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1、 中石化绿源地热能开发有限公司咸阳市书香河畔1号 地热井地质设计与钻井工程设计 目 录一、前言11设计目的12编制依据13质量目标14项目部主要生产人员组成3二、工程概况31地理位置32井的类别33钻井的目的和任务3三、地热井地质技术与钻井工程基本技术要求4四、预计钻遇地层6五、钻井主要设备7六、施工进度8七、钻井与完井工艺8八、录井9九、钻井液类型与主要性能10十、地球物理测井11十一、洗井11十二、抽（放）水试验11十三、施工重点的主要技术及质量保证措施12十四、施工现场安全环保措施18十五、提交成果20 一、前言1设计目的为了更好的贯彻执行国家安全生产法规与环保政策法规，执行合同要求，力
2、求优质高效、节能圆满完成任务完成该地热井工程，指导该工程的主要流程过程的控制与管理有效的运行，严把各环节质量关，争创优良工程。我公司特编制该地热井地质设计与钻井工程施工设计。2编制依据（1）咸阳市彩虹二路书香河畔区块地热井组可行性论证报告。（2） 地热资源地质勘察规范GB/T11615-2010。（3）供水管井技术规范 GB50296-99 19991001。（4）供水管井设计、施工及验收规范 CJJ1086 19861201（5）陕西区域钻井工程施工承包合同。（6）石油天然气钻井工程行业标准。3质量目标严格按照地热井施工规范施工，安全生产，质量第一，确保各项工序的质量保证措施得到落实，道道工
3、序零缺陷，工程质量达到优良级。详见工程施工质量内部管理目标分解表。工程施工质量目标分解表工程名称：书香1号地热井 施工日期：2013.5项 目标 准 分目 标 分设备安装55钻 进1514岩样及地层划分109物探测井1010井管安装1514止水固井1010洗 井1010抽水试验1010水样采集55资料整理1010合 计10097质量等级优良级二、工程概况1地理位置中石化绿源地热能开发有限公司咸阳市彩虹二路书香1号地热井，位于咸阳市彩虹二路书香河畔小区内。井位坐标：N 341847，E 1084033（经纬度）。2井的类别：地热开采井。3钻井的目的和任务1、主要用于集中供暖。2、设计井深3000
4、m，完钻目的层为蓝田-灞河组，取水段为2000m 3000m。3、井口水温90。4、设计降深50m时，井口出水量80m3/h。三、地热井地质技术与钻井工程基本技术要求：1.录井、地球物理测井、洗井、抽（放）水试验、水样采集与分析，详见后八、十、十一、十二部分。2井身质量（1）井斜：泵室段1；全井段井斜3，井径扩大率10%”; 3井身结构：名 称钻头尺寸/钻进深度（mm/m）井管规格/井管下深（mm/m）备 注表层套管444.5/450339.7/450339.7mm套管与177.8m套管采用穿袖方式连接，其重合段不小于30m。生产套管241.3/3000177.8/(4203000)4套管选择
5、0450m井段，339.7mm表层套管，选用钢级J55，壁厚9.65mm，石油钢管；4203000m井段，177.8mm生产套管，选用钢级N80，壁厚9.19mm，石油钢管。井身结构示意图550m950m5固井止水：要求泵室段表层套管与井壁之间环状间隙采用G级油井水泥封固，并返出地面，侯凝48h进行套管试压，试压标准8MPa，30min降压0.5 MPa”。339.7mm与177.8mm重合段之间采用特殊橡胶材料止水器与水泥封闭，确保止水质量。泵室段套管底部至取水段之间采用三组止水器，三组止水器的位置分别为：第一组应在井深550m（秦川群底）以上，尽量靠近339.7mm表套底，以防与表层水串通
