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干热岩钻井工程设计

时间:2023-06-01  来源:http://www.zyzjfgs.com/news/262.html

干热岩指地层深处(一般指地下3~10km)存在的没有水或蒸汽的致密的热岩体,是地热资源的重要赋存形式之一。干热岩分布广泛,是未来地热开发的主要方向。

一、干热岩勘探开发流程概述

干热岩的勘探开发流程主要包含如下八个方面:选址评价、地质勘探、干热岩钻井工程、干热岩固井工程、干热岩完井工程、干热岩开发压裂、压裂裂缝监测以及干热岩开发地面工程。

1、选址评价

采用 EGS 技术开发干热岩地热资源,首先需要明确 EGS 项目的勘探方向,在针对性地开展地质风险分析和资源、技术与经济研究评价的基础上,选出目标区,适时进行现场试验,并进一步探讨进行规模化资源开发的可行性。EGS 项目选区选址恰当与否是关系到项目能否取得成功最关键的环节之一。如何选出有代表性、适合 EGS 项目开展的试验有利区带和靶区,对于未来能否早日实现中国干热岩资源规模化商业开发具有举足轻重的意义。

通过调研公开文献,国外EGS 项目的选址方法体系报道的很少。国内有些科研单位针对地热资源,依据自己的研究特点,开始提出选址的评价方法和体系。例如中科院,地调局水环所,中石化。因此,在借鉴国外 EGS 研究和现场试验经验和教训的基础上,分析干热岩资源的特点,建立一套干热岩 EGS 目标选址评价方法体系并据此优选出有利区,是干热岩研究关注的重点。

2、地质勘探

根据干热岩 EGS 目标选址评价方法体系优选出有利区后,下一步则是对干热岩EGS目标进行深入的地质勘探评价,主要是从区域地质概况、水文特点、构造发育特征、地层发育特征、地热分布特点等方面研究出发,最后进行资源评价及勘探方案设计。

其中采用的勘探方法与技术主要为重力、电法和磁法勘探技术,2D/3D地震勘探技术,重、磁、电勘探技术精度较低,主要解决大的基底构造、地层分布特征;地震勘探技术,尤其是3D地震勘探精度较高,能够精细描述构造及地层特征;4D地震是时延地震方法的一种应用,分析随时间变化的地震相应的变化,解释岩性及流体特征,以及储层正在发生的变化及其历史,是目前正在推广使用的一种先进的勘探技术,总体而已无论是重、磁、电勘探还是2D/3D/4D地震勘探技术均已经比较成熟。

针对储层描述的3D地质建模、钻井设计、开发方案、油气数模模拟技术都是比较成熟的方法,但是干热岩EGS中针对裂缝的3D裂缝建模技术、换热模拟技术目前正处于研发及测试阶段。

另外,目前还没有一种方法能够直接探测地热异常区带。

3、干热岩钻井

对干热岩项目进行详细的地质勘探,井位设计后,则要开始进行钻井工程设计。在满足工艺的前提下,合理优选井身结构,钻井参数设计、钻井液设计,达到钻井施工安全、经济的目的。

由于干热岩等深部硬岩地层具有硬度大,研磨性弱,可钻性差和钻进难度大等特点,目前使用的PDC+牙轮钻头,钻速约2米/小时,使用寿命50-60小时,技术成熟,各钻头公司均可定制,但是其成本随深度指数增加。

一种经济又高效的深钻井创新技术是人心所向,目前正在研究的主要是如下三种:

①特殊钻头水锤,钻速10-20米/小时,目前国内正处于示范阶段;

②高能量钻头电脉冲钻井,钻速>20米/小时,处于研究阶段;

③高能量钻头等离子距,钻速>21米/小时,也正处于研究阶段。

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