地热钻井

地热井施工风险控制探讨

平博·PINNACLE中国热能在人们节能环保意识不断增强的背景下,做好新能源开发与利用已成为社会主要发展趋势。在众多新能源类型中,地热资源属于常见资源类型,具备无污染、储藏量大等优势。在地热开发活动中,地热井属于重要开发载体,其施工质量也将直接影响地热源的开发质量。从实际应用情况来看,地热井施工活动中会面临多类风险,若不能对其进行高效控制,也将增加安全事故发生概率,带来较大的经济损失。平博·PINNACLE中国热能通过多年地热开发经验总结,加强地热井施工风险控制对于加快施工进度,提高资源利用率有重要意义。


地热钻井施工风险控制探讨-地热开发利用-平博·PINNACLE中国热能


2 地热井施工风险类型及原因

2.1 常见类型

地热井施工风险贯穿于施工全过程,几乎每个施工环节都存在风险,其风险类型包括施工合同风险、施工组织设计风险、钻进风险、地质录井风险、加深风险、测井风险、下管风险、固井风险、洗井和产能风险。这些风险的存在给施工带来严重的不利影响,因而必须采取有效措施对其进行控制。复杂的地质环境也会增加施工风险,影响风险控制工作顺利进行。另外,在地热井施工活动中,人员操作风险也是施工期间面临的重要问题,是施工期间需要重点关注的内容。


2.2 风险原因

基于实际应用情况可以得知,导致地热井施工风险出现的原因可归类为以下方面:

1)地质因素,若施工井所在区域地质稳定性较差,存在裂缝、断层、松软土层等问题,也将增加施工风险问题的发生概率。

2)地热水或土壤因素,由于地热水温度较高,溶解了大量矿物质,尤其是氯离子和溶解氧,对金属的腐蚀性较强。而且在特定环境下,金属井管外的土壤环境存在腐蚀性微生物,也会引起金属腐蚀,形成腐蚀电池,对金属井造成腐蚀,影响结构稳固性。

3)人员因素,在地热井施工过程中,由于施工人员综合能力有待提高,在施工过程中容易出现人为失误,如单次钻进深度过大、进尺快划眼不及时、井眼光滑度差等,从而影响地热井施工结果的可靠性。

4)钻进工艺因素,在钻进活动中随着钻进深度的增加,使钻渣总量不断增多,如果不能及时将多余钻渣输送到外界,那么因钻渣沉淀而致重复碾磨,加上钻进参数未进行合理控制,有可能导致井壁坍塌埋钻、卡钻问题。


3 地热井施工风险控制难点

3.1 勘查过程比较困难

从实际应用情况来看,在地热井施工风险控制过程中存在勘查过程比较困难的特点。该内容体现在以下方面:

1)地热井施工时,需要对区域地质情况进行全面梳理,所整理的资料完善度越高,施工井作业过程的安全性也越强。但施工井施工深度较大,地层复杂度较大,即使有综合物探技术地震波勘探技术技术的辅助,采集到的资料的完善度依然存在较多不足,使施工活动面临较多的风险。

2)在勘查活动中,企业的预投入资金量较少,在资金因素的限制下,所使用的技术手段较为落后,且聘请的专业队伍能力不足,给勘查工作的推进带来诸多不便,这样也直接影响了采集数据的使用价值,影响后续施工活动的有序进行。


3.2 风险评估难度较大

在地热井施工风险控制过程中,还面临着风险评估难度较大的管理难点。为确保施工活动有序进行,提高地热井的施工质量,在施工前需要做好施工风险评估,这样才可以对施工风险进行全面控制,拟定更加可靠的风险控制方案,营造更加安全的施工环境,以免施工安全事故发生。但从实际作业情况来看,一些项目由于前期地质勘查资料的完整性较差,使得所拟定的评估方案中指标的可靠性较差,这样得到的评估结果质量较差,无法为风险控制活动的推进提供有效参考。而且在风险评估活动中,若采用的技术不够先进,会使地热井施工风险评估结果的可靠性较低,给施工风险控制带来较为严重的负面影响。


3.3 风险控制难度较大

根据2.1的内容可知,地热井施工过程中,其风险贯穿了整个施工过程,如果其中某个环节存在问题,那么很容易引起连锁反应,造成施工风险问题。但地热井的作业内容繁多,并且所处环境位于地下,相较于地面上施工,地下施工控制难度更高,而且监督过程的时效性也存在一定延迟,这样会给工程施工风险控制活动的推进带来不利影响,进而影响施工环境的安全性。


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4 地热井施工风险控制要点

4.1 做好地层预测工作

通过做好地层预测工作,可以加快施工钻进速度,降低地层带来的负面影响。在地热井施工中,地质情况的复杂度较高,因此,在地层预测工作中应注意以下内容:

1)搭建完善的地层勘测体系,其内容涉及勘测技术、勘测时间间隔、勘测内容等,其间需要提高资金投入以及勘查技术的先进性,从而获取更加全面、有效的勘测资料,为后续预测活动的推进奠定基础。