6、；第二组置于张家坡底；第三组置于取水段顶部。6洗井：首先将井内稠泥浆换成稀泥浆，再采用高压空气压缩机气举洗井，然后放水自流或用潜水电泵抽水洗井，达到水清砂净，抽（放）试验前地热水中悬浮物小于二万分之一。7抽水试验结束经现场验收合格后20天内提交地热井水质分析报告。四、预计钻遇地层地 层埋藏深度（m）厚 度（m）岩 性第四系秦川群（Q2-4qc）0615.00615.00第四系秦川群(Q2-4qc) 上部灰黄、褐黄色粉土、粉质粘土、粘土，下部为杂色砂、砾石层，局部夹粘土层。第四系三门组（Q1s）615.00930.00315.00第四系三门组（Q1s）浅黄色、灰色、兰灰色粘土、粉质粘土与灰白色细
7、砂、中粗砂、砾状粗砂层不等厚互层。上第三系上新统张家坡组（N2z）930.002000.001070.00新近系张家坡组（N2z）上部灰黄色、浅棕色泥岩夹棕色粉砂质泥岩，中部灰黄色、棕红色、棕色泥岩夹灰白色细砂岩，下部深棕红色、灰绿色、兰灰色泥岩夹灰白色细砂岩、中砂岩。上第三系上新统蓝田灞河组（N2l+b）2000.003000.001000.00新近系蓝田灞河组（N2l+b）棕红色、紫红色泥岩夹灰绿色泥岩与灰白色、砖红色细砂岩、中砂岩、粗砂岩略等厚互层。预计钻遇地层表五、钻井主要设备本井使用32型钻机施工。现介绍具体配套如下：32型钻机主要设备一览表序号名称型号规格1绞车大庆130-2井架J
8、J170/41-K3天车TC4225单轴式6轮4游动滑车YC225单轴式5轮5大钩DG2256水龙头 XSL2257转盘ZP520 8钻井泵1#3NB1600型式 卧式叁缸叁座活塞泵2#3NB1300型式 卧式叁缸叁座活塞泵9柴油机1#PZ 12V190BY2#PZ 12V190BY3#PZ 12V190BY10压风机VF31A-5.5/121.2MpaWS2208AC0.8Mpa美国寿力1070XH螺杆压缩机额定排气压力24.2bar(350psi)蚌埠撬装式压缩机（SF-1.32/22-170）一级压力（4.85.8 MPa）二级压力（17.0 MPa）11发电机1FC6404-6LA42
9、375KW12振动筛2ZYS4080m13除砂器ZCS2502250mm 14离心机LW450842N40m3/h六、施工进度地热水井计划施工进度表序号施工阶段主要工序用时1进场设备进场3天安装调试4天2一开钻进1天安装表层套管及固井侯凝3天3二开二开准备1天钻进10天4完井作业测井1天安装套管及滤水管1天洗井3天抽水试验4天现场验收1天工程总工期32天七、钻井与完井工艺一开采用444.5mm牙轮钻头，钻进至450.0m ，下入339.7mm表层套管，随后进行固井作业，用G级油井水泥将表层套管与井壁之间的环状间隙进行水泥封固，水泥返出地面。待水泥完全凝固试压后再进行二开作业。钻具组合：采用44
10、4.5mm钻头+203.2mm钻铤6根+177.8mm钻铤6根+127.0mm钻杆。钻井参数设计：钻压30100kN：转速4580r/min； 排量3540l/s；泵压24MPa。二开采用241.3mm钻头，钻进至3000m，地球物理测井完成后，下入177.8mm生产套管。177.8mm井管与339.7mm井管采用穿袖方式连接，其环状间隙采用联体伞式止水器与水泥进行封固。钻具组合：1500m以浅采用241.3mm牙轮钻头+203.2mm钻铤6根+177.8mm钻铤6根+127.0mm钻杆；钻井参数设计：钻压30150kN；转速80110r/min； 排量2830l/s；泵压68MPa。1500
