地熱鉆井

地熱井施工風險控制探討

地大熱能在人們節能環保意識不斷增強的背景下,做好新能源開發與利用已成為社會主要發展趨勢。在眾多新能源類型中,地熱資源屬于常見資源類型,具備無污染、儲藏量大等優勢。在地熱源開發活動中,地熱井屬于重要開發載體,其施工質量也將直接影響地熱源開發質量。從實際應用情況來看,地熱井施工活動中會面臨多類風險,若不能對其進行高效控制,也將增加安全事故發生概率,帶來較大的經濟損失。地大熱能通過多年地熱開發經驗總結,加強地熱施工風險控制對于加快施工進度,提高資源利用率有重要意義。


地熱鉆井施工風險控制探討-地熱開發利用-地大熱能


2 地熱井施工風險類型及原因

2.1 常見類型

地熱井施工風險貫穿于施工全過程,幾乎每個施工環節都存在風險,其風險類型包括施工合同風險、施工組織設計風險、鉆進風險、地質錄井風險、加深風險、測井風險、下管風險、固井風險、洗井和產能風險。這些風險的存在給施工帶來嚴重的不利影響,因而必須采取有效措施對其進行控制。復雜的地質環境也會增加施工風險,影響風險控制工作順利進行。另外,在地熱井施工活動中,人員操作風險也是施工期間面臨的重要問題,是施工期間需要重點關注的內容。


2.2 風險原因

基于實際應用情況可以得知,導致地熱井施工風險出現的原因可歸類為以下方面:

1)地質因素,若施工井所在區域地質穩定性較差,存在裂縫、斷層、松軟土層等問題,也將增加施工風險問題的發生概率。

2)地熱水或土壤因素,由于地熱水溫度較高,溶解了大量礦物質,尤其是氯離子和溶解氧,對金屬的腐蝕性較強。而且在特定環境下,金屬井管外的土壤環境存在腐蝕性微生物,也會引起金屬腐蝕,形成腐蝕電池,對金屬井造成腐蝕,影響結構穩固性。

3)人員因素,在地熱井施工過程中,由于施工人員綜合能力有待提高,在施工過程中容易出現人為失誤,如單次鉆進深度過大、進尺快劃眼不及時、井眼光滑度差等,從而影響地熱井施工結果的可靠性。

4)鉆進工藝因素,在鉆進活動中隨著鉆進深度的增加,使鉆渣總量不斷增多,如果不能及時將多余鉆渣輸送到外界,那么因鉆渣沉淀而致重復碾磨,加上鉆進參數未進行合理控制,有可能導致井壁坍塌埋鉆、卡鉆問題。


3 地熱井施工風險控制難點

3.1 勘查過程比較困難

從實際應用情況來看,在地熱井施工風險控制過程中存在勘查過程比較困難的特點。該內容體現在以下方面:

1)地熱井施工時,需要對區域地質情況進行全面梳理,所整理的資料完善度越高,施工井作業過程的安全性也越強。但施工井施工深度較大,地層復雜度較大,即使有綜合物探技術、地震波勘探技術技術的輔助,采集到的資料的完善度依然存在較多不足,使施工活動面臨較多的風險。

2)在勘查活動中,企業的預投入資金量較少,在資金因素的限制下,所使用的技術手段較為落后,且聘請的專業隊伍能力不足,給勘查工作的推進帶來諸多不便,這樣也直接影響了采集數據的使用價值,影響后續施工活動的有序進行。


3.2 風險評估難度較大

在地熱井施工風險控制過程中,還面臨著風險評估難度較大的管理難點。為確保施工活動有序進行,提高地熱井的施工質量,在施工前需要做好施工風險評估,這樣才可以對施工風險進行全面控制,擬定更加可靠的風險控制方案,營造更加安全的施工環境,以免施工安全事故發生。但從實際作業情況來看,一些項目由于前期地質勘查資料的完整性較差,使得所擬定的評估方案中指標的可靠性較差,這樣得到的評估結果質量較差,無法為風險控制活動的推進提供有效參考。而且在風險評估活動中,若采用的技術不夠先進,會使地熱井施工風險評估結果的可靠性較低,給施工風險控制帶來較為嚴重的負面影響。


3.3 風險控制難度較大

根據2.1的內容可知,地熱井施工過程中,其風險貫穿了整個施工過程,如果其中某個環節存在問題,那么很容易引起連鎖反應,造成施工風險問題。但地熱井的作業內容繁多,并且所處環境位于地下,相較于地面上施工,地下施工控制難度更高,而且監督過程的時效性也存在一定延遲,這樣會給工程施工風險控制活動的推進帶來不利影響,進而影響施工環境的安全性。


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4 地熱井施工風險控制要點

4.1 做好地層預測工作

通過做好地層預測工作,可以加快施工鉆進速度,降低地層帶來的負面影響。在地熱井施工中,地質情況的復雜度較高,因此,在地層預測工作中應注意以下內容:

1)搭建完善的地層勘測體系,其內容涉及勘測技術、勘測時間間隔、勘測內容等,其間需要提高資金投入以及勘查技術的先進性,從而獲取更加全面、有效的勘測資料,為后續預測活動的推進奠定基礎。

2)基于計算機技術輔助數據處理,如采用BIM技術可以建立該地區的數字模型,直觀地呈現該地區的地質情況,這樣在地熱井施工過程中,可以對鉆進參數進行合理控制,從而更好地避免停鉆問題,確保地熱井施工活動的有序進行。

