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地热井工程技术的展望与建议

2017-05-05 18:42:49 邢台市龙翔钻探有限公司 阅读
地热井工程技术的展望与建议

         目前地质市场中的地热井工程施工规范和标准不一等问题,有必要重申和改革水井工程中的一些要求和技术问题。坚持以质量和效益原则来发展和改革地热井工程技术,避免短期行为。
 

  建立地热井工程设计和施工技术规范标准
  目前建设市场和其他的建设工程都有统一的设计和规范标准,而且国家在这方面加大了执法力度和管理。地热井工程同样也是一个重要的地下建设工程,其重要程度在某些方面将直接影响着地下污染、地面沉降和周围建筑物的安全,城市和厂矿的规划等。再者,随着市场的开放,地热井工程技术设计和施工要求是根据工程造价和双方协议而定的。
  这样,在井管及材料选择、成井结构设计等方面,就难以保证科学的设计和材料选择,所以,建议国家及专业主管部门对水井工程的设计和技术要求,按不同地质条件、地下水分布情况和腐蚀类型,制定有关规范和标准,特别是对于成井结构、管材质量和腐蚀问题等几方面加以规范和管理。
 
  地热井井管和滤水管的选择
  在一般水井工程中,优先推荐使用PVC-U塑料井管和贴砾滤水管;在400m以上深井或地热井工程中推荐使用SHS涂层钢管。SHS是前苏联科学家Merzhanov于1976年提出并经过近20年发展起来的合成材料。SHS(Self-propagating HightemperautreSynthesis)的意思是自蔓延高温合成,这种材料涂在普通钢管表面上,可以增加井管的耐腐蚀性和耐高温性,并且能起到很好的隔热性能。上述两种井管都能避免因腐蚀带来的堵塞和穿透井管的问题,从面提高了水井和地热井的使用寿命。优先使用贴砾滤水管的主要科学依据是:
  (1)可解决水井和地热井的涌砂问题,从而保证了成井质量和减少对设备的磨损。
  (2)与笼状管相比,大大降低了制造的成本,提高了使用的安全性。
  (3)与普通缠死管相比,减少了扩孔、投砾和冲孔换浆3个工序,从而达到减少工序、提高效率的目的。据天津地矿局统计:钻中250 mm的井比φ350 mm的井可提高钻速50%以上;钻头扭矩降低了30%,从而减少了动力消耗和孔内事故。
  (4)由于不投砾料,贴砾管与井壁有一定的间隙,在洗井工序中可使泥皮和井内沉渣快速洗出地表,减少了洗井的时间。
  (5)即便是金属花管发生了局部腐蚀,但由于贴砾层具有一定的抗压、抗剪强度和抗拉强度,而不会发生出砾料和涌砂现象。
  (6)可避免投砾时的“架桥”现象和因孔斜出现的填砾厚薄不均而引起的涌砂和出混水问题。
 
  地热井成井结构设计
  地热井成井结构的设计应以地层类别、水文条件、选用管材、抽水设备尺寸等为依据。在选择没有经过防腐处理的金属管材作为井管时,上部管径设计为273-325 mm,下部管径为219~245 mm;钻孔口径设计大于对应管径140~200 mm。滤水管设计为贴砾管时,其上部管径设计为273 mm,下部管径设计为219 mm;钻孔口径设计分别为450 mm和350 mm。在地热井工程中,下部的管径设计应不小于159 mm,经过防腐处理的井管可再小l~2级。变径位置的设计应以当地的水位下降速度,预测15年左右的动水位深度和有关的具体要求为依据。上述的成井结构设计主要目的是:在满足使用要求、寿命和质量的前提下,一方面降低钻井成本,提高效率和优化设计;另一方面限制最低管径,留有地热井维修的余地和退路。
 
  地热井进行地下井管防腐技术的专题研究
  统计表明:每年因金属腐蚀报废的材料和设备约占当年金属产量的1/3。地下井管的腐蚀更为严重和复杂,它的腐蚀报废不仅是井管本身造成的单一损失,特别是地热井和深井,其损失是惨重的,其后果涉及到生产、生活、地下水污染、地面塌陷等方面。
  目前,科学家和有关工程技术人员对一般金属的防腐问题研究较为广泛和成熟:但是,对于水井工程的金属井和有关设备的腐蚀问题研究还没有引起人们的足够重视。所以,今后应重视这方面的研究和技术开发,其主要内容是:
  (1)井管材料的选择,如PV-U塑料井管。
  (2)高新技术的应用研究,如表面涂层和电化学原理技术的应用。
  (3)加强地热井腐蚀速度及主要类型的调查和检测工作与现场测试技术,对深井和地热井的腐蚀速度和使用寿命进行准确、科学的预测和预防。
 
  防腐技术应作为水井工程设计的一项主要内容

 地热井工程中的涌砂、出砾料、井管穿孔破裂、花管堵塞、水量减少、使用寿命降低等都是经常发生的问题,也是由井管腐蚀而引起的。所以,把防腐技术作为水井工程设计的一项主要内容具有一定的必要性和现实性。同时,对提高地热井工程的技术、质量、使用寿命,增加经济效益和社会效益都将具有重大意义。

温泉井



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