11、m以深采用241.3mmPDC钻头+197螺杆+177.8mm钻铤6根+127.0mm钻杆；钻井参数设计：钻压2070kN；转速80r/min+螺杆转速； 排量2830l/s；泵压812MPa。滤水管要求采用钻眼、垫筋、包不锈钢网、缠丝并焊拉筋，钢级不低于N80的无缝石油钢管，滤水管骨架的孔隙率12左右。下入井内时，应对准热储层位，滤水管的长度视热储含水层厚度而定，初步预计有效长度300米。八、录井1、岩屑录井岩屑是钻探揭露地层的实物标本，是鉴别地层的依据之一，因此要十分重视此项工作，岩屑务必在当天整理编录，观察岩屑要十分细致，定名准确，各种性质和特征描述齐全，含义确切，文字精练。0550m每
12、10m捞取岩屑一包，5502000m每5m捞取岩屑一包；20003000m段，泥岩每2m捞取岩屑一包，砂岩每1m捞取岩屑一包，同时连续进行地质编录。要求：从450m以深，平均每300m观测一次岩屑迟到时间，1200m以深到终孔井段适当加密观测。2、钻时录井全井段钻时录井，随钻进的同时及时绘制出钻时曲线，与岩屑录井进行对比。3、泥浆温度测量自500m开始进行对钻井液温度观测，自5001400m每100m观测一次液温。14003000每50m观测一次液温，读数误差不超过0.5，并及时绘制出液温曲线。取水段内有温度异常时可适当加密观测。4、全井段观测泥浆消涨量变化。涌、漏水层段加密观测或做好详细记录
13、。以上各项目观测，均要求有详细记录。九、钻井液类型与主要性能 根据本井地层岩性特点及保护产层热水资源，将采用低密度、低失水、优质低固相聚合物水基泥浆钻井。为保护热储层全井采用优质低固相钾基聚合物泥浆液护壁；钻进中，随时观测泥浆性能，采用近平衡钻进。全井钻井液密度控制在1.051.16g/cm3范围，粘度2545秒，随井深增加逐渐提高泥浆密度，根据地层变化调整泥浆粘度，遇特殊情况及时调整泥浆性能，避免掉块、缩径现象，保证井下安全； 严禁泥浆中加入有损于水层的药品。十、地球物理测井要求450m以深井段进行1：500比例尺标准测井及1：200比例尺组合测井。1：500比例尺标准测井测井项目包括自然电
14、位、2.5m视电阻率、井径、井斜、井温；1：200比例尺组合测井测井项目包括2.5m、4.0m视电阻率、自然电位、自然伽马、微电极、微梯度、声波时差、中、深感应、八侧向、井径、井温、井斜。全井段进行井温、井径、井斜测井。测井方法与测井项目及原始资料必须严格按地球物理测井规范执行。十一、洗井首先将井内稠泥浆换成稀泥浆，再采用高压空气压缩机气举洗井，然后放水自流或用潜水电泵抽水洗井，达到水清砂净，抽（放）试验前地热水中悬浮物小于二万分之一。十二、抽（放）水试验 抽水试验应在洗井达到水清砂净后，经准确测定井口稳定水头高度或静止水位埋深后进行。抽（放）水试验必须做到三个落程，并求得相应的涌水量和水温资
15、料，原则上稳定时间分别达到8、24、48小时。抽水试验结束后应立即测定恢复水位并做到准确测量和记录、取全、取准第一手资料，绘出相应的Q-f（t）、S- f（t）、Q-f（s）和q-f（s）关系曲线和恢复水位与时间关系曲线图。抽水试验结束之前应采集地热水样进行水质分析。十三、施工重点的主要技术及质量保证措施结合我公司的实际，认真贯彻ISO9002系列质量管理，把公司技术人员划定为钻井管理、复杂事故预防、完井作业、新技术推广和泥浆管理五大系统，每个系统都制定了工作标准，工作目标及奖惩约束机制，建立质量管理十大制度与各岗责任制，认真贯彻五会（项目设计交底会、项目总结会、班前班后会、生产会、生产总结会
