄安新区地热清洁能源调查评价项目中的一个勘探井。钻探施工过程中,对多种钻进工艺、钻具钻头、钻井液等关键技术进行研究应用,提高了深部地热钻探施工效率,解决了D19井中复杂地层钻进困难的难题,实现了对目标热储层的保护,顺利地完成了钻探施工任务,通过测录井及抽水试验等手段查明了地质构造及热储特征。文章对D19井钻探关键工艺技术及成果进行了总结,可以为类似钻探项目提供技术支撑,有利于推动深部地热钻探的发展。     

雄安新区中深层地热井钻完井难点分析及对策探讨

雄安新区地质条件复杂，近几年勘探空白区的探井钻井施工复杂与事故率较高，对于大规模开发利用地热资源有不利影响。为了降低雄安新区钻井施工风险，通过研究区域地质条件和分析区域地热井施工经验，认为蓟县系顶部风化壳漏失严重卡层困难、碳酸盐岩井段持续漏失钻井施工风险高、区域地层造斜能力强易井斜超标和地层可钻性差钻头磨损快寿命短是当前雄安新区地热井施工面临的主要技术难点。针对这一系列问题，提出了计算必封点、膨胀管封隔和调整为四开结构等三种井身结构优化设计方案；论述了清水充空气正循环钻井工艺、气举反循环钻井工艺以及气举正循环钻井工艺等三种欠平衡钻井工艺的原理、应用效果分析及施工不利因素，并基于层次分析法建立了三种工艺的评价优选模型，具体实施时可基于项目条件优选最适用的工艺技术。研究提出的易斜地层井眼轨迹控制方案、取芯钻具和钻头优选方案在一定程度上解决了区域地热井井斜超标、取芯收获率低和钻头寿命短的问题，并通过现场应用效果分析证明了技术对策的可靠性。     

河南省水热型地热成因模式及钻探方法

按照热储赋存的地质环境划分,河南省水热型地热资源有沉降或沉积盆地、山前盆地和山地隆起3种类型。由深部大断裂对流热传导和侵入岩热传导提供高温热源,并与新近系、古近系和古生界浅层地下水进行热交换,最终形成孔隙型、裂隙型和岩溶型地热资源。"十四五"期间,河南省的水热型地热资源勘查开采目的层主要以1800～4000 m岩溶热储为主,这将对地热钻探工程带来新的挑战。根据地层特点和经验,提出了深部地热钻探应该遵循"绿色环保、高质高效、安全健康"的总体原则。针对地层特征和钻探要求,首先选择空气钻进(空气潜孔锤、气举反循环、空气正循环回转取心),其次选择钻井液+空气(气举反循环),最后选择钻井液(回转+螺杆)等,实现"一井多工艺"的复合钻探方法。     

深部地热钻探中硬塑性泥岩地层钻头应用研究

深部地热钻探中,通常会钻遇硬塑性泥岩,严重影响钻探施工效率。以雄安新区深部地热钻探工程实例为基础,深入分析硬塑性泥岩机械钻速低的原因,研究制定钻头的优化改进方案。实践应用证明：针对地层岩性特征设计的个性化PDC钻头配合螺杆钻具,可以有效提高硬塑性泥岩地层机械钻速;使用三棱形非平面复合片和三角形复合片等异形复合片可以有效提高PDC钻头的抗冲击能力、提高钻头在含砾石地层的使用寿命,同时也可以提高硬塑性泥岩地层机械钻速。探索出了一套适宜于深部地热钻探中硬塑性泥岩地层钻进的钻头应用方案。     

韩城地区中深层岩溶地热资源热储特征及潜力评价

韩城地区地热资源丰富,具有得天独厚的地热地质优势,特别是在中深层岩溶地热水方面,呈面状分布,属中低温热矿水,具备"水量大、水位浅、水温高、易回灌"等优势.为合理开发利用地热资源,通过介绍韩城地区地热资源分布状况及开发利用现状,总结了地热地质条件,分析韩城地区岩溶地热水热储特征,估算了岩溶地热资源储量,对该区地热资源开发...     

低渗透成膜钻井液在贵州深部地热井中的应用

贵州省碳酸盐岩地层分布广泛,溶洞、溶隙、裂隙发育。在地热深井钻进过程中,经常在热储层钻遇溶洞,出于储层保护目的,常常采取顶漏钻进措施。在贵州铜仁ZK2地热井热储层遇到此情况时,采用了低渗透成膜钻井液顶漏钻进,节约了钻探成本,同时能将岩屑及时排出,保证了钻井安全,为低渗透成膜钻井液在深部地热钻井中的应用提供了宝贵的经验。     

贵州省深部地热钻井现状与发展建议

介绍了贵州省地热资源的主要类型、储层构造和储层及地理分布情况,阐述了当前贵州省深部地热钻井使用的钻井工艺技术与主要设备情况,包括井身结构、常用钻机与钻具组合、常用泥浆泵与固控系统、钻井液及固井技术研究现状等,分析了贵州省地热钻井存在的问题,提出了引进新工艺与新设备、加强相关研究的建议。     

