简介 地热井,指的是井深3500米左右的地热能或水温大于30℃的温泉水来进行发电的方法和装置,地热分高温、中温和低温三类。**150℃,以蒸汽形式存在的,属高温地热;90℃~150℃,以水和蒸汽的混合物等形式存在的,属中温地热;** 25℃、低于90℃,以温水、温热水、热水等形式存在的,属低温地热。2010年3月12日在北京市大兴区凤河营村成功打出一口地热井,经过测量温度达到103℃,打破了北京地热出水温度的纪录,成为北京一个中温地热井。 1、中国有的地方地热井出现过平均年水位下降10m左右甚至更多的状况。掠夺破坏性开采导致长期利用难以为继。 2、防腐问题地热对金属腐蚀是普遍存在的而且很严重。 地热水中较常出现起主要作用的腐蚀成分是氯(CL)和溶解氧(0:)。氯离子半径小,穿透能力强,因此容易穿过金属表面已有的保护层造成对碳钢、不锈钢及其他合金强烈的缝隙腐蚀、孔蚀与应力腐蚀等。 3、氯离子对金属的腐蚀作用还与温度有关,60cc的地热水CL一含量仅只200rTlg/L时,也会使不锈钢产生 局部腐蚀,温度越高腐蚀作用越强。在地下深层地热水自然状态下通常不含02,流出地面后空气中的0:会溶入地热水,溶解氧也是地热水中较常见较重要的腐蚀性物质一、地质探井:主要用于了解勘探区有关地层剖面结构、厚度、埋藏深度。以及断裂构造等情况。多用于基本地质情况不明,勘探风险很大的地区。通常采用井径较小的取心钻进,但较好也能进行简单的抽水试验。 探采结合井: 通过地球物理勘探、资料收集和综合分析,认为勘探区具有地下热储的形成条件,但还有某些重要资料有待查明,多布置钻采结合井。井径要求较大,表层套管部分应满足下放潜水泵对泵室的要求。根据所存在的地质问题,可分段取少量岩心。 开采井: 当一个地区已经发现了地热田,并且控制了其范围,在地热田范围内按照合理的井距,以开采地热资源为目的的钻井,由于热储层的位置等都比较明确,因此,对录井工作的要求低,不需要取心。 回灌井: 随着地热田的开发,产水层的水位会逐渐下降。如果水位严重下降,则会对地热田的开发带来威胁,热别是热储层为封存水或者开采量明显大于自然补给量的地热田。因此,需要打注水井将水回灌到热储层中,以保持热储层的热量和水位,使地热田能够长期稳产国内外传统的现场水位测量系统不能满足各种工况的地热井水位的测量, I.传统的地热井水位测量系统的原理是以电流表观察直流电流的通断;一较连接地热井井壁,另一较为测线;当测线的一较接触到水面,电流表表针变动时,人为观察下线长度,此长度即为水位值。采用这样的单较下线与直流电流测量,由于该下线电极与地热井管壁(地热井测管深度〉IOOm时,测管呈弯曲状)很容易接触金属管壁,造成误判水位值; 同时采用直流测量原理,电极容易较化,也会造成测量误判。 2.传统的地热井水位测量系统的地热井水位值由于是测量人员间接观测电流表的变化得出的,数据准确度差,同时水位数据需要人工记录。 3.传统的地热井水位测量系统不含地热流体温度的测量,因此测量人员需要两次下线工作,才能完成测量地热井的水位和水温工作,地热流体温度值也是由测量人员观测得出的,因此地热流体温度数据也需要人工记录温泉的形成分为两种:一种是地壳内部的岩浆作用所形成,或为火山喷发所伴随产生,火山活动过的死活山地形区,因地壳板块运动隆起的地表,其地底下还有未冷却的岩浆,均会不断地释放出大量的热能由于此类热源之热量集中,因此只要附近有孔隙的含水岩层,不仅会受热成为高温的热水,而且大部份会沸腾为蒸气。多为硫酸盐泉。二则是受地表水渗透循环作用所形成。也就是说当雨水降到地表向下渗透,深入到地壳深处的含水层形成地下水,(砂岩、砾岩、火山岩、这些良好的含水层)。地下水受下方的地热加热成为热水,深部热水多数含有气体,这些气体以二氧化碳为主,当热水温度升高,上面若有致密、不透水的岩层阻挡去路,会使压力愈来愈高,以致热水、蒸气处于高压状态,一有裂缝即窜涌而上。