16、）三检（自检、互检、专检）制度，从公司到井队实行总工与井队经理质量负责制。现将该项目各工作环节的质量保证措施列下：1、钻机安装质量保证措施：a. 安装必须由专人负责，其他人员要听从指挥统一动作，相互配合，确保安装质量。穿大绳时二人上井架操作，一人在地面指挥。b. 设备安装必须达到平、正、稳、牢、全、灵、通要求。安装标准必须符合“石油钻井设备安装标准”。安装完，必须进行试运行验收，直到验收合格，方可开钻。 c天车、转盘、井口三点一线，偏差不超过10mm。d. 安装完成后，要由专人负责检查安装质量，不达标的必须重新安装。 2、循环系统安装质量保证措施： a. 安装必须由专人负责，确保安装质量。 b
17、. 安装达到“五”字（平、正、稳、牢、通）要求。c. 保证循环系统精确安装，不漏水（泥浆）。 d. 安装完成后，要由专人负责检查安装质量，不达标的必须重新安装。e. 泥浆坑挖成后，用彩条布护底护壁，防止泥浆漏失，避免泥浆坑垮塌。 3、井架安装质量保证措施： a. 安装必须由专人负责，确保安装质量。 b. 确保井架底座安装水平。c. 保证井架垂直安装，偏差不超过10mm。d. 井架安装不漏销钉，地面安装彻底后再吊装，防止井架变形。 e. 安装完成后，要由专人负责检查安装质量，不达标的必须重新安装。 4、井身质量控制措施： a表层钻进以吊打为主。确保表层打直，井斜控制在1以内。 b松散地层钻进，严
18、禁定点长时间大排量循环，造成井眼不规范。 c.二开前，应先校正天车、转盘、井口三点一线。按要求安装好第二次开钻的井口装置。保证井口端正垂直。固井后套管和转盘对正。全井设备必须进行带负荷试运转，确保设备台台运转正常。d. 二次开钻按设计的钻具组合，钻井参数。采用低钻压，低泵量，低转速，吊打水泥塞，钻头出套管鞋应仍以30KN钻压，待下井钻铤全部进入新井眼后，方可按设计钻井参数进行正常钻进。e.二次开钻后，必须做好防斜、防卡、防漏“三防”工作，注意防掉、防碰、防顿、防断等安全措施。 防 斜指重表必须灵敏可靠，严格按设计钻压加压钻进。送钻必须均匀，钻遇地层交界面或不整合面时，应及时调整钻井参数。 防
19、卡严格按“钻井工程技术操作”要求施工，防止各类卡钻事故发生。钻井液性能必须符合设计要求，加强泥浆净化工作，维护好井壁稳定，防止缩径与坍塌。 防 漏对付井漏坚持以预防为主的原则。第一，确定合理的钻井液性能：对于地层松软、压力低的浅井段，采用大直径钻头钻进时，应选用低密度、高粘切钻井液，以增大漏失阻力，防止井漏；对于深井的高压小井眼井段或深井压力敏感井段，应选用低粘切钻井液，以降低环空循环压耗，防止井漏。第二，确定合理钻井参数与钻具结构：在满足携带岩屑的前提下，尽可能降低钻井液排量；降低钻井液滤失量，改善滤饼质量，防止形成厚滤饼而引起环空间隙缩小；在易漏地层钻进时，应控制钻压，适当降低机械钻速，力
20、求环空钻屑浓度小于5%，降低实际环空钻井液密度。第三，钻进工程措施：下钻、接单根或下套管时控制下放速度，防止压裂地层；开泵循环时，应采用“先钻动后开泵、小排量、缓慢开泵”的原则；勤划眼，划眼时应小排量缓慢开泵，并控制划眼速度；钻进中，必须严密监视井口钻井液返出情况，及时准确判断井下情况；钻进过程中必须认真观察泵压、钻压、悬重变化情况，若泵压突然下降，钻压加不上去，应立即起钻并及时汇报情况分析原因。第四，储备泥浆量：备用泥浆量应为正常使用泥浆量的2-3倍。第五，一旦发现井漏，应立即起钻，边起钻边吊灌泥浆；采集有关井漏资料（井漏深度、井漏量）等，迅速采取堵漏措施。f. 认真做好短程起下钻、通井、循
