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1、 關于地熱鉆井工程管理問題與對策的分析 吳進茂摘要地熱資源是地球上最古老的資源之一,簡而言之是地球的熱能資源,人類對地熱資源的應用由來已久,最常見的利用地熱資源的方式就是人們熟知的溫泉。隨著社會的發(fā)展,人類掌握了地熱資源的開采技術,這是能源史上的一次飛躍,時至今日,人類對地熱資源的開采技術已經(jīng)日趨成熟,地熱鉆井工程成為人類利用地熱資源的主要手段,但是,隨著地熱鉆井工程的實施,一些問題也隨之而來。本文的主旨便在于探討地熱鉆井工程的管理問題并著眼于解決問題以完善地熱鉆井工程。關鍵詞地熱鉆井 工程 管理問題 分析 對策 p314 文獻碼 b 100
2、0-405x(2015)-3-125-11地熱鉆井工程問題探討我國的地熱資源相當豐富,每年的淺層地熱能的資源量相當于95億噸標準煤,而當前每年可利用的量相當于是3.5億噸標準煤,常規(guī)地熱能的資源量相當于8530億噸標準煤,現(xiàn)每年可利用相當于6.4億噸標準煤。增強型地熱能的資源量更相當于860萬億噸標準煤,可惜目前尚未能夠充分開發(fā),否則將取之不盡。地熱資源具有資源量大且綠色環(huán)??稍偕膬?yōu)點,對地熱資源的開發(fā)利用是必要的,而目前鉆井仍是勘探與開發(fā)地熱資源的唯一手段。因此,我們必須著眼于鉆井工程的管理問題,完善地熱鉆井技術,以實現(xiàn)對地熱資源的合理利用。本文將就地熱鉆井工程中存在的問題進行注意探討。1
3、.1安全及環(huán)境問題案例1:西安天地行地熱井工程有限責任公司,曾經(jīng)在金1井發(fā)生過鉆具斷裂事故。案例2:陜西華油開源地熱開發(fā)有限公司,曾在w4r井發(fā)生過設備事故。由以上案例看來,地熱鉆井工程中首先要注意的便是安全問題,地熱鉆井工程施工過程的安全隱患很多,包括人身安全問題、設備的安全隱患問題、日常作業(yè)三個方面,在這三方面中,人身安全當是人們首先要重視的。地熱鉆井過程中,比較容易發(fā)生的威脅人身安全的隱患頗多,諸如火災、爆炸、雷電、高空墜落、燙傷燒傷 、 機械打擊、噪音干擾等。其次,在設備方面也存在著安全隱患,例如,某些地熱能源開采企業(yè)采用已經(jīng)淘汰掉的設備,如案例一中的西安天地行地熱井工程有限責任公司,
4、由于使用大慶淘汰的舊設備導致事故;再如,在設備的配件的管理上及設備的維護檢查上都存在著安全隱患。而在日常作業(yè)方面,若員工不具備基本的安全意識,不嚴格按照規(guī)程進行作業(yè),也是很容易造成事故的。而在環(huán)境方面,由于地熱鉆井工程的開展,極易造成許多的環(huán)境問題,比如鉆井深度較大造成地層下沉,生態(tài)系統(tǒng)受到影響;再者,由于施工造成噪音污染,水污染鹽水擴散等問題。1.2技術問題地熱鉆井技術是區(qū)別于其他鉆井技術的,在技術上存在幾個關鍵點:(1)特殊的地質(硬度大):地熱鉆井工程通常的施工對象是像花崗巖、片麻巖一樣具有較大的硬度的,因而可鉆性極差,單軸抗壓強度極強,一般在 200 mpa 以上,所以,如何在高溫高壓
