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钻井项目山东齐河1号裂隙岩溶型地热井钻井技术
1、项目区交通位置及自然地理简介
山东齐河即齐河县。齐河位于山东省西部区域，东邻省会济南，北接京津唐，南接宁沪杭。以齐河为中心，500公里半径内有青岛、济南、太原、郑州、石家庄、天津、北京等大城市。齐河县隶属于德州市，位于鲁西北平原，黄河北岸，与济南隔河相望。全区13个乡镇、2个街道办事处，一个开发区，总人口78万，总面积1411平方公里。属黄河下游冲击平原，土质肥沃，气候适宜，光照充足。
图1 A为山东省齐河县地理位置
2、地质概况
地热钻井成功的关键，必须先进行详细的地热资源勘查，通过前期对项目区地质、地热等资料收集与分析，然后对项目区野外基础地质概况以及水文地质概况等进行实地勘查，之后对工作区有目的的进行地球物理勘察，最后对所做各项工作进行综合分析与总结，对地热资源形成、温泉开发的影响因素进行综合评估。地热资源通常受地形地貌、岩性、区域地质构造及气候条件等多因素控制，裂隙岩溶型地热井储热层为奥陶系灰岩, 山东省主要分布在济南、 聊城等地区,储热埋深为 350~1800m。主要地层为第四系、 第三系、 二叠系、 石炭系、 奥陶系, 由于受构造的影响, 第三系、 二叠系、 石炭系有缺失现象。该类型地热井由于地层多变、 岩性复杂、 缩径、 坍塌、 漏失等复杂情况, 成井难度大。
3、钻井设计及设备选择
2003年,我们在山东齐河 1号探采结合地热井应用气举反循环钻进工艺、 PDC钻头、 化学处理泥浆、技术套管护壁等, 成功完成了山东省 (济南 )最深( 1601.57 m)的裂隙岩溶型地热井。水量 114 m3/h ,水温 57 ℃ ,在济南地区打出了一口水温最高、水量最大的地热井。钻井选择设备为TSJ- 2000E型钻机; AS27- 70型钻塔; TBW -1200 /7B型泥浆泵: 300 k W 三相动力电源(备150 kW发电机 1台); VWW J D- 911 /15型空气压缩机1台。钻具选择为121、 146、178 mm钻铤分别 60、90、10 m; 89mm钻杆 1600 m; 133 mm × 133 mm双壁主动钻杆12、60m; SHB127 /75双壁钻杆 220 m; 430mm组合牙轮钻头 1个; 311 mm钢齿、 镶齿牙轮钻头各 3个; 215、152 mm 镶齿牙轮钻头各2个; 311、215mm聚晶金刚石复合片( PDC )钻头各 1个。
4、钻井成果及意义
主要技术成果( 1)应用气举反循环钻进工艺和 PDC钻头, 成功完成了山东省(济南)最( 1601.57m )的裂隙岩溶型地热井。为该类型地热井的施工探索了工艺技术方法；( 2)在应用气举反循环工艺中, 试验证明尾管长度 Lw = ( 10~ 15)H 可满足正常钻进要求；(3)应用 PDC钻头在二叠系泥岩、 砂岩中钻进效率( 1189 m /h)是牙轮钻头钻进效率( 0.22 m / h)的 715倍。
图3 左为裂隙岩溶型地热井井身结构；右为钻井地面照片
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