地热井常见主要问题分析与研究

2004年第2期 探矿工程(岩土钻掘工程)43

地热井常见主要问题分析与研究

卢予北

(河南省地质工程公司,河南郑州450053)

摘 要:针对目前地热井施工技术现状及地热井使用中常见的问题,进行了较为详细的分析和研究,并就今后发展方向和建议进行了初步探讨。

关键词:地热井;金属井管;腐蚀;结垢;问题研究;发展方向;建议

中图分类号:TE249 文献标识码:A 文章编号:1672-7428(2004)02-0043-05

AnalysesandResearchonFrequentlyOccurredProblemsinGeothermalWell/LUYu bei(http://pany,ZhengzhouHenan450053,China)

Abstract:Thecurrentsituationofgeothermalwellconstructiontechnologyandfrequentlyoccurredingeothermalwellus ageareanalyzedandresearchedindetail.Thefuturedevelopmentdirectionandsomesuggestionsareputforwards.Keywords:geothermalwell;metalcasing;corrosion;fouling;problemresearch;developmentdirection;suggestion

地热作为一种新型的洁净资源和能源,广泛应用于洗浴、医疗保健、供暖、发电、种植与养殖、矿泉饮用等领域。随着社会文明程度的进一步提高和经济的迅速发展,愈来愈多相关地热资源的开发利用项目逐渐增多,特别是北京、天津、西安等地发展较快,并形成一定的规模。其他地区如河南郑州、开封、洛阳、漯河、周口、鹤壁,安徽的阜阳、亳洲等地,近年来,在地热资源开发利用方面也正在兴起。由于地热资源的大规模开发利用,无论是社会效益、经济效益,还是环境效益方面都取得了显著的效果。但是,就目前的施工技术来看,在其工艺和材料选择等方面还存在着一定的差距和不足,这些问题的存在将直接影响着地热井的使用寿命和地质环境。1 地热井施工技术现状

目前在国内从事地热钻井施工的主要有石油、煤田、地矿等系统,除此之外还有民营的一些股份公司或个体,其中石油系统以设备的优势占据着较大的市场。从钻井深度上来看,目前的地热井深度一般在1000~4000m之间,地热流体温度多数在40~100!之间,钻探所遇地层主要是第四系、第三系、二迭系、三迭系、石炭系、奥陶系等。在钻井工艺方面各有特色和千秋,其共同点是:基本都以正循环泥浆回转钻进为主,钻头为三牙轮(镶齿或钢齿)。

收稿日期:2003-04-29

主要的不同点是:石油、煤田和地矿系统的钻井工艺

都具有行业特点,主要反应在钻井结构、固井止水、成井材料等方面,具体情况见表1。

表1 各系统地热钻井工艺和其他情况对比

系统石油煤田地矿

常用钻

井结构

固井止水材料

成井材料

石油管材

石油管材、普通钢管

钻井费用

(相对值)

高较高较低

三开、四开水泥三开、四开水泥

二开、三开碎石粘土球普通钢管、桥式滤水管

从目前地热井使用的情况来看,石油和煤田系统采用的水泥固井和石油套管较为合理,而地矿系统采用的投砾或下入贴砾滤水管较为合理。无论怎样,对国内多数地区地热井调查和检测的结果显示,在目前技术经济条件下,地热井常见的主要问题是:水量逐年减少和金属井管腐蚀破裂、错位。腐蚀破裂或错位的地热井又同时引发涌砂、出混水、水温下降、水质恶化、水量逐渐减少,甚至导致区域性的地下深层水的污染或地面沉降。

2 地热井常出现的主要问题与成因分析

地热井在正常使用2~6年后均会出现水量减少、井管腐蚀破裂或错位(水温下降、涌砂或出混水、水质恶化)等问题。对于石油、煤田系统施工的地热井来说,一般容易出现水量减少问题;而对于地矿系统施工的地热井则容易出现水温下降、涌砂或出混

作者简介:卢予北(1964-),男(汉族),河北平山人,河南省地质工程公司副总工程师兼钻井公司经理、高级工程师,地质工程(探矿工程)专业,硕士,从事地热资源勘察与开发、现代水井与旧井处理工程研究与管理工作, 郑州市超深层地下水与地热资源科学钻探与开发 项目主持人,河南省郑州市南阳路56号,(0371)3941526,Lyb3@263 net。

44探矿工程(岩土钻掘工程) 2004年第2期

水、水质恶化等问题,特别是在河南,这类问题几乎在使用2~3年后便出现。导致这些问题有的是客观上的因素,有的则是由于钻井工艺和材料选择等方面的原因。2 1 水量减少

所有水井正常使用2~6年后都会不同程度地导致水量减少,特别是地热井更为严重。其成因和类型较多,主要有以下几方面。2 1 1 客观原因

(1)地层中的固体物(粘土、砂等颗粒)、水中的有机物等在水流和重力作用下沉淀井底,造成淤积而掩埋或充填含水层。

(2)地下水中含有大量的Ca2+和Mg2+等,这些阳离子与水中的碳酸根和硫酸根等阴离子反应生成沉淀物充填到裂隙并胶结成垢,造成含水层堵塞。

(3)地下水中的铁离子在缺氧情况下主要以Fe2+(无色)形式存在,当抽水过程中或在静水位和动水位之间水与空气接触时,水中的Fe转化为Fe3+,以Fe(OH)3黄色沉淀物出现,常年累计则可产生大量的Fe(OH)3沉淀物与其他沉积物一起形成化学淤泥而沉积在井内,逐步减小水井的有效深度,并掩埋部分滤水管(进水通道),从而造成水量逐年减少。

(4)地下金属井管腐蚀和结垢是普遍存在的问题,井内沉淀胶结会加速金属腐蚀,腐蚀产物又会形成新的结垢物,二者同时伴生。特别是腐蚀产物形成的结垢物充填在滤水管缝隙中并具很高的强度,堵塞了地层的进 …… 此处隐藏：7014字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……