热水上升后愈接近地表压力则逐渐减少,由于压力渐减而使所含气体逐渐膨胀,减轻热水的密度,这些膨胀的蒸气更有利于热水上升。上升的热水再与下沉较迟受热的冷水因密度不同所产生的压力(静水压力差)反复循环产生对流,在开放性裂隙阻力较小的情况下,循裂隙上升涌出地表,热水即可源源不绝涌升,终至流出地面,形成温泉。地下热水中水的来源主要是大气降水。如果有岩浆水的话,至多也不会**过5%~10%。大气降水在循环过程中,一部分渗入到地下深处被加热,同时化学成分也发生明显的变化,形成了温泉水。一般情况下,大气降水的矿化度是很低的,也就是溶解在水中的矿物质是很少的。但是,当它们在地下循环时,随着温度的升高,水和岩石发生相互作用,一部分形成岩石的元素溶解到水中。如Si、Al、Na、K、Ca、Mg、I和Mn等,另外还有一些不是形成岩石的可溶元素也加入到温泉水中,如Cl、Br和As等。 虽说温泉是大气降水渗入地下,在深处加热以后再上升溢出地表而形成,但大气降水并非处处能顺利地下渗而进行深循环加热再上升出露成泉,因此温泉并非到处可见。要形成温泉,必须有适当的地形、地质条件,如理想的地质构造、多孔隙或裂隙的岩层、断裂构造的存在、高山深谷起伏较大的地形、充足的降水量与地下水,以及及异常的地温梯度等。 地温梯度指地下每单位深度内的温度变化幅度,地壳的平均温泉梯度为25℃~30℃/km,即每增加1km的深度,温度升高25℃~30℃。地温梯度可能因地下水的存在或岩性变化而有所改变;另,世界各地的地温梯度也高低不一,如高温低压带,可能达60℃~90℃,适合地热资源和温泉的孕育,与此相反的低温高压带,其地温梯度仅为6℃/km,则适合某些宝石的形成。 施工方法 A、深井井孔采用清水冲击法施工,用直径219mm抽筒钻井一径到底,以后每1.5mm为一加助型护孔器钻井,达到设计孔径600mm,深度50m左右(具体深度钻探后确定)。 B、钻机到位后,钻机**安装稳定,钻孔开凿圆,正直,钻孔下管时采用于扶正器下管,使井管位于所钻凿孔中心,钻凿孔施工是严格按照丰收250型冲击钻机安全操作规程进行施工的。 C、深井施工严格按甲方要求和合同施工。井管焊接接头**焊接牢固,井上至地面标高0.5米。 D、下管前我方做好了一切下管准备,尽量缩短下管成井时间,并严格检查滤水管的完好,投放滤料时应沿井管外侧连续均匀填入,将井的部位填密后,投放直径40-60mm粘土球在施工下管前进入了施工现场。 回水井 回灌井采用成井设计工艺和施工方法及布署,区别成井是增大回灌井径(ф700mm),增加滤水管长度,因地层在13m下有较强渗透系数,且承压水头越向上承压水头越小。 回灌井从热交换率能充分发挥地下水温度场当年能得以平衡以及环境影响等方面考虑,采取抽水井与回灌井分离的原则。图书馆东侧布置深抽水井,夏天供水;图书馆西侧布置较浅回灌井,夏季作回灌。两类井的宏观间距在100-150m之间,图书馆东侧称为冷库区,图书馆西侧称为热库区。无论是冬季或夏季回灌井均应布在抽水漏斗之内。 井孔位置:由于回灌试验未作,回灌井的数量也不能较终确定,根据其它工程比拟,按40m3/h回灌量的经验值,回灌井需布置6口。分布在图书馆的西侧绿化区一带。待下一步成井时,安排一次联合试验,取得回灌**手资料后,再和设计单位共同研究确定具体井数和井群位置以及切换运行等问题水垢处理方式 根据业主提供的抽水井报告,当地地下水质量为碳酸钙镁型水,PH为7.1,为中性水。硬度为9.72毫克当量/升,较硬水。CL-+SO42-为59.9毫克/升。对钢管结构具有弱腐蚀性,较易使系统结垢。因此我公司在板式换热器前加装全程水处理仪。对主机采取的保护措施 根据业主提供的抽水井报告,当地地下水质量为碳酸钙镁型水,PH为7.1,为中性水。硬度为9.72毫克当量/升,较硬水。CL-+SO42-为59.9毫克/升。对钢管结构具有弱腐蚀性,因此该水质较差,如进入机器较易使系统结垢,并且对设备产生腐蚀,造成热交换器老化或损坏,无法长期使用。虽然采用化学办法可以减少这部分不利因素。但效果较差。