唐山曹妃岛大酒店缩径软层地热深井设计与施工

唐山曹妃岛大酒店位于沿海第四系软层的工程地质施工区,针对第四系缩径软层地热深井钻井技术难点,在设计施工中采取了低失水量、高密度钠土泥浆护壁钻进、控制泵量等工艺技术措施,效果显著。总结了一眼缩径软层地热深井钻井和成井施工技术。     

景洪市嘎栋地热井特征及成井工艺总结分析

景洪盆地内蕴藏有丰富的地热资源。通过对景洪市嘎栋地热资源勘查地热井地质、施工情况及成果进行介绍,结合勘查施工实践,针对地热资源勘查开发、地热钻井施工、成井工艺及钻井过程中地质问题等有关内容进行经验总结并分析,对地热地质条件与地热井施工之间结合进行一些经验探讨,并对现行地热井规范中关于井身结构设计、取水层位确定、单井资源量计算等问题提出一定疑问。旨在通过实践及疑问探讨,力图找出为地热资源勘查开发提供值得借鉴的经验和教训。     

大庆油区地热资源钻井技术探讨

地热资源的开发利用是一项高投资的系统工程。通过对大庆油区地热资源开发应用现状的分析，探讨了降低地热钻井投资、提高地热开发效益的几项钻井技术。分析认为，地热井身结构优化技术、水平井钻井技术和分支井钻井技术，对于不同储水层的开发和地热资源的利用，都具有极大的应用潜力，为地热这一清洁能源的有效利用探索了新的途径，并对萨热2井井身结构优化技术进行了重点介绍。     

永磁直驱变频泥浆泵在雄安地热钻井中的应用

泥浆泵作为钻井主要配套设备,在钻井施工中起着至关重要的作用。目前大功率电动泥浆泵中以交流异步电机驱动,气胎离合器、中间车、皮带轮减速为传动方式的居多,随着地热(干热岩)、页岩气等陆域清洁能源及深部资源勘探开发的需要,对大功率电动泥浆泵也提出了更高的要求。在分析了雄安新区地热钻井项目的需求后,选用了永磁变频电机直接驱动F-1300型泥浆泵的小齿轮轴,这种方式具有传动结构简单、无级调速、节省能源、控制精度高的优势,适应了地热钻井技术的发展要求,提高了钻机的整体水平和作业能力,提高了钻井效率和质量。     

焦作—商丘断裂永城段地热资源评价

焦作—商丘断裂是长期活动壳断裂,垂直落差1 000～2 000 m,具有良好的地热地质条件及热储层。焦作—商丘断裂永城段区域为了使用地热这种优质的可再生资源,对该区域的地质背景、地热地质条件、热储赋存条件进行了分析与研究,分析了该区具有经济价值的下古生界寒武—奥陶系岩溶裂隙热储层的赋存特征。结合水文地质资料,对发育良好、水量丰富、埋深适中、具有开发利用价值的寒武—奥陶系热储层的地热资源量进行了计算,并对区域地热资源的开发利用及节能减排进行了评价。     

淮南矿区地热地质特征与地热资源评价

为了探索淮南矿区地热地质特征和矿井深部热害防治对策,系统收集和分析了淮南矿区钻孔井温测井资料,基于近似稳态测温数据,拟合了测温孔孔底温度校正曲线,对简易井温测井钻孔孔底温度进行了校正;采用浅钻孔测温法,对井下巷道围岩温度进行了测定;计算了各井田的地温梯度,并结合110块煤系地层煤岩样品的热导率测试结果,计算得出淮南矿区的大地热流值,编制了淮南矿区现今地温场、地温梯度和大地热流分布图,在此基础上,系统论述了该区现今地温场、地温梯度和大地热流的展布趋势以及煤系岩石的热物理性质,探讨了地温场分布的构造控制作用,并对矿区地热资源进行了评价。研究结果表明:①淮南矿区测温井底温度恢复与静井时间符合指数函数关系,并据此建立了简易井温测井钻孔孔底温度变化的校正公式;②淮南矿区地热参数表现为地温梯度为1.00～4.00℃/hm,平均值为2.8℃/hm;大地热流值变化在31.87～92.68 mW/m~2,平均值为65.50 mW/m~2;-500 m水平平均地温为29.96℃,-1 000 m水平为41.84℃,-2 000 m水平为69.62℃;岩石热导率在0.37～5.22 W/(m·K),平均值为2.93 W/(m·K);③平面上地温梯度、地温场、大地热流总体呈现为西低东高、南低北高的分布趋势;④矿区现今地温场和大地热流分布主要受控于地质构造,表现为褶皱型、逆掩断层阻热型和导水断层传热型3种构造控温模式;⑤基于地热资源评估,该区热储层地热资源量为2.32×10~(16) kJ,可采热能储量为2.64×10~(15) kJ,矿井水和矿井回风余热资源量为0.97×10~(13)～1.26×10~(13) kJ/a,是一个可再生的低温热源,潜在效益显著。研究成果为淮南矿区深部煤炭开发热害防治和地热资源综合开发利用提供了地质依据。加强煤矿区深部地热资源和矿井余热资源的评价、利用研究,应是煤矿区可持续发展的方向之一。     

山东地区地热井钻井工艺技术

山东地区地热以裂隙岩溶型、孔隙型、裂隙型热储为主，介绍了在这3种类型的地热热储中地热井钻井工艺技术。