[地质水利]地热钻探技术规程

[地质水利]地热钻探技术规程内容摘要：

面钻进。 潜孔锤扩孔钻进基岩地层同潜孔锤正循环全面钻进10　 全面钻进　 钻具组合一般要求钻进中常用钻具组合见表4。 表4　 常用钻具组合钻头直径 mm钻 具 组 合≥钻头+Φ203mm钻铤++Φ127mm钻杆。 钻头+Φ203mm钻铤++Φ127mm钻杆；或钻头++Φ159（或146）mm钻铤+Φ127mm钻杆。 钻头+Φ165mm（）钻铤+Φ159（或146）mm钻铤+Φ127mm钻杆；或钻头+Φ159（或146）mm钻铤+Φ127mm钻杆+。 钻头+Φ159（或146）mm钻铤+Φ127mm钻杆+。 钻头+Φ121mm钻铤+。 牙轮钻头钻进　 钻头选择应根据地层岩性合理选用钻头类型，钻头结构类型见附录D。 一般在上部松软地层（可钻性级值小于5级），可选用铣齿钻头；在深井段地层（可钻性级值大于5），可选用镶齿钻头；在易井斜地层，选用牙轮偏移量小、无保径齿及齿多而短的牙轮钻头。 钻进参数选择　 钻压达到所钻岩石的破碎强度值为宜，并结合设备能力和钻具强度等安全因素合理选择。 按钻头直径单位长度所需压力计算，在中硬以上较硬岩层中钻进宜采用3 kN/cm～4kN/cm，在中硬以下较软地层中钻进可采用1 kN/cm～3kN/cm。 ～，；地层完整、硬度较低、钻孔较浅、用常规口径钻进的转速为70 r/min～200r/min，大口径为30 r/min～60r/min。 ～，条件允许时取大值。 钻头接触井底后，在低钻压、低转速下（钻压10 KN～30KN，转速60r/min），造好井底形状后，方可逐步提高钻压和转速。 应以钻头生产厂家推荐的钻压与转速的乘积为约束条件，不能同时使用最高钻压和最高转速。 做好钻速试验，即固定钻压，改变转速，或固定转速，改变钻压，使钻压和转速合理匹配，达到高钻速钻进。 牙轮钻头空气正循环钻进　 钻头的风道宜比钻井液水道大2倍～4倍，并在管路中加装逆止阀和减震器。 孔口必须安装密封导流装置，将孔内上返的气流和岩粉用管路引至下风口15 m外，并通过水雾或布袋除尘。 每回次钻进应在钻具下放至距孔底2 m～3 m处开始送风，慢速回转钻具至孔底。 提钻前先停止钻具回转，继续送风排渣，孔底干净后再停风提钻。 送风管路应安装压力表、风量表、温度计等，以便同原有钻进参数仪表配合判断孔内情况。 钻进所需风量由上返风速要求确定。 正常钻进上返风速需达到15 m/s～25 m/s才能保证排渣顺畅，如地层含水排渣困难时，需注入泡沫剂辅助排渣。 为了获得较大上返风速，应尽可能选用较大直径的钻杆。 一般150 mm～220 mm口径钻孔选用89 mm～140 mm钻杆； mm～ mm口径钻孔选用114 mm～140mm钻杆。 使用操作要求　 钻头的型号和尺寸应与所钻地层、孔径相适应。 牙轮转动灵活，三个牙轮在转动时不得发生相互咬死现象。 水眼畅通、牙齿完好、焊缝无裂缝及缺陷。 丝扣按规定扭矩上紧。 下钻应平稳，控制遇阻吨位，遇阻不得硬压。 下钻遇阻划眼，应记录井深、时间及划眼情况，以便判断遇阻原因，控制钻头工作时间。 下钻距井底一个单根左右，应开泵、转动钻具、缓慢下放，严禁下到井底开泵。 ，逐渐增加到设计钻压。 钻进中应随时分析岩性和钻头工作情况，及时调整钻井参数。 