3)做好歷史數據的整理和存儲,為同類型項目施工活動的進行提供有效參考。


4.2 提高施工設計水平

提高施工設計水平,可以對鉆進施工提供有效指導,確保施工推進過程的有序性?;谝酝┕そ涷灴芍責峋┕て陂g很容易出現鉆井漏失的問題,而且對其封堵時的整體難度較高,對設計工作水平要求較高。在實際設計中,需要對以往四開井身結構進行調整,如先利用一開套管進行施工,再下到頂面位置并且順利鉆穿之后,再進行二開套管的施工,最后進行固井操作。此類設計方案在應用中,相比以往的施工模式,可以更加高效地防止鉆井液漏失現象,同時可以對存在的滲漏問題進行及時封堵,以確保施工活動的有序進行。為不斷提升地熱資源的利用效率,需要做好綜合布局工作,如利用兩采一罐設計模式進行布局,提升地熱資源利用效率。


4.3 加強鉆進參數控制

通過加強鉆進參數控制,能夠提升鉆進結果的可靠性,減少鉆進問題帶來的施工風險。在具體實踐中,應注意以下內容:

1)在鉆具安裝活動中,需嚴格遵循相應的規范,依次進行鉆具組裝、中心點偏移量校核、水平性校核等,從而提高鉆具安裝結果的可靠性,為后續鉆進活動的推進奠定基礎。

2)在鉆進過程中也需要做好參數控制,內容包括鉆進速度、泥漿比例、鉆進壓力等,整個鉆進過程的參數也需要做好動態調整,以此確保鉆進過程的持續性。

3)如果在鉆進活動中遇到鉆進故障,需要及時做好檢查與分析工作,從而加快故障排查速度,以此確保鉆進施工活動的有序進行,提高地熱井鉆進結果的可靠性。


4.4 做好材料質量控制

做好材料質量控制,可以從根源上減少地熱井施工問題,以提高施工結果的可靠性。在地熱井施工活動中,用到的施工材料及工具包括鉆頭鉆井液材料、水泥、套管等,這些材料與工具的應用質量也將直接影響地熱井施工質量。在具體實踐中,應注意以下幾點:

1)做好地質材料整理,根據地質材料整理結果選擇契合該地區的施工材料,擬定材料采購計劃,在計劃中細化相應的參數,嚴格按要求進行材料采購,確保采購材料的質量。

2)在施工材料進入施工現場前,也需要做好材料質量的校核工作,等待其質量滿足要求后再按要求進行存儲,以此來提高施工材料應用過程的統一性,滿足相應的施工要求。


4.5 提高人員綜合素養

通過提高人員綜合素養,能夠減少人為因素帶來的負面影響?;诮y計數據顯示,超過70%的施工風險都和人員操作能力有關,做好人員綜合素養控制對于提高施工有序性有積極的意義。在具體實踐中,應注意以下幾點:

1)做好施工隊伍的選擇工作,參與地熱井施工的團隊,需具備完善的管理體系、具備一定的施工經驗、人員平均能力水平較高等特點,這也是減少施工問題的重要保障。

2)在工程施工前需要做好技術交底工作,在地熱井施工活動開始前,技術人員需要做好施工培訓工作,幫助施工人員梳理地熱井施工過程中的相關工序,明確各工序的施工要點和管理要點,而且技術人員也會全程參與到工程當中,從而提高施工過程的有序性,降低施工風險問題發生的概率。


4.6 做好過程監督工作

通過做好過程監督工作,可以及時處理存在的風險隱患和施工問題,以確保施工活動開展過程的有序性。在具體實踐中,也需要注意以下內容:


1)建立完善的過程監督體系,在地熱井施工區域周圍布設監測點,對鉆井過程的沉降、形變等情況進行監測,對于存在的問題進行及時處理,以維持穩定的鉆井作業環境。

2)在鉆井施工過程中,需要對鉆進過程的巖屑進行及時檢查,也需要對鉆機工作狀態進行監督,從而更好地完成地層跟蹤判斷工作,以確保施工過程的有序進行,更好地預防施工鉆進風險。

3)擬定應急處理體系,基于上述資料可知,在地熱井施工過程中面臨著許多施工風險,這些風險具備突發性、危害性大等特點,因此,需要在風險突發后,及時采取措施進行處理,從而減少施工問題發生后帶來的負面影響,提高施工結果的可靠性。


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5 結語

綜上所述,做好地層預測工作可以加快施工鉆進速度,提高施工設計水平,可以對鉆進施工提供有效指導;加強鉆進參數控制,能夠提升鉆進結果的可靠性;做好材料質量控制,可以從根源上減少地熱井施工問題;提高人員綜合素養,能夠減少人為因素帶來的負面影響;做好過程監督工作,可以及時處理存在的風險隱患、施工問題。通過采取以上措施來提高工程施工風險管控水平,對于加快地熱井施工進度,提高工程作業質量有積極的意義。

 

地大熱能作為中國地熱產業發展的領軍企業,多年來不斷推動地熱能規模化、效益化發展,創新形成以地熱勘探技術、鉆井技術、自動化控制技術、梯級利用技術、回灌技術、清潔能源集成技術為一體的六大核心技術體系。地熱業務遍布全國,成為國內最大的淺層地熱能中深層地熱能開發利用企業。