地热井钻完井技术.pptx
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1、地热井钻完井技术二一六年八月特色技术第一页,编辑于星期六:二十一点 六分。井下作业公司 提 纲一一、前言、前言 二二、地、地热井与井与热采井完井方式的不同采井完井方式的不同三三、地、地热井完井方式井完井方式四四、地、地热井井试采技采技术五五、地、地热井利用技井利用技术六、六、结束束语第二页,编辑于星期六:二十一点 六分。地热是蕴藏在地球内部的一种巨大的地热是蕴藏在地球内部的一种巨大的“绿色能源宝库绿色能源宝库”,具有,具有可持续和可再生等特点,不仅资源储量大,分布广,还是一种新型清洁可持续和可再生等特点,不仅资源储量大,分布广,还是一种新型清洁能源,开发利用地热能具有良好的社会效益、环境效益,
2、市场潜力巨大,能源,开发利用地热能具有良好的社会效益、环境效益,市场潜力巨大,发展前景广阔。国外主要是利用高温地热资源、热能储量丰富的储层进发展前景广阔。国外主要是利用高温地热资源、热能储量丰富的储层进行发电。实现高投入、高回报的绿色工业开发。目前国内处在地热资源行发电。实现高投入、高回报的绿色工业开发。目前国内处在地热资源开发利用的起步阶段,主要是利用中、低温地热资源进行采暖、保健、开发利用的起步阶段,主要是利用中、低温地热资源进行采暖、保健、疗养等。疗养等。一、一、前前 言言第三页,编辑于星期六:二十一点 六分。由于国内地热开发起步较晚,在完井方式及地热能有效利由于国内地热开发起步较晚,在
3、完井方式及地热能有效利用方面缺乏经验,在完井方式上考虑欠缺,致使完井后,因水用方面缺乏经验,在完井方式上考虑欠缺,致使完井后,因水温水量达不到要求而无法利用。为此,研究完井工艺成为地热温水量达不到要求而无法利用。为此,研究完井工艺成为地热领域的一大课题。领域的一大课题。一、一、前前 言言第四页,编辑于星期六:二十一点 六分。通过对国内地热资源开发利用的研究及我们在地热钻井方面积通过对国内地热资源开发利用的研究及我们在地热钻井方面积累的经验,发现在国内地热井完井通常采用两种完井方式,一是在累的经验,发现在国内地热井完井通常采用两种完井方式,一是在储层为潜山地层采用技术套管加裸眼方式完井,二是在储
4、层为砂岩储层为潜山地层采用技术套管加裸眼方式完井,二是在储层为砂岩等不稳定地层采用套管悬挂方式。处于成本考虑,开发商在止水时等不稳定地层采用套管悬挂方式。处于成本考虑,开发商在止水时只是采用止水器或只是采用止水器或“穿鞋带帽穿鞋带帽”等简单的止水方式。这些完井方式等简单的止水方式。这些完井方式存在着很大的弊端,地热水在通过存在着很大的弊端,地热水在通过1000多米的运移到达井口的过程多米的运移到达井口的过程中,热能损失较大,而且在高温、高压地层及胜利油区内存在很大中,热能损失较大,而且在高温、高压地层及胜利油区内存在很大的安全隐患。的安全隐患。一、一、前前 言言第五页,编辑于星期六:二十一点
5、六分。目前,国内很多专业公司都在研究地热资源的高效利用。我目前,国内很多专业公司都在研究地热资源的高效利用。我们通过对们通过对“不同区域、不同地层、不同岩性不同区域、不同地层、不同岩性”的完井方式研究,的完井方式研究,制定出适合该区域地层特点的完井方式,提高制定出适合该区域地层特点的完井方式,提高“水温、水量、完水温、水量、完井质量井质量”,使地热资源得到充分利用。防止由于热能损失较大导,使地热资源得到充分利用。防止由于热能损失较大导致地热井不能充分利用甚至报废。致地热井不能充分利用甚至报废。一、一、前前 言言第六页,编辑于星期六:二十一点 六分。井下作业公司 提 纲一一、前言、前言 二、地二