加压钻进中，钻具需要停止转动时，应待指重表恢复原悬重后，摘开转盘离合器。 应在最下一根钻铤之上适当位置加设2个～3个扶正器。 当钻速下降，钻进成本上升时应提钻检查。 钻头起出后应进行分析、测量，如果不合理磨损严重则该型钻头不适应所钻地层，应更换型号。 钻头提出停用后，应填写标签，标明入井顺序、下入与提出时间、进尺等，标签宜放在钻头内。 对于尚可继续使用的钻头应涮洗干净，涂丝扣油。 刮刀（翼状）钻头钻进　 钻头的选择根据地层情况，选择确定刮刀钻头镶焊的硬质合金或其它切削具的性能。 不取心全面钻进的刮刀钻头有双（两）翼、三翼、四翼、六翼等类型。 另外还有头部为阶梯型的锥形钻头、矛式钻头、塔式钻头等。 一般刮刀钻头适用于可钻性1级～4级的松软岩层。 三翼钻头可用于松软至中硬岩层钻进。 四翼钻头可用于中风化基岩或硬土层钻进。 六翼钻头一般用于大口径表层钻进。 镶齿刮刀钻头、金刚石刮刀钻头可用于5级～7级的中硬岩层钻进。 钻进参数选择　 钻压刮刀钻头的钻压以单位长度钻头直径的压力(N/mm)表示，应根据岩石性质、钻孔口径、钻头类型、钻具组合等综合因素合理确定。 一般可钻性1级～4级的岩石为120 N/mm～160 N/mm，5级～7级岩石为150 N/mm～200 N/mm。 转速根据岩石的可钻性和完整度以及钻头直径等条件确定，第四系松软地层、～；～；第四系卵砾石层、～。 一般转速为40 r/min～150r/min，硬度低、研磨性小、完整、致密的岩石选用较大值，反之选用较小值。 泵量应根据钻孔口径、钻进速度及孔壁情况进行选择，一般600 L/min～2500 L/min。 浅孔钻进时，环空钻井液上返速度不超过3m/s；深孔钻进时，环空钻井液上返速度不超过2m/s；第四系流砂层、松散层或破碎易塌岩层钻进时，此时泵量150 L/min～600 L/min左右。 使用操作要求　 钻进时应使用钻铤加压，钻铤总质量应超正常钻压值的30%。 注意检查钻头水眼畅通情况和钻头侧刃磨损情况，严禁使用不符合要求的钻头。 保持钻井液性能良好，使孔内清洁、孔壁稳定，防止卡、埋钻事故发生。 新钻头下井到底，以低钻压、再逐渐加到规定的钻压和转速钻进。 接单根后下放钻具时，即可开泵，启动转盘，下放钻具到井底，逐渐加压钻进。 在钻遇软硬交界面时，采用较小的钻压钻进，穿过交界面后再加到设计的钻压钻进。 要求操作平稳，均匀送钻，严禁猛放猛压，防止蹩断刀片和钻斜。 刀具崩刃：钻进卵砾石、破碎带时钻头在井底跳动、振动强烈造成切削刀具崩断，应调整钻压，适当降低转速，及时清除井底大漂石。 突发性蹩、跳钻时，应查明原因并进行有效处理后方可继续钻进。 钻速低、成本上升时，应提钻检查。 PDC钻头钻进　 钻头的选择PDC钻头适用于地层可钻性级值小于5极软到中硬地层，不适合在破碎、软硬变换频繁以及硬地层中使用。 PDC钻头适于高温钻井，适于较高转速（可达400r/min），适于配合动力钻具使用。 钻进参数选择　 KN/mm～(钻头直径)为宜。 转速以60 r/min～300r/min为宜。 泵量以600 L/min ～2500L/min为宜。 条件允许时，尽可能采用大排量。 应以厂家推荐的钻压与转速的乘积为约束条件，不能同时采用最高钻压和最高转速。 