地熱鉆井操作規程

地熱鉆井綜合了石油鉆井技術和水文鉆井技術，有與前兩

者的共性，又有其特別性，如對泥漿的抗高溫性能和鉆具的抗腐蝕性

都有一定的要求，所以地熱鉆井應有專門的工藝規程，以很好高效的

指導現場作業。

一、鉆探機場的修建及設備的安裝

1、鉆探機場的修建

a、鉆探機場的是鉆機施工活動的場所,主要用于安袋鉆塔、鉆探設

備，設置沖洗液循環系統，以及放置管材物資等。場地的選擇應依據

地質制定的要求（孔位、孔深、方位及傾角）和施工安全、方便、節

約的原則進行選擇。

b、鉆探機場的修建必須平坦、堅實、穩固、有用，保證在其上布置

的基臺和安裝的鉆塔及機械設備不會發生塌陷、溜方歪斜，在整個鉆

井施工中能安全順利進行。地盤假設為松土層，必要時通過打樁加混

凝土底板來提升抗壓能力。

c、基臺木是依據所用鉆探設備的類型，按一定的規格和形式排列，

分上下兩層交錯并用螺絲連接而成。橫順枕的主要交錯處一定要構成

直角，并用螺栓連接固定。鉆塔、鉆機的地腳螺栓也應連接在橫順枕

的相交點上。

d、機場四周應開挖排水溝，將雨水及時導向它處，假設在地勢低洼

帶或雨季施工時，還得修建防洪措施。地下電纜埋設應距地基鉆孔

5m以上，并合理的避開公用通訊電纜、煤氣管道、水管道、等重要

建筑物。

e、依據鉆孔結構、地層狀況、場地條件，制定合適鉆井的泥漿循環

系統，循環系統一般包括一大一小水源池，兩個沉淀池，大池標準宜

為6義6義2田3，小池宜為2X2XX0.4nf,長度不宜小于15m,坡度

為1/100?1/80,槽邊緣高于地面100mm,以防雨水侵入，影響泥漿

性能，地熱井超過1000m時，宜安裝震動篩和旋流除砂器。

2、鉆探設備的安裝

a、鉆塔的安裝：安裝前必須對所有構件進行險查，符合要求方可使

用；安裝時應在機長的統一指揮下，嚴格按照安全操作規程，塔上塔

下不得同時作業；安裝人員必須穿戴防護服具；夜間及惡虐天氣下禁

止安裝。

b、設備的安裝：必須達到周正水平，穩固的要求；鉆機立軸中心與

天車中心（前輪緣）、孔口中心線在一條直線上；轉動部件應設置防

護罩或欄桿；固定設備的螺桿必須符合規格，并應帶墊片和防松動螺

帽擰緊；鉆探設備的安裝應易于操作和保證工作安全。

3、附屬設備的安裝

a、機場應有足夠的防火設備，專人看管，冬季施工時，火爐的煙囪

通向廠房外，煙囪與廠房壁接觸應有絕熱層保護，火爐與地板、塔布

應保持安全距離。

b、繃繩為保護鉆塔平穩和抵抗大風鉆塔的侵襲而傾倒，對17nl以下

鉆塔的每根塔腿各設一根繃繩，系于塔高3/4處，17米以上每根塔

腿兩根繃繩，設于天梁處和塔腰處，并加上拉緊器，必須對稱，與水

平面夾角宜為30°?45°o

c、避雷針安裝高度必須高出塔頂1.5m以上，引下線宜用單芯銅制電

纜線，與繃繩間距大于1m,與電機、孔口管、繃繩、地錨、人行道

間距大于3m,接地電阻小于15。0

二、鉆進方法

1、鉆具

a、地熱鉆探常用的鉆頭有刮刀鉆頭、牙輪鉆頭、金剛石材料鉆頭三

大類，依據地層因素，合理的選擇鉆頭。應合計的因素有：地層的軟

硬程度和研磨性、鉆進井段的深淺、易斜地層、軟硬交錯的地層。

