砾料的均匀度 砾料的均匀度主要涉及用一种规格的砾料还是多种规格的砾料,室内试验证明了均匀砾料无论在渗透性或孔隙度上皆优于混合砾料。选择砾石的均匀度应从增大地层渗透性、挡砂效果和经济性统一考虑。每一地层的砾料有一个标准直径,但要规定误差范围,推荐误差范围为8%。例如,砾料直径为3mm时,应采用3.24mm和2.76mm两种筛网过筛。 砾料的质量 砾料应该是干净的、滚圆的、光滑的砂砾。不应采用机械破碎的岩石颗粒。 砾料应由硅质组成,其他石灰质、页岩和石膏质的颗粒含量较多不**过15%。在深井和热水井中的砾料,如果杂质较多,应将砾料进行酸处理后再填砾。填砾的方法 填砾的方法有静水填砾法、注水填砾法和抽水填砾法等 静水填砾法 填砾时,井孔中的冲洗液处于相对静止状态,此法适用于浅井和稳定的含水层。填砾时应均匀地由井管四周填人,填入的速度不宜太快,以防砾料中途堵塞而出“塔桥”现象。当投入部分砾料后,由于砾粒下降,形成井管内外压力差,迫使井管内的泥浆外溢,此时填砾速度可稍快一些。 注水填砾法 将钻具下人井管内,密封管口开泵送水。冲洗液被压入井管内,并通过滤水管进入井管与井壁之间的环状间隙内,然后从井口返出。从井口返出泥浆的粘度达18s左右时,即可边送水、边围填砾料。这种填砾方法因有冲洗液循环,可以减少砾料在中途填塞的机会 地质岩层因素 通过地热勘察,对于岩层情况进行分析,勘察该地区是否具有钻井条件,比如某地区土质疏松,容易造成塌方,对成井十分不利,强行钻井,容易导致项目失败,造成巨大损失。有的地区地质很硬或十分复杂,会给钻井带来困难,相应的钻井成本也会提高,而钻井的价格也随之变化。 使用设备因素 钻井过程中,较核心的设备就是钻机。用铁锹挖水井和用石油钻机打万米井不能同日而语,因此价格也存在很大幅度的不同,耗材及耗能也差距很大,同时,地热钻井设备及防护设备,随着地热开采技术进步,也在不断改造更新,新型设备能够应付复杂的钻进工程,优化成井质量,提高地热井产量和持久性,但相应的设备成本也会增加。钻井人力因素 根据前期勘察的地质地热情况的不同,就需要采用更高级的设备和更合理的成井工艺, 并需要工作人员能够根据钻进状况,随时进行应对及处理。这就对钻井工程师、钻井技术人员以及钻井施工人员的经验和技术水平的要求相应提高了,从而提高地热钻井的人力成本,进而影响地热钻井价格。 地热应用因素 地热井的价格,也受规划应用的影响。用于温泉旅游区的地热井,与用于地热供暖、地热发电等中型或大型项目的地热井,在价格方面是不同的。因为出水量和所需温度不同,因此所采用的设备、前期的地热勘察工作和钻井工艺的设计都会有所不同,地热供暖和地热发电要考虑的因素更多,这些也体现在钻井价格上。 区域开发因素 地热钻井的价格,也受区域的影响,比如,在石油废井进行地热钻井,相对成本价格会降低。又或者在某个已经勘察好的地热区域,前期已经有他人的地热温泉井项目成功。那么在附近地段,随机钻采也可能会开采出一定量的地下热水,如果该地区地质及赋存条件同时很好,那么也有几万元就能打出地热井的情况,但这种情况较不常见,即使能够顺利地打成井,产量与热量是否能够持续都不能确定,这是如同一样的风险投资。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井,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,则布置探采结合井。探采结合井是目前采用较多的一种钻井类型。井径要求较大,表层套管部分应满足下放潜水泵所需空间。根据所存在的地质问题,可分段取少量岩心。开采井(生产井)是指当一个地区已发现了地热田,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。随着地热田的开发,产水层的水位逐渐降低,而回灌井则是将水回灌的热储层中,以保持热储层的能量和水位,避免水位严重下降时对地热田开发带来的威胁,回灌井特别适用于热储层为封存水或开采量明显大于自燃补给量的地热田。 地热井设计与施工应遵循“探采结合”的原则,尽力做到使勘探孔转变成供水井,以节约成本。勘探阶段的任务是:查明热储层水文地质条件,确定含水层的层位、厚度、埋藏深度;查明岩石成分和岩性结构;研究含水层结构等。 利用钻孔进行地下水动态观测与监测,以了解和预测地下水动态变化规律和趋势;测定各含水层的地下水位;确定含水层的水力性质及其彼此之间的水力联系。 采取岩心、土样、水样;测定岩石的物理性质和颗粒组成;测定地下水的温度特征、物理性质和化学成分,以及气体成分等。通过先期钻探了解地层情况,含水层的埋藏条件、构造等。这类钻孔采用常规口径取心钻进,其质量按岩心钻探六项质量指标控制,即岩心采取率、钻孔弯曲度、校正孔深、简易水文观测、封孔及钻探原始记录和技术档案均应符合要求。 除此之外,还需取得地下水位、水量、水质、水温以及其他水文地质资料,为此需进行先期抽水试验等。