使用操作要求　 下钻要平稳，遇阻不能硬压，宜采用一冲、二通、三划眼的办法，如遇阻井段较长，应考虑起钻换牙轮钻头划眼。 离井底一个单根时开泵循环冲洗。 钻头接触井底后，应以低转速（50 r/min～60r/min）和低钻压（10 KN～20KN）～，井底造型。 加压钻进时，注意扭矩变化，随时调整钻井参数。 钻速试验完毕，即可正常钻进，钻进中要确保排量满足要求。 钻遇泥岩井段时，钻速会明显下降，此时可适当提高钻压，降低转速；若钻遇硬夹层发生轻微蹩钻现象时，可适当降低钻压，同时降低钻速，等钻穿后再采用正常参数钻进。 钻头使用到后期，PDC切削齿的磨损大，可适当提高钻压以维持较高的机械钻速。 送钻要均匀，防止跳钻和蹩钻，不能有超压、溜钻、顿钻等现象。 根据钻速、扭矩和泵压的变化，分析判断井下钻头工况并确定合理起钻时间。 在软地层钻进，必须具备足够的水力冲洗能量。 应使用优质钻井液。 遇到加压后，泵压升高；地层岩性变化不大，而机械钻速和转盘扭矩明显降低；有连续蹩钻现象且没有进尺；应提钻检查。 气动潜孔锤钻进　 气动潜孔锤正循环钻进按照《水文水井地质钻探规程》有关规定执行。 潜孔锤空气泡沫钻进按照《水文水井地质钻探规程》有关规定执行。 气动潜孔锤反循环钻进按照《水文水井地质钻探规程》有关规定执行。 钢丝绳冲击钻进按照《水文水井地质钻探规程》有关规定执行。 液动潜孔锤全面钻进　 液动潜孔锤及钻头选择液动潜孔锤全面钻进适于钻进可钻性5级以上各种岩层，应根据孔深、孔径、岩石级别、岩石破碎程度以及动力介质类型合理选择液动潜孔锤规格、型号。 钻头一般可使用全面钻进球齿冲击钻头、牙轮钻头或其它专用冲击钻头。 液动潜孔锤附属装置　 高压管路系统应使用耐压8MPa以上钢丝编织（两层或三层）的铠装式高压胶管。 应安装孔底反射器（称储能器或液压波反射器）。 钻杆应安装密封胶圈，常用的有液压胀开式密封圈和拧接压缩式密封两种。 钻进技术参数的选择：　 泵压与泵量不同外径的液动潜孔锤泥浆泵排量、压力见表5。 表5　 液动潜孔锤工作参数钻具外径mm钻孔直径mm工作排量L/min工作压力MPa冲击功J冲击频率Hz127132～158200～550～100～3507～15146165～190600～800～150~3507～15165200～216600～1000～450～6005～12178215～245800～1200～450～6005～12254311～3751000～2200～500～9504～10　 转速：钻头转速应根据潜孔锤频率、钻头类型与直径、地层情况合理选择，一般在30r/min～60r/min。 硬岩或强研磨性岩石，转速一般30r/min～45r/min为宜；对于裂隙发育的岩层和软塑性岩石，转速可选用120r/min～170r/min。 深井采用冲击回转钻进时，一般采用钻机的最低转速。 钻压：使用全面钻进球齿冲击钻头时，一般情况下直径Φ152mm左右的钻头8 KN～30KN，直径Φ216mm左右的钻头12 KN～40KN，直径Φ311mm左右的钻头15 KN～60KN。 采用牙轮钻头时，应选用常规回转钻进钻压的1/5～1/2左右。 钻进操作要求　 应配制优质泥浆，配备泥浆净化系统。 所配泥浆泵泵量应满足液动潜孔锤正常工作及携带钻屑的需要。 