2)基于计算机技术辅助数据处理,如采用BIM技术可以建立该地区的数字模型,直观地呈现该地区的地质情况,这样在地热井施工过程中,可以对钻进参数进行合理控制,从而更好地避免停钻问题,确保地热井施工活动的有序进行。

3)做好历史数据的整理和存储,为同类型项目施工活动的进行提供有效参考。


4.2 提高施工设计水平

提高施工设计水平,可以对钻进施工提供有效指导,确保施工推进过程的有序性。基于以往施工经验可知,地热井施工期间很容易出现钻井漏失的问题,而且对其封堵时的整体难度较高,对设计工作水平要求较高。在实际设计中,需要对以往四开井身结构进行调整,如先利用一开套管进行施工,再下到顶面位置并且顺利钻穿之后,再进行二开套管的施工,最后进行固井操作。此类设计方案在应用中,相比以往的施工模式,可以更加高效地防止钻井液漏失现象,同时可以对存在的渗漏问题进行及时封堵,以确保施工活动的有序进行。为不断提升地热资源的利用效率,需要做好综合布局工作,如利用两采一罐设计模式进行布局,提升地热资源利用效率。


4.3 加强钻进参数控制

通过加强钻进参数控制,能够提升钻进结果的可靠性,减少钻进问题带来的施工风险。在具体实践中,应注意以下内容:

1)在钻具安装活动中,需严格遵循相应的规范,依次进行钻具组装、中心点偏移量校核、水平性校核等,从而提高钻具安装结果的可靠性,为后续钻进活动的推进奠定基础。

2)在钻进过程中也需要做好参数控制,内容包括钻进速度、泥浆比例、钻进压力等,整个钻进过程的参数也需要做好动态调整,以此确保钻进过程的持续性。

3)如果在钻进活动中遇到钻进故障,需要及时做好检查与分析工作,从而加快故障排查速度,以此确保钻进施工活动的有序进行,提高地热井钻进结果的可靠性。


4.4 做好材料质量控制

做好材料质量控制,可以从根源上减少地热井施工问题,以提高施工结果的可靠性。在地热井施工活动中,用到的施工材料及工具包括钻头钻井液材料、水泥、套管等,这些材料与工具的应用质量也将直接影响地热井施工质量。在具体实践中,应注意以下几点:

1)做好地质材料整理,根据地质材料整理结果选择契合该地区的施工材料,拟定材料采购计划,在计划中细化相应的参数,严格按要求进行材料采购,确保采购材料的质量。

2)在施工材料进入施工现场前,也需要做好材料质量的校核工作,等待其质量满足要求后再按要求进行存储,以此来提高施工材料应用过程的统一性,满足相应的施工要求。


4.5 提高人员综合素养

通过提高人员综合素养,能够减少人为因素带来的负面影响。基于统计数据显示,超过70%的施工风险都和人员操作能力有关,做好人员综合素养控制对于提高施工有序性有积极的意义。在具体实践中,应注意以下几点:

1)做好施工队伍的选择工作,参与地热井施工的团队,需具备完善的管理体系、具备一定的施工经验、人员平均能力水平较高等特点,这也是减少施工问题的重要保障。

2)在工程施工前需要做好技术交底工作,在地热井施工活动开始前,技术人员需要做好施工培训工作,帮助施工人员梳理地热井施工过程中的相关工序,明确各工序的施工要点和管理要点,而且技术人员也会全程参与到工程当中,从而提高施工过程的有序性,降低施工风险问题发生的概率。


4.6 做好过程监督工作

通过做好过程监督工作,可以及时处理存在的风险隐患和施工问题,以确保施工活动开展过程的有序性。在具体实践中,也需要注意以下内容:


1)建立完善的过程监督体系,在地热井施工区域周围布设监测点,对钻井过程的沉降、形变等情况进行监测,对于存在的问题进行及时处理,以维持稳定的钻井作业环境。

2)在钻井施工过程中,需要对钻进过程的岩屑进行及时检查,也需要对钻机工作状态进行监督,从而更好地完成地层跟踪判断工作,以确保施工过程的有序进行,更好地预防施工钻进风险。

3)拟定应急处理体系,基于上述资料可知,在地热井施工过程中面临着许多施工风险,这些风险具备突发性、危害性大等特点,因此,需要在风险突发后,及时采取措施进行处理,从而减少施工问题发生后带来的负面影响,提高施工结果的可靠性。


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5 结语

综上所述,做好地层预测工作可以加快施工钻进速度,提高施工设计水平,可以对钻进施工提供有效指导;加强钻进参数控制,能够提升钻进结果的可靠性;做好材料质量控制,可以从根源上减少地热井施工问题;提高人员综合素养,能够减少人为因素带来的负面影响;做好过程监督工作,可以及时处理存在的风险隐患、施工问题。通过采取以上措施来提高工程施工风险管控水平,对于加快地热井施工进度,提高工程作业质量有积极的意义。

 

平博·PINNACLE中国热能作为中国地热产业发展的领军企业,多年来不断推动地热能规模化、效益化发展,创新形成以地热勘探技术、钻井技术、自动化控制技术、梯级利用技术、回灌技术、清洁能源集成技术为一体的六大核心技术体系。地热业务遍布全国,成为国内最大的浅层地热能中深层地热能开发利用企业。