勘探孔在满足热储层的水文地质勘探目的后,应根据用户要求进行扩孔成井。 地热井钻探的特点概括为以下几点: 地层复杂。地热井钻探大多在*四纪的卵砾层、砂层、黏土层或岩层裂隙中钻井,这些地层给钻探工作带来的问题是坍塌、漏失和不易取心等,故在岩心钻探中称为“复杂地层”,即事故多,效率低。目标水层不允许灌浆封孔或严格意义的堵漏,钻进和采心都比较困难。 钻孔结构复杂。由于要获得分层的水文地质资料或针对不同目标贮热层,就要求隔断各含水层之间的水力联系。因此,下入套管的层次多,钻孔直径大,止水要求严格,井身结构复杂。 钻进方法多。由于地层复杂,即使在一个钻孔中,往往会遇到迥然不同的地层。因此,钻井工艺多种多样,如反循环钻井法、空气钻进法、潜孔锤钻进法和冲击钻进法等。 设备形式多。由于钻井工艺方法多,要求钻进设备与之相适应。因此,当前地热井钻探所用的设备类型繁多。 劳动强度大。由于孔径较大,破碎岩屑多,取心工作量虽然地质勘探孔少,但换钻具、清渣洗井等工作都是劳动强度较大的作业。为保护地热资源的永续利用,根据上级要求,我县所有地热井要全部实施回灌。按照工作部署,10月底要完成县城区内地热井回灌设备安装,11月初试运行。但由于回灌设备安装技术较复杂等原因,导致部分地热井未按期完成设备安装,这是未能提前供暖的主要原因。 A.地热井供暖是怎样运作的? 地热井供暖,是一种深层地热水供暖,在进行地热勘察,确定地下地热地质状况后,进行深层的温泉钻井,一般钻井深度从一千多米到两千多米不等,将地下热水资源通过地热井管道传输到地上,将地热水送入供暖系统,或通过热交换器,将热转换给供热系统后进行供暖,为建筑物提供所需要的温度。 B.地热井供暖有什么好处? 我国地热水资源储备丰富,在很多省份地区都具备地热井供暖的条件,如果能够加以充分利用将能够替代一些**能源,达到节能的目的。地热能又是一种清洁能源,利用它进行供暖,不会造成碳排放,不会造成大气污染,多余的热量也不会影响城市小范围气候,这是一种非常环保的绿色能源。 此外,地热井供暖与其他形式的新能源供暖比起来,它不需要转化成电能,减少了步骤,更加便利,并且提高能效利用率,它也不受气候和时间段影响,供暖效果易于控制。地热井供暖的热量来源于大地下的热力径流,如果能够合理开采,不**过地热资源的自然补偿量,地热井供暖是一种能够持续利用的可再生能源供暖。 C.怎样做好地热井供暖? (1)做好地热勘察是基础 地热井供暖较根本的是要有地热水资源,而地热水并不是随处都有的,这就需要进行地热勘察,通过地热资源数据库掌握地区地热分布规律,再经过实地踏勘得出各种数据和材料,据此判定地热资源的成矿条件和赋存情况,进而分析地下热水的储量和位置。此外,地热钻井本身全程与岩层打交道,除了调查地下水热状况,也要对岩性和岩层分布状况进行分析,拟定开发建议。 (2)严格地热钻井工程规范与管理 由于地热钻井的特殊性和复杂性,地热井供暖前期工作中,地热钻井是耗时较长,耗资较多,耗力较大的一个工程阶段,因此,在进行地热钻井前,要拟定合理的地热钻井工艺和设计方案,采用相应的技术设备,根据本身开发的条件和地热井供暖的要求,形成有侧重的施工方案。 在进行地热井施工时,严格执行工程规范,并采用全局化的工程管理,实时监测,对异常状况进行及时处理,规避各种地质和工程风险,一方面提高成井率,另一方面,控制出水量,确保与地下热水补给达到平衡,使地热井供暖项目更加长久地持续下去。 (3)利用期间的维护与回灌 地热井供暖的前半段,是资源开发,后半段是资源利用,但使这两者紧密沟通起来的,是地热水。而地热水具有各种性质,携带着各种化学物质,长年利用造成结垢是不可避免的。此外,地热井本身的锈蚀由于其设备的性质也是普遍存在的,因此,除垢防腐工作,是地热井供暖后期利用过程中需要定期关注的重要工作,需要进行合理的规划和管理。可以提高地热资源利用率、减少废气热水对于环境的污染,同时维持地热资源的可持续利用。回灌有很多种模式,可以根据地质条件和具体的经济状况采用不同的回灌措施,达到地区地下资源的水热均衡,确保地热井供暖项目的长久效益。将选好的砾料投入滤水管与井壁之间的环状间隙中,这一工序称为填砾。一般适合于浅井。填砾的目的是在滤水管与井壁之间形成人工过滤层。此人工过滤层可以增大滤水管四周的孔隙率和透水性,减小进水时的水头损失,以增加单井出水量。同时,可以起滤水挡砂作用,以防止含水层中的细小砂粒涌进滤水管内。因此,可以延长水井的使用寿命。 深井填砾主要弊端有:为填砾而增加钻井口径,钻井成本增加;投砾过程中很容易造成砾料的分选,即:相对粗的颗粒先沉入井底,较细的颗粒则悬浮在上部,使地层与砾料颗粒配不合理而导致涌砂,特别是较深的地热井,由于砾料下沉时间长,分选的层次更严重;投砾过程中,很容易导致不稳定地层坍塌,而使砾料不到位或者砾料泥皮混在一起充填在井管外围,造成洗井困难,甚至严重影响单井出水量;井斜或下管弯曲时,围填砾料很难保证其厚度的均匀性;石英含量较低的砾料,容易造成胶结,较终影响出水量。