地热井疑难事故的处理办法

  随着可持续发展观念的普及以及我国环境和资源等问题的恶化，各种可循环、无污染能源被研发和利用，地热能就是其中一个重要的自然资源。城市地热能的使用不仅创造了大量的就业岗位和经济效益，更多的是提高了对环境的保护和资源的节约。但是，在这一乐观的情况下，地热能资源的开发施工却存在诸多的问题和阻碍，地热井挖掘和施工事故就是其中最常见的问题之一。地热井由于是在地下一千多米处开展施工，面临着不同岩层的阻碍、施工设备的输送以及施工技术的不成熟和施工人员的素质问题等，因此存在较大的施工难度以及需要较长的施工时间。而且，地热井施工属于大型施工，关乎城市居民的生活，若是出现丝毫差错，不仅是导致整个工程出现断裂，还将导致居民生活受到极大的影响。因此，必须对地热井的常见施工事故及其原因进行详尽的分析，避免不必要的损失。
 
  笔者在辽宁省铁法地区地热资源普查 DR2 井和昌图新城区 CR101 探采井施工的实践中总结出许多实践经验，而且均在实际的施工使用中得到了较好的成果，下文将结合本人的经验以及个人看法对事故进行分析并提出针对性的建议和意见。
 
  一、常见的事故类型。
 
  1 滤水材料或止水材料发生蓬堵事故。在进行地热钻井的钻孔和钻探施工时，滤水和止水材料的性能保障关乎整个施工的施工质量和施工进度，然而，我国大部分地热井钻探施工队伍往往在这方面出现事故，较为明显的就是材料蓬堵。此事故的原因主要为人为和岩壁坍塌造成，其中的岩壁坍塌主要是由于施工过程中的岩壁保护措施不到位导致，而人为因素主要是因为钻探泥浆更换和井内清理工作的不到位以及向孔内投入滤水和止水材料时出现疏忽，导致材料内发生蓬堵。对于滤水和止水蓬堵问题必须得到重视，因为蓬堵极有可能造成上下层泥沙和冷水的乱窜，导致地下水质下降，从而无法达到地热井施工的预期目标。
 
  2 套管、滤水管的折断事故。套管和滤水管是整个地热井的施工质量的保证，也是保证地热井施工完成后正常使用的关键所在。但是，套管和滤水管在地热井施工中经常出现折断事故，此事故原因主要归于施工人员的管道下放操作失误以及管道重量和孔内大小数据计算失误，当然管道自身的质量问题也是折断事故的原因之一。管道的折断极有可能造成井内的重大事故，甚至导致整个地热井的废弃，因此必须重视此问题。
 
  二、预防方法。
 
  1 对于滤水材料、止水物、固井物料发生蓬堵的事故一般是发生在较为松散的第三、四纪流砂、砾石层中。鉴于此，必须要对此层岩层进行详细的调查和记录，并根据所得数据制定设计方案和施工计划。首先，注意对洗井施工环节中泥浆的粘度控制，不能过低也不能过高，应当控制在一定范围内，最好是将其比重限定在1.10上下，将其粘度限定在21至22s上下。
 
  而且要保证钻孔的安全性，确保套管能够安全沉降。其次，要保证套管沉降后的泥浆洗井工作的质量，并时刻把握泥浆的粘度，若是返出的泥浆粘度在 20s 上下就可以继续开展滤水投入的施工环节。此环节要注意保证投入的均匀性，而且要时刻注意钻探的返水情况，一旦出现不正常状况，必须及时上报并积极解决，避免出现蓬堵问题。最后，滤水的投入施工完成后，可以进行隔水粘土球的投入，而且要注意投入速度和投入的均匀度，最好采取动水投入方式。此环节完成后近十分钟左右，进行石子固井材料的投入。之所以出现这一投入的先后顺序是因为粘土和石子的质量和密度有所差异，这一先后顺序能够避免蓬堵问题的出现。
 
  2 套管折断事故的预防。
 
  首先，要保证成孔后孔内的清洁，确保内部碎石和泥浆的清除，并将孔内底部的沉淀物控制在一定范围内。其次，要注意对冲孔循环泥浆相关数据的设计，根据施工要求进行调配，一般应控制在比重1.10、粘度 20~21s。其次，要严格注意套管的下放施工，套管的相关数据的设计必须严格按照施工要求进行，而且要将每个套管编好编号，并如实记录。最后，要注意套管下放的速度，避免出现碰撞事故，因此要慢速下放。
 
  三、事故的处理工艺。
 
  （一）针对发生滤料蓬堵止水材料事故。在处理中采用了冲、吸相结合工艺，将蓬堵材料下入孔内环空取出。
 
  1 用设备及机具：（1）主要设备：
 
  6BS 砂石泵组一套、NB-850/60 泥浆泵一台。（2）主要机具：ф50 钻具、ф108套管。
 
  2 处理工艺：（1）在钻孔环空下入一路 ф50 钻具连接在 850/60 泵上，采用正循环冲起蓬堵物。目的将其蓬堵物冲散、浮起。（2）在钻孔环空再下入一路 ф108套管连接在 6BS 砂石泵上，作为反循环的排料管。（3）工作时先启动正循环水泵将砂石、蓬堵物冲起，然后开启反循环砂石泵、抽吸被正循环冲起的石砂、蓬堵物，并将其排出孔外，采用该方法将发生蓬堵的材料全部排出。（4）根据该孔的实际情况，由于滤料全部已到位，为了能够止住上部冷水下窜，采用在环空内下入小径钻具，注入水泥浆止水、固井，同时又起到了较好的保温作用。经抽水验证和交井后的使用，效果非常好达到了目的。
 
  二、针对套管折断事故的处理。
 
  施工人员发现套管的折断事故，多是在滤料下放后，而且一般是在地下一千多米的滤水花管处出现折断。此时的套管已无法取出，相关的治理措施也较为困难。
 
  针对这种情况可以采取以下几点方式进行治理：
 
  1 采用水泥浆固结 1000m 以上套管。
 
  以防其下窜，且保温。
 
  2 采用螺杆钻具带牙轮钻头从 1000多米折断处快速钻出新的钻孔（采用螺杆钻具是为了减少对上部套管的影响，防止破坏套管造成涌水、涌沙而报废）。
 
  3 下部新的钻孔成孔后由于无法投滤料改用下入合适的贴砾管作为做为滤水管。
 
  4 在进行洗井环节时，必须先利用清水对钻孔进行泥浆替换，而其他对地热井的清理环节均按照规定可以正常开展。
 
  四、效果。
 
  根据上述的具有针对性的治理措施进行治理后，设计均能达到设计要求。另外，根据上述可以看出只要采取积极的措施，地热井施工事故是可以避免和防范的。
 
  上述的事故原因分析和事故治理方式均为作者本人以自身经验为基础发表的一些看法和观点，因此具有一定的局限性，只供参考。读者可以根据自己的判断再做出相关的决定。