??地熱井鉆探簡介 地熱井鉆探以勘探或開發地熱資源為目的的鉆探工作。是工程鉆探的一部分。地下熱能儲量巨大，僅陸地以下地殼中儲存的熱能就相當于固體燃料、原油和天然氣等石化燃料的全部能量的1.3×103倍，是一種開發利用前景廣闊的能源。 簡史:遠在公元前就有利用地下熱水灌溉、醫療以及從高礦化地下熱水中提取各種鹽類的記載。大規模利用地熱水供熱最早的國家是冰島，1930年已建成相當規模的地熱水供熱系統。日本、新西蘭、美國、蘇聯等許多國家也于同期先后建成不同規模的地熱水供熱系統，將地熱能直接用于采暖和工農業。 意大利于1904年開始地熱能轉換為電能的研究。1913年首次在拉德瑞羅(Larderello)安裝了一臺250kW的地熱發電機，1958年以前地熱發電只在意大利有較大的發展。1958年以后，新西蘭、美國、日本等國家參與了地熱能轉換為電力的研究和開發工作。據對22個國家和地區的調查，1976年地熱發電的裝機容量為1325Mw。 中國自20世紀60年代開始有計劃地對地熱能進行研究和開發，全國20多個省、市、自治區先后鉆鑿了數百口熱水井，用于采暖、沐浴、農業溫室，以及紡織產品洗滌等。自1975年起，在西藏羊八井鉆了數十口溫度為150℃的蒸汽井，地熱井出溫泉達280度，并建立了地熱電站。 地熱井特點:主要是：(1)地熱井溫度高。井口溫度超過60℃時，夏季施工困難，冬季水霧濃重；當井口溫度達80℃時易發生燙傷事故。普通水基泥漿在溫度60～80℃時開始變質，當溫度達190℃時就絮凝而不能使用。高溫時有害元素對設備和管材的腐蝕加劇。(2)巖層碎、深度大。地熱田大多處于火山活動地帶，巖石硬而碎，且埋藏深度大，鉆進中易釀成事故。(3)地熱井成井要求嚴格。處于高溫、高壓和高速氣流下工作的地熱井，對套管、過濾管的安裝和固井作業有嚴格要求。 地熱井施工:地熱井施工的主要工序，有井身結構設計、鉆進、固井、完井和引噴。 地熱井井身結構設計內容包括：確定套管的層次，各層套管的直徑和下入深度；各層套管相應的鉆頭直徑；各層套管外水泥漿的返回高度。井身結構設計主要取決于鉆井目的、巖層和熱儲層的性質、鉆井裝備和工藝技術水平等。合理的井身結構應符合優質、快速、安全鉆進的原則，滿足開采地熱時要求，并有利于節約材料，降低成本。對中、高溫地熱井井身結構設計還要著重考慮熱流帶來的特殊困難，主要是：熱應力對套管的影響；高速熱流對套管的沖蝕磨損；套管和過濾管結垢；較大的地層壓力梯度等。 地熱井鉆進:地熱井的鉆進與油、氣、水井鉆進相似，為克服鉆進中的特殊困難，需要對鉆進方法、沖洗介質、鉆具、套管頭結構、井口裝置等采用相應的工藝技術措施。 (1) 地熱井鉆進方法。地熱井根據其地熱溫度分為低溫井(<100℃)、中溫井(100～150℃)、高溫井(150～250℃)和超高溫井(>250℃)四級。不同溫度的地熱井采用不同的鉆進方法。低溫地熱井多采用牙輪鉆頭或刮刀鉆頭全面鉆進，鉆進工藝與管井鉆進工藝相似；中、高溫地熱井常采用壓力平衡鉆進，即在井底最小壓力與裸眼地層孔隙內流體壓力相平衡條件下的鉆進，以防止井噴和提高鉆進效率；較深地熱井多采用綜合鉆進方法施工，即對非熱儲層或中、低溫熱儲層采用常規鉆進方法，干蒸汽熱儲層采用干空氣、霧化空氣、充氣泥漿和泡沫鉆進(見空氣鉆進)，深部地層采用潛孔錘(見沖擊回轉鉆進)和金剛石鉆頭鉆進。 (2) 地熱井沖洗介質。對中、低溫地熱井，通常采用搬土一褐煤一苛性鈉泥漿，可在井溫150℃以內保持穩定。對高溫地熱井則采用熱穩定性、抗鹽性、分散性較好的海泡石泥漿、坡縷石泥漿、經特殊處理的高溫聚合物泥漿等。為減輕沖洗介質中氧對鉆具的腐蝕，常在沖洗介質中加入過量的氫氧根、高分子氨基樹脂、亞硫酸氫胺等，或用惰性氣體作沖洗介質。(3)鉆具。采用抗高溫、耐腐蝕、熱膨脹系數小、強度高的合金鉆桿、鉆鋌，并在鉆桿、鉆鋌表面加防腐蝕涂料或作表面氮化處理。使用具有高硬度保徑齒的三牙輪鉆頭和聚晶金剛石鉆頭等。 (4)套管頭結構。中、高溫地熱井的井口套管頭部受到很大的熱應力，若結構不當，可導致井口嚴重破壞。合理的套管頭結構應允許生產套管軸向熱伸縮、對生產套管具有扶正作用和能泄排水泥環中的氣體。圖1為套管頭結構型式之一。 (5) 地熱井井口裝置。低溫熱水井鉆進時，井口設導流槽或導流管，將返回的熱泥漿引出井場；中、高溫地熱井鉆進，井口要裝設由防噴器、各種管路、閘門、壓力表等組成的井口裝置，以保證安全鉆進和宄井后氣、水生產控制。 地熱井固井:下套管和注水泥封固作業的總稱。鉆進至設計深度后，下入套管，并注入水泥漿封固套管與井壁之間的環形空間，以封隔易塌、易漏地層和避免含水體地層之間的干擾，為繼續鉆進和完井創造條件。地熱井的高溫會使水泥強度蛻化和滲透率增加，因此應采用抗高溫水泥固井。通常是往水泥中添加一種細微分散的硅粉，添加量為水泥質量的30％～60％便可達到高溫穩定；也可在水泥中加入苯乙烯、丙烯腈和丙烯酰胺等來提高水泥的抗高溫能力。 地熱井完井:地熱井工程的最后環節，主要指熱儲層或目的層部位的井身結構(圖2)的建造。地熱井完井有裸眼、襯管和射孔套管完井三種基本方法。(1)裸眼完井。在鉆入熱儲層之前將生產套管安置固定在生產層以上，再鉆開熱儲層，生產井段為裸眼(圖2a)。(2)襯管完井。在鉆達熱儲層之前即下套管固井，再換徑鉆開熱儲層，將濾水管或襯。管下到生產套管以下的熱儲層中，以防止井孔被巖屑充填。如下入襯管，還需注水泥固定后射孔(圖2b、c)。(3)射孔套管完井。生產套管貫穿熱儲層并注水泥膠結，在熱儲層段射孔完井(圖2d)。