21、环泥浆等工作，以保证井内安全。g. 钻进过程中，严格执行公司制定的岗位责任制度。5、钻井液性能与维护处理措施，热储层保护措施：a. 全井采用优质低固相钾基聚合物泥浆液护壁。 b. 钻进中，随时观测泥浆性能，对泥浆性能进行日常维护。 c. 钻进目的层采用如下的技术指标：密度1.121.16g/cm3，粘度3040S。采用近平衡钻进。根据井下情况及时调整泥浆性能，避免掉块、缩径现象，保证井下安全。 d. 严禁泥浆中加入有损于水层的药品。e为了保证泥浆质量，由井队质检员与泥浆工程师对各班泥浆性能进行监督检查，发现问题及时纠正。 6、入井管材的质量标准与保证措施： a所有管材必须有认证机构的材质检验单
22、。 b管材进场后由井队质检员按照材质检验单对逐根管材的数量、标牌、管材钢级、批号等全部进行检查。c套管下入前，认真进行丝扣清洗、通径、丈量、记录。井场内必须有一定数量的备用套管。7、固井、止水的质量要求与保证措施：a.为确保固井质量，采用G级油井水泥与专用固井车对表层套管外环状间隙全段封固，使固井水泥返出至地面，同时为保证固井质量，固井水泥浆的平均密度1.701.85 g/3。b.止水器采用特殊橡胶材料制成复合型联体伞式止水器。为了保证止水质量，对止水器制作、检查、运输、连接与下入深度校对从井队到班组都有专人负责，分工明确，责任到人。 8、地球物理测井质量保证措施：a严格按地球物理测井规范要求
23、执行测井。b测井地面控制及记录设备要求使用数控测井仪，具有现场刻度、数据采集、现场数据处理及显示特征等功能。c深度误差：测井前检测并调整电缆长度计量（滑）轮的周长（或直径），确保测井深度的独立性和可信性。表层套管套管鞋的测井深度与钻井丈量深度之间的误差应不超过0.5m。d测井速度应按规范控制在一定速度内。算准零长和深度延迟值，确保曲线深度正确和仪器串内各条曲线的深度一致。e对井场监视测井曲线图基本要求测井曲线图上印有主刻度、测井后进行现场刻度检验记录。各种曲线都要有50m 以上井段的重复检查测量。f测井曲线没有畸变，没有与井下条件无关的零值和负值。g除井温测井外,应自下而上测量。9、洗井质量保
24、证措施：a洗井前应安装好防喷阀门。b. 油管（风管）下井前，应用15m以上的钢卷尺进行逐根丈量。c油管下至预定深度前，试运行空压机不小于2小时，以保证在高压空压机洗井时设备正常运转。d高压气举管线应连接牢固。e高压空气压缩机洗井前，对气举管线试压，试压压力为工作压力的1.5倍，稳压5min不刺不漏为合格，如管线试压刺漏，应立即停压风机，查明原因处理后，再进行试压至合格。后方可进行下一项工作。f洗井作业期间，严禁私自关停压风机。g洗井过程中，应确保提升动力设备正常运转。h洗井工作在达到水清砂净后，采用自流或潜水电泵进行试抽（放）水试验，抽放水前测定稳定静水头后，方可进入正式抽（放）水试验阶段。1
25、0、试水质量、成果要求及保证措施： a.为了保证试水质量，我们正式作抽（放）水试验之前，要保证洗井达标后，先进行初始水头测定工作。待初始水头稳定2小时后再进行三个落程抽（放）水试验。抽（放）水试验顺序采用由大到小，或由小到大均可，视具体情况而定，分别稳定48h、24h、8h。待大落程抽水结束前2小时，进行取分析水样。大落程抽水结束或三个落程结束后进行恢复水位监测。b.为保证抽（放）水试验质量，试验过程中，按规范要求，观测涌水量变化，涌水量读数误差不超过3%，同时观测水位（压力）温度变化，温度观测读数应准确到0.5；水位观测精确到厘米。 c.抽（放）水试验每班至少有三人值班，一人观测水位，一人观
26、测出水量与水温，一人负责管理设备运转；水位、水量应同步观测。 11、完井质量保证措施（资料提交、现场整理等）： 为了保证完井质量，井队由质检员每日收集汇编各班原始班报表，井队长审核校对后，留存资料库。对岩屑、测井资料、入井管串记录、试水记录、各类原始报表、事故报表、井史、完井报告等在互检、自检、专检后及时向甲方汇报，并按要求提供甲方所需资料。自现场验收结束之日起一个月内向甲方提交成井报告，在编写成井报告之前对原始资料再进行最后全面检查校对。十四、施工现场安全环保措施在项目施工中，为了使工程能够安全、文明顺利地开展，创造一个良好的、安全的、文明的施工环境，推动公司施工现场规范化和标准化的管理工作