b、一般在鉆進第四系及較軟地層時，使用刮刀鉆頭；鉆進較硬地層

時使用鑲齒牙輪鉆頭；鉆進極硬地層時，使住金剛石復合片鉆頭

(PDC)o

c、開孔或孔深比較淺時應采納扶正器扶正，深孔時假設發生孔斜時

采納鐘擺鉆具修正。

d、鉆鋌的重量是依據制定鉆壓來定的，一般使用鉆壓為鉆鋌總重量

的2/3,盡量采納粗鉆鋌，防止中和點偏高，盡量使鉆鋌總長度小，

鉆鋌長度確實定應通過公式來計算。

2、鉆進規程

a、鉆井規程包括鉆壓、轉速、泵量，鉆進時應依據巖石性質、鉆頭

結構、設備條件及鉆孔質量要求合理配合規程參數。

b、軟巖石研磨性小，易切入，應注意排粉、鉆頭壽命，故采用低鉆

壓、高轉速、大泵量；研磨性較強的中硬及部分硬巖石，得采納大鉆

壓、較低鉆速、中等泵量的參數配合；介于兩者之間則采納中間狀態。

c、為提升效率和鉆頭壽命，還得再操作上注意以下幾點：下鉆及開

始鉆進時要輕、均勻加壓、正常狀況下不要隨意竄動鉆具。

3、沖洗液

a、鉆進致密、穩定地層，一般可選用無固相沖洗液。如水解聚丙烯

酰胺無固相泥漿，無固相泡沫泥漿；鉆進松散、易坍塌、易遇水膨脹

地層，可選用粘度較大、相對密度略高、失水量小的淡水泥漿或鈣處

理泥漿，也可選用粘度較大的不分散低固相泥漿；鉆進裂隙、漏失地

層，宜選用相對密度較低的沖洗液，如泡沫泥漿，無固相沖洗液，還

可采納空氣作為沖洗介質。

b、泥漿所用粘度一般為膨潤土，要求造漿率在10m3以上，所用水

一般要求硬度不超過15度，偏高的在配制好后用磷酸鈉處理，配制

時粘土需要預水化24小時，泥漿需要專有設備凈化。

c、現場需要測試的沖洗液參數有：漏斗粘度、比重、溫度、含砂量、

失水量，還有就是泥皮質量，需定時測量，并對數據總結對比，然后

依據地層適時調整泥漿性能。

d、現場必須具有的處理劑有：重晶石、水泥、NaOH、NaCO3、CMC、

聚丙烯酰胺（PAM或PHP）、腐植酸鉀、鐵密木質素磺酸鹽、KC1、磺

化瀝青等，關于不同地層，配合使用。沖洗液使用對鉆探是至關重要

的，對不穩定地層或有漏失地層等復雜地層一定要預防為主，應急措

施要適當有效。

三、成井

1、測井

a、鉆探是個系統工程，要有大局觀，平常鉆進時就要注意井斜的控

制，井徑超縮，為測井及下管創造條件。測井前需把泥漿調整到適當

的性能，既要保證孔壁的穩定，又要保證測井的順利進行。

b、測井前提鉆時要注意速度，以免產生抽吸作用，導致井壁垮塌，

提鉆后，必須回灌泥漿。

2、下管與固井

a、表層管和技術管必須要合計下部孔徑大小，下部的濾水管直徑必

須按照業主要求安裝潛水泵直徑的大小來確定，一般直徑不小于108

mm。

b、地熱井管的安防位置，上部表管與技術管必須堆疊不小于10m,

下部的濾水管的位置必須與熱儲層相一致；濾水管的長度必須依照儲

層厚度來確定，安防位置偏差為±2.0ni。

c、為了不使淺層水滲入孔內和固定井管位置，必須進行固井，固井

所用水泥宜為普硅32.5水泥，假設地層不穩定，也可選用42.5水泥,

表層管水灰比為1:2,技術管為1：1.5,攪拌好的水泥漿密度要達