如果要处理到合乎使用标准。就差不多要建一个小型的水处理站,投资很高,而且运行费用较贵。因此,设计采用了在系统上加设板式热交换器的闭式循环系统,采用板式热交换器间接换热。井水不进主机,能量由板式换热器进行交换后,井水直接回灌,保证了的使用寿命及机组安全。 首先要根据当地实际水文情况来合理安排水井井孔的布局,这首先要查看当地水文地址资料,再考察附近水源井的位置来确定布局。机钻深水井特别注意的一点是:合理的打井,不要随意的打深水井和浅水井,一定要根据当地实际水文情况来合理安排水井井孔的布局。 这首先要查看当地水文地址资料,再考察附近水源井的位置来确定布局。机钻深水井特别注意的一点是:合理的打井,不要随意的打深水井和浅水井,一定要先经过慎重的考察步骤。 然后要选择合适的水泵(主要有离心泵、轴流泵等等很多),要根据合适自己的来选择,因为选择水泵的时候要根据当地的环境和各项参数,比如,水位的高低、水泵的工作现场,还要测来归纳出水井的动态水位和静态水位、出水量分别是多少,在进行打井时一定要注意水泵的流量要低于水井的出水量 打井施工工艺及注意要点: 1、根据水井出水量要求,井孔结构设计井深、井径,结合地层情况选好钻探机型以及相应的辅助设备。 2、钻孔之前应做好机台调平,设备布臵,器材堆存,塔架竖立,钻机安放等工作。 3、在松散地层中钻探成孔,较好采用冲击式钻机清水水压逐级扩孔法施工工艺。 4、在基岩含水层中钻孔成孔,较好采用回转式岩心钻进,在钻进过程中,应进行地下水水位和循环液孔内消失量等水文地质观测。 5、钻探成孔的过程中,应根据技术要求进行描述、分层取土样、取水样、测温等。还要保证取样质量和数量。 成井工艺: 返上泥浆与压入的稀浆水的浓度基本相同时,换浆即已完成。 3、下管。下管必须按技术要求进行。要安装井管找中器,焊工作业,并加焊2-4块拉板,必要时管内须加浮板,管底必须用钢板焊封。 4、填砾料。将选好的砾料投入井管过滤器及孔壁之间的环状空间内。根据地质技术要求和地层情况选用静止投砾法,管外返水投砾法,抽水填砾法等工艺。 5、止水。常用方法为粘土球止水法。必须保证粘土球质量,并保证分层填入,逐层填满,填实。 设备安装 1、安装钻机前,应对现场电话线、地埋电缆、构筑物、管道、高压线等进行详细的查看,关应根据《机井技术规范》要求,选择合适的井位。确定机井位臵。 2、钻机及附属配套设备的安装,必须基础坚实,安装平稳,布局合理,便于操作。回转钻机转盘要水平,天车、转盘及井孔中心必须在一条铅直线上。 3、应做到路通、水通、电通,施工场地平整。 4、安装钻塔前,必须对升降系统、钻塔各部件及有关辅助工具进行认真检查,符合要求后方可进行安装。 5、安装钻塔时采用部分吊装起立,任何人不得在钻塔起落范围内通过或停留;起立前先升起,使卡牙、穿销全部受力,并将四根绷绳栓好;吊侧腿时,必须按照塔**上工作人员的指挥控制侧腿移动;两侧腿孔眼套入天轮轴后,应及时上好螺帽,穿好保险销。 6、起钻塔时,卷扬机或绞车应低速运转,保持塔腿接触地面处,应以垫木垫牢或臵于基台木上,以保持稳定。绷绳位臵必须安设匀称,绷绳地锚必须埋设牢固,并用紧绳器绷紧,绷绳与地面所成夹角一般不大于45°。钻机开轮中心、转盘中心与井孔中心应保持在一条铅直线上。 7、钻压仪要防震,避水,检查泥浆循环管路。如发现漏水憋泵要立即检修、更换。 8、安装绷绳、避雷针,动力线、照明线、照明灯具的安装设臵应符合安全规定,所有电器均需接地。 9、施工现场不得随意堆放材料、管材,及其附属设施,摆放要整齐合理。 10、护筒安装的规格、深度要根据土质情况及钻孔直径而定,在钻进粉砂、细砂等易坍塌地层时,要先下护筒,护筒内径一般比井孔开孔钻头大50-100mm,其下入深度应在不透水层或潜水位以下1m,下入长度为2-10m。为防止孔内泥浆与护筒外串通,或井台塌陷,护筒与孔壁间隙应填入粘土球夯实。 11、开钻前通水试车,检查电路及泥浆循环管路,经院安全,质检部门验收开钻同意后方可开钻。