27、。特制定如下保证措施：1、施工现场设置警戒线，杜绝闲杂人员进入。2、进入施工现场人员必须戴安全帽，身着工作服。3、施工现场内施工实行全封闭管理。项目部办公室、员工宿舍使用活动房，活动房门窗统一刷成白色。4、施工现场内设备护罩、高处护栏要配备齐全，安装牢靠。5、施工现场地面要做硬化处理，保持道路畅通。6、工地不能有积水，要有防止泥浆、污水、废水外流或堵塞下水道集水坑或排水设施。7、距油料储存处10米范围内严禁烟火。8、施工现场各种工器具、材料应严格按要求摆放。9、现场施工废料、施工垃圾要分类摆放合理。10、易燃易爆物品分类隔离存放，抓好施工现场的文明生产，做到工完料尽、场净。11、在建工程施工作
28、业区、材料摆放区与办公生活区必须明显划分。12、施工现场执行企业消防管理制度，配备相应的灭火器材。13、建立交接班记录，防止器材丢失，无关人员禁止进入现场。14、施工现场应在危险部位、出入口悬挂安全警示牌。15、施工现场保证供应卫生饮用水，生活垃圾要及时清理，装入容器，要有专人负责。16、施工现场不得焚烧有毒、有害物质。17、爱护井场旁边的树木花草及环境卫生。18、认真执行安全操作规程及安全生产制度，做到安全第一，预防为主。19、上岗人员，必须三穿两戴，穿戴好劳保用品，不得穿短裤、拖鞋上岗。严格按安全操作规程施工。20、上班期间应尽心尽力，坚守岗位，不脱岗、不离岗、不睡岗。 21、电气焊存放应
29、分地点存放，两者距离应在10m以外，严禁存放在一起。动用电气焊应经现场经理同意，方可动用施工。22、现场安全员要24小时随时巡查，一经发现安全隐患立刻排除，确保把安全隐患消灭在萌芽中。23、加强用电管理，闸刀开关按规程配接保险丝，严禁用铁丝或铜丝替代。24、严禁使用电炉，住房内电器由专人负责，做到人走闸关。25、非本岗人员未经许可不准上岗作业，新工人须经技术考核后才能单独顶岗。26、坚持班中讲安全，班中查安全，对现场施工人员进行安全保护，文明施工教育。27、岗位工人必须掌握安全知识，并能熟练使用和维护保养各种安全消防设施、工具、用具。同时，指定专人保管、定期检查，保持性能良好，使用可靠。28、
30、在风力大于五级时，不应进行井架的起升操作。29、上井架进行操作的人员应系好安全带，戴好安全帽。30、当风力超过六级、雷雨天、浓雾天或暴风雪时，不应上井架进行操作。31、上井架进行操作的人员随身携带的小工具应用小绳系于身上，以免掉下伤人。32、发生事故后，要保护好现场，查明原因，填写事故报告单并及时上报，按照“三不放过”的原则，严肃处理，吸取教训。33、发生伤亡及其他安全事故，应当采取措施防止事故扩大，保护事故现场，并立即上报公司，按政府有关部门要求处理。十五、提交成果施工结束，经甲、乙方和市国土资源局及监理现场共同验收合格后，一个月内向甲方提交符合要求的成井报告讨论稿一式陆份（供正式验收用），资料、内容必须真实、完整、准确。成井报告经正式验收修改后，向甲方提交正式成井报告陆份，并提交原始班报表与测井曲线成果、管材质量证明书复印件各一份。地热井验收时，应提交地热井竣工报告，内容包括：钻进设备、方法、成井工艺、井身结构、测温、测斜、物探测井成果、地层及热储层划分、抽（放）水试验、最大涌水量计算、水质分析及评价、成井质量评述与管理维护建议等。同时，应附下管情况记录表、抽水试验记录表与水位、流量关系曲线、水质分析报告等。
