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时间:2019-11-24
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1、第2期福建地质GeologyofFujian177福州花岗岩区大直径地热深井主要钻井技术田勇(福建省第四地质大队,宁德,352100)摘要在福州大直径地热深井钻探施工中,使用钻井能力大于600m的大型水文钻机及相关配套设备,选用HA、HJ系列掌背强化金刚石保径、中一高抗压强度镶齿三牙轮钻头,采用气举反循环钻井工艺,成功施工十余口550~1200m优质高温大口径地热深井,介绍了其主要钻井技术,对今后深层回灌钻井施工具积极的作用。关键词花岗岩区大直径地热钻井技术1区域地质概况福州盆地温泉资源丰富,水质好
2、、温度高,贮存于第四系松散层及深部基岩构造裂隙中,热田面积约5km2,呈南北狭长带状分布于市中心。盆地机井开采始于上世纪70年代初,至90年代中期井深一般都在300m以内,经过三十多年的发展,福州市区地热勘探开发已取得了突破性进展,至今盆地上地热钻井总数已愈百口。2000年以来热田主要开采基岩裂隙水,钻井特点是口径大,终孔口径不低于(p150mm,钻孔深,一般为600~1000m,最大井深已超过1200m。福州盆地第四系松散沉积层厚度较薄,主要为海积淤泥及冲洪积砂土层;底部基岩为燕山晚期侵入的中粗粒
3、黑云母花岗岩和花岗闪长岩等;第四系松散沉积层底部一般为泥质砂砾卵石层直接不整合覆盖于基岩上,基底多有辉绿岩、花岗斑岩等岩脉侵入。热田主要断裂有北北西走向张扭性断裂与北东东走向压扭性断裂两组,福州地下热水主要受北北西走向(八一水库一树兜一王庄)张扭性断裂控制。该组断裂倾向北东,倾角80。"--85。,在福州盆地中为一隐伏断裂,上部为第四系沉积物覆盖,基底断裂带岩石破碎,节理发育,蚀变强烈,可见碳酸盐、硅质胶结的结构角砾岩,裂面上有氟石、方解石充填胶结物,断裂带内岩石绿泥石化、钾长石化蚀变强烈①。2设计
4、和技术要求及设备2.1技术要求(1)根据“福州市中心城地下热水资源保护与开发利用专业规划”(2000—2020)要求①福建省第二水文地质大队,福州盆地水文地质勘察报告,1985.收稿日期:2011-04—20作者简介:田勇(1971一),男,工程师,探矿工程.178福建地质GeologyofFujian第30卷新设计的地热井井深必须超过500m。(2)成井口径一般为(p325mm或币377mm及以上无缝钢管或不锈钢井管,要求进入新鲜基岩不少于1m,且深度不少于70m,井管外环采用水泥浆液固井。(3)
5、终孑L口径不低于190150mm,设计一般均为妒152mm。(4)洗井为机械联合空压机洗井,抽水试验根据具体情况选用热潜水泵或空压机进行。(5)钻孔垂直度要求成井管下人孔段孔斜不超过1。,每递增百米不超过1。。(6)钻孔施工到新鲜基岩后应进行水文观测,下管、变径及每百米处应进行孔深校正。(7)第四系和基岩风化层可用泥浆护孔,下完井管后,基岩必须采用清水钻进;为保证成井质量、及时排除孔内钻渣、保持裂隙畅通与钻孔垂直度,孔深200m至终孔段一般应采用反循环钻进工艺。2.2钻井结构设计根据设计技术要求,结
6、合福州盆地地质条件与场地状况进行钻井结构设计,开孔口径为币500mm,遇旧基础进行人工开挖,施工至70m孔深或进入新鲜基岩后下人井管;成井施工完毕二开裸眼选用甲311mm或9244mm径,施工至孔深75m左右,下人中219mm技术套管;三开中194mm径施工至孔深200m左右;其后用9152mm口径施工至终孔。福州一般地热钻井结构设计图(图1)。2.3施工设备主要施工设备与机具选择大型水文水井钻机(钻进能力大于600m)及配套钻塔、大泵量往复式泥浆泵、大排量适当压力空压机、各规格钻铤钻杆和牙轮钻头(
7、表1)。缁●■曩~k,●500‘■受Z型Z●3771325mm井蕾O-●o●.●o,4。219mt、O.-O■■^姐士竿60-$8∞4,24m,lP,?+上L+I+8口;::+‘薮,#194-+上I上++.0辔20妇^花■。+●十置上1t+■.●152-.,+-}■+++、斗+斗I+中++斗000~1200●第2期田勇:福州花岗岩区大直径地热深井主要钻井技术179泵量为630~1200L/min。钻进效率受钻压影响大,孔深200ITI以上由于钻压不足钻速不理想,随孔深钻压增加,钻速增大。(2)钻头选
8、择与使用,根据福州盆地花岗岩硬度高、颗粒较粗、研磨性较强的特点,选用HA、HJ系列掌背强化金刚石保径、中一高抗压强度镶齿三牙轮钻头。按各孔段长度,合理配置各规格钻头数量,同径牙轮钻头应进行编号分选排队,从大至小按顺序下入使用,并做好钻头卡片管理;新钻头下人应先选用小参数初磨适应后再恢复至正常钻进参数,一般单个钻头进尺宜为60~80m⋯。表1福州盆地大直径地热深井钻探主要设备Table1Themainequipmentofthedrillingofthebigdiame
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