闫家-干热岩勘探技术-20180711.ppt

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1、干热岩高温钻探工艺及其关键器具汇报人：闫家单位：中国地质调查局勘探技术研究所汇报内容1.2.3.4.干热岩概述干热岩高温钻探工艺耐高温关键器具高温钻探技术展望1.干热岩概述1.1干热岩定义干热岩是一种新兴的地热能源，是指一般大于200摄氏度、深埋数千米、内部不存在流体或存在少量地下流体的高温岩体。地壳中干热岩所蕴含的能量相当于全球所有石油、天然气和煤炭所蕴藏能量的30倍，是一种前景广阔的绿色环保、可再生能源之一。1.干热岩概述1.2干热岩开发研究现状美国，1970年首次提出利用干热岩发电，1977年完成第一口干热

2、岩井，井深4500m，井温330℃。日本，1985年开始干热岩钻探，1991年完成第一口干热岩井，井深1800m，井温250℃；1992年完成第二口井，井深2200m，井温250℃；Kakkonda（肘折地区）的干热岩探井（WD-1井），井深3729m，井温超过500℃。德国和法国于1986年联合在苏尔士开展岩体热能利用项目，完成干热岩井GPK2，1987~1997年，井深3900m，井温165℃；1998～2008年，GPK2加深至5000m，井温200℃。1.干热岩概述1.2干热岩开发研究现状澳大利亚，200

3、3年完成第一口注水井，在库珀（Cooper）盆地4500m深处，探测到270℃高温。肯尼亚，OW-41井完井井深井深3000m，井温达320℃。韩国，浦项干热岩项目，地层以凝灰岩、火山灰岩、角砾岩、花岗岩为主，岩性复杂等。我国，2012年启动了“干热岩热能开发与综合利用关键技术研究”项目；干热岩资源调查主要在松辽盆地、东南沿海、青海共和及贵德、四川康定等地区，青海已进行了多口干热岩井施工，其中青海共和GR1井，井深3705m，井温达236℃。1.干热岩概述1.3干热岩开发过程从地表向干热岩层打一井眼（注入井）封闭

4、孔眼，高压注入冷水干热岩层形成大致呈面状的人工热储构造注入井周边合理位置，钻几口竖直井，贯通人工热储构造，用以回收高温水、汽的生产井形成的高温蒸汽可以用于地热发电和综合利用，使用后的温水又通过注入井回到干热岩中，从而达到循环利用的目的。1.干热岩概述1.4关键技术难点干热岩高温高压钻井仪器器具耐高与密封井下动力钻具与长寿命钻头耐高温钻井液1.2.3.4.干热岩概述干热岩高温钻探工艺耐高温关键器具高温钻探技术展望汇报内容2.干热岩高温钻探工艺2.1一种干热岩高温钻探新工艺设计构想了水平井压裂热交换模式，与垂直井压裂

5、相比，水平井进行水力压裂，可以极大的扩大压裂面积、增大热交换面积，是直井无法相比的。最明显的优势在于通过微地震监测出压裂的位置和形状后，可以将出水井的水平段最大限度的在裂隙网中钻进穿行，为后期的出水量和水温提供可靠的保证。2.干热岩高温钻探工艺以3000m左右埋深的干热岩开采为例，确定了合适的钻井参数，设计了合理的井身结构，对钻井设备仪器的选用、钻头的选型、泥浆体系都做了详细设计；并制定钻井施工方案，从钻具组合、井身质量要求、钻井施工工序、垂直井和水平井段的钻井技术措施进行详细描述；还提出了施工注意事项。形成了一

6、套完整的有指导意义操作性强的干热岩高温钻井工艺。2.2干热岩水平井开采井身结构2.干热岩高温钻探工艺2.3钻井参数与钻具组合优选序号钻井井段（m）钻头尺寸(mm)套管尺寸(mm)套管规格套管厚度(mm)套管下深(m)水泥返高一开0～500311.1244.5J558.94498地表二开500～2610215.9177.8P11010.172605地表三开2610～2910152.4裸眼完井序号井段类型钻具组合备注一开垂直井段φ311.1牙轮+φ159钻铤×9根+φ127加重钻杆×15根+φ127斜坡钻杆+方钻杆常

7、规钻具组合二开垂直井段φ215.9牙轮+φ159钻铤×9根+φ127加重钻杆×15根+φ127斜坡钻杆+方钻杆上部低温井段φ215.9PDC+LZ172（0.75°）螺杆钻具+φ159无磁钻铤+φ159钻铤×3根+φ127加重钻杆×9根+φ127斜坡钻杆+方钻杆复合钻进组合定向增斜井段φ215.9PDC+LZ172（1.5°）螺杆钻具+MWD+φ159无磁钻铤+φ159钻铤×3根+随钻震击器（QY159A）+φ127加重钻杆×9根+φ127斜坡钻杆+方钻杆潜孔锤备用φ215.9PDC+涡轮钻具（178）+MWD+

8、φ159无磁钻铤+φ159钻铤×4根+随钻震击器（QY159A）+φ127加重钻杆×9根+φ127斜坡钻杆+方钻杆高温钻具组合三开水平井段φ152.4PDC+LZ127（1.0°）螺杆钻具+MWD+φ89无磁加重钻杆×1根+随钻震击器（QY121A）+φ89加重钻杆×6根+φ89斜坡钻杆+方钻杆潜孔锤备用φ152.4PDC+涡轮钻具（127/140）+MWD+φ89无磁加