到L80~L90g/cm3。固完井一般至少侯凝8小時，水泥漿開始凝結

成水泥塊，抗壓強度可達到2.3MPa以上即可開始下一次鉆進。

d、常用的水泥添加劑有：加重劑（重晶石）、減輕劑（粘土粉）、緩

凝劑（鐵輅木質素磺酸鹽）、促凝劑（氯化鈣）、減阻劑（鐵鋸木質素

磺酸鹽）、降失水（粘土粉）、防漏失劑（纖維材料）等。

3、洗井及抽水

a、洗井的目的在于徹底清除井內巖屑和泥漿，破壞井壁泥皮，同時

抽出含水層中的泥土和粉砂、細砂已經滲入含水層中的泥漿，以消除

泥漿的影響和疏通含水層。

b、洗井方法很多，要依據熱儲層的地層狀況、完井泥漿、和孔底巖

屑的多少來制定使用何種洗井方法，一般有以下洗井方法：活塞洗井、

抽水洗井、抽筒洗井、空壓機震蕩洗井、液態二氧化碳洗井、焦磷酸

鈉洗井、酸化洗井、聯合洗井，總之，依據實際狀況靈活的綜合使用

各種洗凈方法，以達到最正確的洗凈效果。

c、抽水試驗是為獲取水量、水位、水質和水溫等資料，為評價地下

含水層的水文地質參數和合理開發地下水提供可靠的依據。

d、抽水一般使用的設備有：潛水泵、空壓機等，使用的

儀器有：三角堰、耐溫水表、電位儀及溫度計，地熱井抽水試驗應按

照《供水水文地質勘查規范》執行。

四、井內事故的處理

1、處理事故的基本要求

a、井內事故保持預防第一的原則，鉆井工程實施前（尤其是井深較

大、地質狀況復雜的地熱井）應結合已有的地質資料，進行具體的鉆

井制定，并制定詳實的各種事故的預防措施，如粘吸卡鉆事故、坍塌

卡鉆事故、縮徑卡鉆事故、落物卡鉆事故、干鉆卡鉆事故、鉆具斷落

事故等。

b、機場必須配備常用的公錐、母錐、導向器等打撈工具，同時應強

化與石油鉆井公司，兄弟單位，同行高校等研究部門的聯系與溝通，

從而增加事故處理的可利用資源。

c、事故發生后，必須將事故原因搞清，以做到事故處理時有的放矢;

假設發生鉆具斷落事故必須弄清并具體記錄事故發生的井深、機上余

尺、事故鉆具的位置、規格、類型、數量以及井內狀況等，可用示意

圖標明事故鉆具的狀態。

d、事故發生后，要正確分析判斷，訂出出力方案，積極進行處理。

交接班時，交班班長要將本班采納的工具、方法、步驟以及取得的效

果等具體向接班班長交代清楚。較復雜的事故，由機長主持處理。短

時間不能排除的重大事故，應馬上向技術部匚上報，研究處理方案。

e、處理井內事故時，各崗位人員明確分工、密切配合，嚴防”事故

加事故〃。

f、事故排除后，由機長召集全機人員認真分析事故的原因，及時總

結,吸取教訓，擬定防范措施，避免類似事故再發生。

2、鉆具事故及處理

常見的鉆具事故有：鉆桿折斷、鉆鋌折斷，具體處理的方法有：

a、卡瓦打撈筒打撈；

b、公、母錐的打撈；

c、打撈矛打撈。

3、落物事故的處理

常見的落物事故有牙輪（包括牙輪、牙輪軸、斷巴掌、掉彈子）、墊

叉、測斜儀、大錘、扳手、電纜等，處理方法如下：

a、井壁埋藏法，在井深較淺、地層較軟、落物較小時采納；

b、磁鐵打撈法，廣泛出于打撈牙輪、彈子、小工具;

c、反循環打撈籃打撈，用于打撈牙輪和小工具；

d、隨鉆打撈，用于打得鉆頭脫齒、斷齒、彈子等粒狀物;

