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地热钻探定向井类施工设计方案案例
定向井类施工设计方案案例
一、地形构造情况
山东省某地地处低山丘陵区，山丘起伏和缓，沟壑纵横交错。山地占总面积的36.62%，丘陵占39.7%，平原占20.78%，洼地占2.90%。本区所处的大地构造位置，按槽台学说位于Ⅰ级中朝准地台、Ⅱ级胶辽台隆上，横跨胶北隆起和胶莱坳陷二个Ⅲ级构造单元。按板块学说，朱吴—店集断裂以东为秦岭—大别—胶南—文威造山带(中央造山带东段)，以西为华北板块东南缘。在造山带中，构造线主要为北东向，大面积分布的为同构造期荣成超单元，并有大量榴辉岩。华北板块东南缘，以太古代变质变形岩体—栖霞超单元为主，并有胶东岩群、粉子山群分布，构造线主要为近东西向。
图1. 研究区地形图
二、地热井概况
地热井，指的是井深达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。高于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；高于 25℃、低于90℃，以温水、温热水、热水等形式存在的，属低温地热。
三、地热井设计要素
1.井深
应穿越设计开采热储层的底板深度。
2.井径
3.井斜度
保持垂直，在100m深度内其井斜不得大于1°。
4.地层剖面
5.止水封孔
对开采热储层顶板以上井段进行严格的止水封孔，防止非开采层或上层低温水的串通和污染。
6.完井试验
针对热水井投入生产的需要进行抽水或放喷试验、水质分析及稳态井温测量，准确取得热水的水位、水温、水位降低及相应出水量和水质等资料，对于中、高温热水井，还必须准确测定井口压力，不同压力下的汽水流量和温度，水、汽含量及其比例，分离蒸汽中的不凝气体含量等，评价热水井的生产潜力。
四、井口装置
1.多功能井口装置
地热井口装置是地热井开发中最基本的井口设备，是维持地热井生产正常运行，进行热水动态监测，防止由于井管伸缩及地面下降而引起的事故，减少热水的腐蚀作用等所必须的。随着地热利用的逐步发展，地热井的井口装置逐步规范化，目前在中国华北地区地热开发中较普遍采用的多功能井口装置就是其中之一。
该装置有以下功能：
1）能有效地防止井管伸缩造成的泵座破坏及漏水事故。
2）设有回流管，具有回流部分地热水，调节系统供水量的功能，在自流井使用中，可兼做自流供水管。
3）设有专门的水位测量孔及配套仪表，使水位监测方便实用。水位监测孔设有专用盲气孔法兰，折装方便，并能有效地阻止氧气混入热水而造成系统腐蚀。
4）水温、水压表由井口装置配备，解决用户基本测量仪表配备不全或不配套。
5）选择具有抗腐蚀的阀门，对接触地热水的零部件采取防腐措施。
6）有临时地热水排放孔，便于自流井安装水泵。
2.井口隔氧装置
为防止地热水在井口与空气接触，减少地热水中氧气与氯离子联合作用时对输水设备的腐蚀危害，在一些有腐蚀作用的地热井的装置中，安装隔氧设备，其中较为常用的一种方法是氮气保护法，
3.井口除砂装置
由于地质及施工方面的因素，水中的含砂量超过国家规定的工业用水含砂量标准（含砂量应低于1/200万），影响热水的正常使用。若含砂量高的地热水用于供暖，会造成管路系统堵塞，因此对于含砂量超过标准的地热井，应采取除砂措施。目前国内设计的旋流式除砂器（图3，是一种较为理想的地热利用系统中的除砂设备，该设备一般安装在热水井口的出水管上。
地热井水在井口减压后呈汽、水两态，且含有大量的不凝气体，用于供热，会在供热管道中形成气阻，造成管道冲击现象，影响正常供热。对这类地井应采用汽、水分离的井口装置，将汽水混合物在井口分离开来，分别送给用户。这种装置包括：分离器、集水箱（或分水箱）及配管系统。
五、钻具组合
一开：￠311.2-P2钻头 +箭式浮阀（730*630）+接头（731*630）+￠203钻铤*4根+接头（630*410）+￠178钻铤*9根+165钻铤*3根+￠127钻杆+方钻杆
二开：￠311.2钻头 +箭式浮阀（730*630）+托盘（731*730）+￠228.6钻铤*2根+￠308稳定器*1+￠228.6钻铤*1根+￠308稳定器+￠228.6钻铤*2根+接头（731*630）+203钻铤*4根+接头（630*410）+￠178钻铤*9根+165钻铤*3根+￠127钻杆+方钻杆
三开：￠311.2钻头 +箭式浮阀（730*630）+托盘（731*730）+￠228.6钻铤*2根+￠308稳定器*1+￠228.6钻铤*1根+￠308稳定器+￠228.6钻铤*2根+接头（731*630）+203钻铤*4根+接头（630*410）+￠178钻铤*9根+165钻铤*3根+￠127钻杆+方钻杆
四开：￠311.2钻头 +箭式浮阀（730*630）+托盘（731*730）+￠228.6钻铤*3根+接头（731*630）+203钻铤*2根+接头（630*410）+￠178钻铤*8根+165钻铤*3根+￠127钻杆+方钻杆
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