6、、地热井与井与热采井完井方式的不同采井完井方式的不同三三、地、地热井完井方式井完井方式四四、地、地热井井试采技采技术五五、地、地热井利用技井利用技术六、六、结束束语第七页,编辑于星期六:二十一点 六分。1、保温管被动保温、保温管被动保温 稠油热采井采用的隔热管保温技术,在现场应用的隔热管稠油热采井采用的隔热管保温技术,在现场应用的隔热管包括隔热油管及隔热套管,其中应用最多的是隔热油管,也主包括隔热油管及隔热套管,其中应用最多的是隔热油管,也主要是应用于稠油热采注蒸汽开发井中。要是应用于稠油热采注蒸汽开发井中。二、二、地热井与热采井完井方式的不同地热井与热采井完井方式的不同(一)热采井井筒保温技
7、术第八页,编辑于星期六:二十一点 六分。1、保温管被动保温、保温管被动保温 保温管也称隔热管,大致由连接扣、惰性腔室和外管组成。保温管也称隔热管,大致由连接扣、惰性腔室和外管组成。它利用不同介质导热系数不同而制成,是用于隔绝或阻滞热交它利用不同介质导热系数不同而制成,是用于隔绝或阻滞热交换的工具。保温管的结构类似于保温瓶,即在油管等载流管材换的工具。保温管的结构类似于保温瓶,即在油管等载流管材的外部再增加一层,使得内外层间形成一个环空,再将环空或的外部再增加一层,使得内外层间形成一个环空,再将环空或抽成真空或加注惰性气体,以降低环空的导热能力,使内管在抽成真空或加注惰性气体,以降低环空的导热能
8、力,使内管在相对高温的流体流过时与外部低温体的接触式热交换速率受到相对高温的流体流过时与外部低温体的接触式热交换速率受到很大限制,保证流体流过管径段后不发生温度的快速下降。很大限制,保证流体流过管径段后不发生温度的快速下降。二、二、地热井与热采井完井方式的不同地热井与热采井完井方式的不同第九页,编辑于星期六:二十一点 六分。1、保温管被动保温、保温管被动保温 国内外普遍使用的国内外普遍使用的“隔热管隔热管+伸缩补偿器伸缩补偿器+封隔器封隔器”的隔热完井管的隔热完井管柱,其中最重要的保温措施是隔热管,常用双层预应力隔热管,隔柱,其中最重要的保温措施是隔热管,常用双层预应力隔热管,隔层通常需要充惰
9、性气体、抽真空或充填其它隔热材料。该技术主要层通常需要充惰性气体、抽真空或充填其它隔热材料。该技术主要用于稠油热采注蒸汽开发井,是目前最为有效的隔热完井技术。用于稠油热采注蒸汽开发井,是目前最为有效的隔热完井技术。(下图为(下图为隔热管组成结构示意图隔热管组成结构示意图)二、二、地热井与热采井完井方式的不同地热井与热采井完井方式的不同第十页,编辑于星期六:二十一点 六分。1、保温管被动保温、保温管被动保温 存在的问题:存在的问题:一方面,预应力隔热管的制造工艺复杂,以一方面,预应力隔热管的制造工艺复杂,以致真空度普遍偏低;另一方面,随着隔热管长期的使用,在经致真空度普遍偏低;另一方面,随着隔热
10、管长期的使用,在经过多轮次的蒸汽吞吐或长时间使用后,由于氢害及磨损严重等过多轮次的蒸汽吞吐或长时间使用后,由于氢害及磨损严重等问题,依然存在着隔热效果差及蒸汽泄露,导致热损失严重及问题,依然存在着隔热效果差及蒸汽泄露,导致热损失严重及过早失效等问题。此外,目前隔热油管及套管下井深度通常在过早失效等问题。此外,目前隔热油管及套管下井深度通常在1600m左右,不能满足深层地热井深度的需要要求,并且投资大,左右,不能满足深层地热井深度的需要要求,并且投资大,影响地热井的高效经济开发。影响地热井的高效经济开发。二、二、地热井与热采井完井方式的不同地热井与热采井完井方式的不同第十一页,编辑于星期六:二十
11、一点 六分。2、增大环空热阻被动保温、增大环空热阻被动保温 通过改变完井管柱结构从而增大环空热阻,该技术与隔热油通过改变完井管柱结构从而增大环空热阻,该技术与隔热油管隔热原理类似,地热井油管和表层套管之间的空气夹层管隔热原理类似,地热井油管和表层套管之间的空气夹层(环空环空)是是地热水热量向地层散失的主要热阻环节。影响环空热阻的主要因素是环地热水热量向地层散失的主要热阻环节。影响环空热阻的主要因素是环空厚度和环空内气体介质的热导率。所以,增大该环节热阻的主要途径空厚度和环空内气体介质的热导率。所以,增大该环节热阻的主要途径为:增大环空厚度为:增大环空厚度(比如双油管保温比如双油管保温)或在环空