6、一把抓打撈，用于打撈鉆頭、牙輪之類的落物。

4、卡鉆事故的處理

鉆進過程中常見的卡鉆類型：壓差卡鉆、沉砂卡鉆、井塌卡鉆、砂橋

卡鉆、落物卡鉆、縮徑卡鉆、鉆頭泥包卡鉆、鍵槽卡鉆等，處理方法

如下：

a、上提、下放和轉動鉆頭解卡：如果是沉砂卡鉆或井塌卡鉆則不要

上提鉆具，以免卡的更死，可用下放或旋轉鉆具，并想法憋開環空通

道，使鉆井液上下循環，用倒劃眼的方法慢慢上提解卡。

起鉆遇卡（鍵槽、縮徑或泥包卡鉆）時，可提到原鉆具重量后猛松手

把下放鉆具，切不可猛力上提，以免將鉆卡的更死。

下鉆遇阻、壓力過大而卡鉆，則應用較大的力量上提解卡；關于壓差

卡鉆，可以采用猛提猛放旋轉鉆具的方法使較輕的粘附卡鉆得以解

卡。

b、浴井解卡：在采納上述方法失效時，關于壓差、泥包、縮徑、沉

砂卡鉆等狀況，可采納浴井解卡，此方法是向井內泡油（含水層禁用）、

泡鹽水、泡酸或采納清水循環等方法，泡松粘稠的泥餅，降低粘滯系

數，減少接觸面積，減少壓差，活動鉆具解卡。

c、切除法：當環空能1、入另一套鉆具時，可采納環刀從井口套在井

內鉆柱上，用另一套鉆具送入環刀，以根除鉆具與井壁的粘附之處。

d、上擊、下擊解卡：在鉆進中碰到垮塌、粘性、膨脹性地層易卡地

層，可在鉆桿與鉆鋌之間或鉆鋌之間接上震擊器，一旦遇卡，則馬上

上擊或下擊解卡。

起鉆中遇卡，如縮徑、鍵槽等引起的卡鉆活動不能解除時，可以再卡

點處倒開鉆具，再接上震擊器，對扣后，下擊解卡。然后循環沖孔，

上提鉆具，如遇卡阻現象時，可以轉動鉆具倒劃眼輕輕上提。

下鉆過程中遇阻，未能及時發現而導致卡鉆，或較輕的泥餅粘附卡鉆

時，均可用上擊器向上擊震解卡。

e、倒扣、套銃解卡：碰到嚴重的卡鉆時不能解除或不能循環沖孔時,

常用倒扣、套銃的方法來取出井內全部或部分鉆具。

f、爆炸測鉆新井眼：當采納上述各種方法無效或卡點很深，用倒扣

方法處理很浪費時間，狀況嚴重惡化時，可將未卡部分用炸藥炸斷取

出，然后在留在井內的鉆具頂上打水泥塞，再側鉆形成新井眼。

五、安全管理措施

1、鉆進中的技術安全措施

a、禁止將用完的工具和機件放在臺板上、活動工作臺上或皮帶防護

罩上；

b、鉆機停止回轉時，必須要將開關或離合器鎖緊；

c、在不停車扒皮帶時，必須用法平滑地方木厚順著皮帶運轉的方向

扒皮帶的下端。不同意用手扒皮帶；

d、開車前，要觀察四周的狀況，并且發出開車信號，或經直接操同

意以后，方可開車；

e、上班前不準喝酒。進機場要穿工作服，帶安全帽；

f、操作人員必須要精力集中，不同意和其他人交談，更不同意打鬧;

g、使用固體火堿時，要帶眼鏡，帶膠皮手套，防止堿水濺到臉上。

2、升降鉆具的技術安全措施

a、升降鉆具時，