泥浆泵输出管与高压胶管间应安装稳压罐，其耐压力应在10MPa以上，；可采用直径146mm或更大的无缝钢管制作。 在坚硬地层钻进时，应安装减震器或储能器，安装在冲击器上部约6m～12m处。 潜孔锤在首次下孔之前，必须清洗和调试，正常工作时间不少于5min，潜孔锤各运动部件应保持灵活，不得有卡阻现象。 钻具下入孔内前，应认真检查螺纹连接、外壁磨损情况，发现螺纹松动或外管出现裂纹等情况，应及时更换，不得下入孔内。 下钻时不宜直接下到孔底，开泵冲洗，排量稍小于潜孔锤工作排量，畅通后方可慢速回转并下放钻具。 当钻头接触孔底后，潜孔锤应立即启动冲击，如不冲击，可上下窜动钻具并调整水量，可通过观察泵压表或高压胶管的脉动情况进行判断，确认潜孔锤工作正常后，再将钻进参数调整至正常值进行钻进。 正常钻进时，必须经常观察泵量和泵压变化，判断潜孔锤工作情况。 发现蹩泵、潜孔锤停止冲击，经上下窜动钻具、调整泵量无效时，应立即提钻检查。 钻进时发现泵压猛增，可能泵量过大或液流通道堵塞，应查明原因及时排除。 钻进中泵压突然下降，可能钻具折断或脱扣，应及时提钻检查处理。 喷射钻井　 钻头喷嘴组合　 对于直径大于100mm的钻头，牙轮钻头一般三个水眼座都需要安装喷嘴，喷嘴直径宜在8mm～20mm之间，宜选择三个直径不相等或者两个相同、一个不同的喷嘴。 PDC钻头的水眼数目不同则其分布也不同，需要厂家进行钻头设计、加工，一般不少于4个。 钻进技术参数　 在保证井下安全的前提下，应采用大机泵、高泵压、合适的排量和喷嘴直径，大幅度提高钻速，克服糊钻或泥包钻头。 喷射钻井前应优化设计水力参数。 按井段采用不同的泥浆泵工作参数（排量、泵压、泵功率等），钻头和射流水力参数（喷速、冲击力、钻头水功率等）。 喷射钻井，泵压一般不宜低于13MPa。 但以克服糊钻或泥包钻头为目的时，泵压可低于13MPa。 钻头喷嘴的喷射速度应达到100m/s。 钻进操作要求　 下钻接方钻杆后或上提钻具后恢复钻进前，钻头距井底至少5米，应缓慢开泵，待泵压正常后，再旋转钻具慢放到底。 严禁钻头在一个位置循环泥浆，在循环时应不停地上提和下放钻具。 反循环钻进工艺　 气举反循环钻进按照《水文水井地质钻探规程》有关规定执行。 泵吸反循环钻进按照《水文水井地质钻探规程》有关规定执行。 气动（贯通式）潜孔锤反循环钻进按照《水文水井地质钻探规程》有关规定执行。 11　 取心钻进　 地热井取心钻进　 普通硬质合金取心钻进按照DZ/T 02272010有关规定执行。 针状硬质合金钻进按照DZ/T 02272010有关规定执行。 金刚石钻进按照DZ/T 02272010有关规定执行。 绳索取心按照DZ/T 02272010有关规定执行。 普通金刚石复合片钻进按照《水文水井地质钻探规程》有关规定执行。 地热井取心方法选择　 绳索取心在绳索取心工艺技术设备允许范围内，地热勘探井全孔取心时应采用绳索取心工具，勘探开采结合井较长孔段取心宜采用绳索取心工具。 绳索取心钻进，按照DZ/T 02272010有关规定执行。 单回次取心探采结合井、地热开发井标志层取心、热储层取心或其它目的取心等取心工作量不大时和采用绳索取心工艺技术不可行或经济不合理时采用单回次提下钻取心。 单回次取心钻进　 单回次取心钻头取心钻头可按表6选择。 表6　 取心钻头及适应性钻头类型适。