12、内注入热导率比较低的气或在环空内注入热导率比较低的气体体(氮气或惰性气体氮气或惰性气体)。二、二、地热井与热采井完井方式的不同地热井与热采井完井方式的不同第十二页,编辑于星期六:二十一点 六分。1、主动保温技术、主动保温技术 研究表明,地热井与油井类似,根据能量守恒方程和沿井筒径向的研究表明,地热井与油井类似,根据能量守恒方程和沿井筒径向的传热过程,地热井井筒内地热水的温降梯度分布研究表明,越靠近井口,传热过程,地热井井筒内地热水的温降梯度分布研究表明,越靠近井口,地热水温降越大,热损失越大。这是因为越靠近井口,深度越小,地层地热水温降越大,热损失越大。这是因为越靠近井口,深度越小,地层温度越
13、低,地层与地热水的温差越大,散热损失越大。因此在地热井底温度越低,地层与地热水的温差越大,散热损失越大。因此在地热井底部,地热水温降很小,散热损失也很小。部,地热水温降很小,散热损失也很小。二、二、地热井与热采井完井方式的不同地热井与热采井完井方式的不同(二)地热井保温技术第十三页,编辑于星期六:二十一点 六分。1、主动保温技术、主动保温技术 数值模拟分析研究表明,井深数值模拟分析研究表明,井深2000m、7in井眼的地热井,井底温井眼的地热井,井底温度度100,地面温度,地面温度15时,产液时,产液量大于量大于500m3/d时,地热水井口时,地热水井口温度下降温度下降5,产液量大于,产液量大
14、于1000m3/d时,地热水井口温度时,地热水井口温度仅下降仅下降2.5,该研究从温度损失,该研究从温度损失的角度考虑,并采用了大泵提液的的角度考虑,并采用了大泵提液的主动保温技术。主动保温技术。二、二、地热井与热采井完井方式的不同地热井与热采井完井方式的不同流量与地热水井口温度关系第十四页,编辑于星期六:二十一点 六分。1、主动保温技术、主动保温技术 该技术主要适该技术主要适用于日产用于日产400m3400m3以下的地热井以下的地热井,采用大排量提液技,采用大排量提液技术可以显著降低井筒热损失,进而大幅提高地热水井口温度,为术可以显著降低井筒热损失,进而大幅提高地热水井口温度,为后续地热梯次
15、利用环节提高保障。该技术后续地热梯次利用环节提高保障。该技术适用于对温度要求不高适用于对温度要求不高的地热资源应用方式,的地热资源应用方式,而对于温度要求较高,如地热发电等技术,而对于温度要求较高,如地热发电等技术,从能量损失角度考虑,则大排量提液亦没有避免总的地热能量损失。从能量损失角度考虑,则大排量提液亦没有避免总的地热能量损失。二、二、地热井与热采井完井方式的不同地热井与热采井完井方式的不同第十五页,编辑于星期六:二十一点 六分。通过对国内地热资源开发利用的研究及我们在地热钻井方面积累的经通过对国内地热资源开发利用的研究及我们在地热钻井方面积累的经验,发现在国内地热井完井通常采用两种完井
16、方式,验,发现在国内地热井完井通常采用两种完井方式,一是在储层为潜山一是在储层为潜山地层采用技术套管加裸眼方式完井,二是在储层为砂岩等不稳定地地层采用技术套管加裸眼方式完井,二是在储层为砂岩等不稳定地层采用套管悬挂方式。层采用套管悬挂方式。从成本考虑,开发商在止水时只是采用止水器或从成本考虑,开发商在止水时只是采用止水器或“穿鞋带帽穿鞋带帽”等简等简单的止水方式。这些完井方式存在着很大的弊端,地热水在通过单的止水方式。这些完井方式存在着很大的弊端,地热水在通过10001000多多米的运移到达井口的过程中,热能损失较大,而且在高温、高压地层及米的运移到达井口的过程中,热能损失较大,而且在高温、高
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- 地热 井钻完井 技术
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