5、下破巖是鉆井工程面臨的第一個關鍵問題。(2)特殊的施工環(huán)境(溫度高):施工巖層的環(huán)境溫度一般在 250 以上,研究專家認為溫度在 350 以上的地熱儲層才能體現(xiàn)較為明顯的開發(fā)的經(jīng)濟價值,也就是說施工隊面臨的通常是350攝氏度以上的施工溫度。(3)較深的鉆井深度:地熱鉆井深度較大,一般在3000m以上,有時可以達到 10 000 m,這增加鉆井的難度,無論在工藝上,還是設備上,要求都要有所提高。(4)易發(fā)生卡鉆現(xiàn)象:由于鉆井的條件非常苛刻(高溫高壓且鉆井深度大),在高溫狀態(tài)下鉆井,遇水時,高溫的井壁極易產(chǎn)生熱破裂及井眼擴大,如此脫落下來的巖石很容易卡鉆導致現(xiàn)象。(5)井漏現(xiàn)象比較嚴重,由于地熱鉆
6、井面臨的特殊地質,導致在鉆井過程中極易發(fā)生井漏現(xiàn)象。2地熱鉆井工程問題應對對策2.1安全問題的應對對策關于安全方面,首先公司和企業(yè)要做到的是合法施工,給予施工工作人員必要的安全保障,要嚴格遵守國家相關法律法規(guī)以保證施工人員的安全;公司在設備的維護及檢修方面一定要做到及時且嚴格,避免因設備老舊損壞等問題帶來事故。第二,施工人員自身要做到,(1)具備基本的安全意識,如高空作業(yè)時,一定要做好安全措施等。(2)施工人員要經(jīng)過嚴格的培訓,保證其在作業(yè)過程中不違規(guī)操作。在環(huán)境問題上,首先工程管理人員在制定鉆井方案時,要注意到對環(huán)境的保護,如鉆井地點的選擇,鉆井工藝的確定過程中注重環(huán)境的保護。其次,在施工過
7、程中,要盡量不破壞原有的風景和生態(tài)。而在鉆井過程中,保護地層使之不受破壞,保護地下及地表水源使之不被污染。2.2技術問題解決方案針對以上技術問題,可以總結鉆井工程需要面對的是三個關鍵技術:即高溫破巖技術、高溫高壓下鉆井液技術和高溫高壓下維持圍巖穩(wěn)定性的技術。首先,就破巖技術而言,地熱鉆井機械破巖的方式主要有沖擊破巖、切削破巖、沖擊切削復合破巖三種。地熱鉆井過程中隨著開采深度的增加,溫度隨之增加,巖石的物理性質有所變化。因而要想達到最好的效果,必須了解不同溫度下最佳的破巖方式。就高溫高壓下鉆井液技術而言,鉆井液在鉆井過程中,主要作用是攜帶和懸浮巖屑、穩(wěn)定井壁和平衡地層壓力、冷卻和潤滑鉆頭及傳遞水
8、動力。溫度越高對高溫鉆井液的要求越高,除了要求它能保持井眼的穩(wěn)定性和能夠有效攜帶巖屑外,還必須具有良好的抗高溫性能。因此在配置鉆井液時要精確計算鉆井液的密度,有效平衡地應力與熱應力,同時要將高溫濾失量控制在一定范圍內(nèi),減小液體向井壁巖石的滲透從而保證證井壁的穩(wěn)定性。最后要考慮的是高溫下圍巖的控制,關于如何控制圍巖的穩(wěn)定性,首先要考慮鉆井圍巖的流變特性及流變機制,包括不同埋深壓力下鉆井圍巖蠕變率與溫度和埋深的關系以及高溫高壓下鉆井圍巖的流變破壞條件。同時要了解高溫高壓下鉆井圍巖變形破壞規(guī)律與失穩(wěn)臨界條件。這樣,才可以根據(jù)這些參數(shù)有效控制鉆井的相關工藝條件。3結束語地熱資源是極為豐富且可再生的資源,對地熱資源的開采是必要的,但是,作為地熱資源的唯一開采途徑地熱鉆井工程,其在實施過程中往往會帶來一系列或是內(nèi)部或是外部的各種問題,這些問題要引起足夠的重視,我們要正視問題的存在,并積極應對這些問題。參考文獻1查永進,馮曉煒,葛云華,陳志學
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