螺杆钻进工艺在青海共和干热岩GR1钻井中的应用

本文重要介绍了转盘(顶驱)+螺杆钻具复合钻进工艺在干热岩钻井中的应用。为进一步提高干热岩钻井施工效率和减少孔内事故,在青海共和干热岩GR1井进行了转盘+螺杆钻具复合钻进应用,根据现场高温井况下螺杆钻具的工作特性,改进优选了螺杆钻具的耐高温橡胶和转子定子的配合间隙,是螺杆钻具复合钻进工艺在深孔高温干热岩钻孔(孔深3705m,孔底温度236℃)施工的首次成功尝试,并取得了良好效果,经受住了硬岩和高温的考验,为进一步改进螺杆钻具在高温井况下的应用提供了宝贵的现场施工经验,也将为我国干热岩科学钻探与深部地热资源勘探提供新的技术支撑。     

青海贵德ZR1干热岩井钻进工艺研究

青海贵德ZR1干热岩井具有高温、高硬度、高研磨性的特点。在施工中优选聚磺钻井液体系,在高温高压下保持良好的流变性与较低的滤失量,满足干热岩井施工要求,应用效果好。通过分析地层岩性、岩石物性等因素,选择了适于该井高硬度、高研磨性地层钻进的牙轮钻头,并取得1.24 m/h平均机械钻速。通过实验与实践,掌握了高温井（130 ℃）固井工艺,固井止水质量检查合格。使用川5-4型取心器成功在高温、高压、较破碎地层完成了取心作业,取心率45%～83%。     

麦盖提区块钻井关键技术研究及应用

塔里木盆地麦盖提地区异常地应力发育、古近系盐膏层易蠕变挤毁套管、二叠系火山岩钻井速度慢、古生界地层岩性复杂钻头选型难、三开井眼井壁稳定性差、奥陶系裂缝性地层涌漏风险高,为此开展了断裂带异常地应力分布规律、井身结构优化、高效破岩工具研制、刀翼式孕镶钻头研发、井壁稳定高效钻井液、欠平衡钻井等关键技术研究,提出了非常规井身结构优化设计系列,研制了高效破岩工具和刀翼式孕镶金刚石钻头,研发了高效抑制性防塌钻井液体系。在此基础上形成了钻井提速配套技术系列,完钻井平均机械钻速提高17.89%,钻井周期缩短34.55%。     

多种测温方法在青海共和干热岩GR1井中的应用

干热岩钻孔温度是干热岩型地热资源评价的重要指标,目前大多数地勘工作的温度测量仪工作温度大都在180 ℃以下,然而随着干热岩钻孔深度和温度的增加,受钻孔内高温、高压的影响,出现超出仪器测温范围或测温数值不准确的情况。为此,本文利用青海共和干热岩GR1井采用BZM电子多点测温仪、MTCHT-H型测温仪以及多组温度计的方式进行了多种方法的单点测温,同时结合SKD-3000B井车测温、GRY-1型钻孔轨迹测量仪等多点连续测温方式进行对比分析。结果表明,单点测温结果更接近真实地层温度,但单点测温效率低,精度差;GRY-1型钻孔轨迹测温仪因隔热装置隔绝,温度传导效率较慢,测温结果偏低。需要进一步开发准确、有效、经济的高温井下温度测量仪器或方法。     

涡轮取芯钻进工艺在干热岩钻井中的应用

我国干热岩勘探刚刚起步。为准确评价干热岩型地热资源的资源量,需要钻获高质量的干热岩岩心,但目前针对高温、高硬度、高研磨工况下的干热岩取芯钻进工艺研究较少,严重制约了干热岩型地热资源的准确评价。为此,自主研发了Φ127 mm涡轮钻具,在福建漳州HDR-1井和青海共和GR1井进行了干热岩钻井取芯应用研究,研究验证了研发的涡轮钻具与KT-140取芯钻具的适配性、涡轮钻具与金刚石取芯钻头的匹配性,揭示了高温和硬岩井况下涡轮钻具工作特性,经受住了孔底236 ℃高温考验,钻获了高质量岩心,取得了涡轮钻具现场测试应用的各项参数;涡轮取芯钻进工艺与常规取芯钻进工艺相比,既充分发挥了涡轮钻具高转速的性能,也发挥了其耐高温、耐研磨、耐高地应力、使用寿命长和现场劳动强度低的特性,干热岩取芯钻速和质量大大提高。该工艺是高温深孔干热岩井下动力回转钻具驱动取芯钻头进行取芯钻进的首次成功尝试,为干热岩涡轮钻具复合取芯钻井技术的进一步科研攻关、现场试验与推广应用提供了宝贵的施工应用经验和借鉴,也将为我国干热岩科学钻探与深部地热资源勘探提供新的技术支撑。     

山西干热岩GR1井高温固井技术研究与实践

固井质量对干热岩后期开发利用具有重要意义。针对山西大同盆地干热岩勘查井GR1井温度高、高温固井水泥浆技术体系不完善等问题,通过研究勘查区地质特征,提出了高温固井水泥浆技术体系开发思路。研究表明：干热岩高温固井水泥浆水胶比控制为0.45,优选添加剂高温降失水剂CG82L、高温缓凝剂H40L、高温稳定剂CF40L、消泡剂GX-1、硅粉及HV-PAC,形成一套适用于山西干热岩井的高温固井水泥浆技术体系。该水泥浆体系在GR1井成功应用,现场固井质量良好,研究成果为今后同类型高温固井工作提供了宝贵经验和技术支撑。     

耐240℃高温钻井液在青海共和盆地高温干热岩钻探施工中的应用

在青海共和盆地高温干热岩钻探GR1井施工过程中,钻遇含蚀变花岗岩的严重破碎地层,井壁坍塌掉块严重,导致井内多次发生卡钻事故。同时在温度最高达到236℃的高温地层中钻进,钻井液出现黏度升高、流动性变差、滤失量增大、造壁性变差、起泡严重等问题。通过将原钻井液转化为耐高温钻井液,该钻井液耐温可达到240℃以上,转化后的钻井液抗温能力增强,流变性能变好,护壁效果提高,泡沫显著减少,从而保证了深部高温井段钻探施工顺利进行。     

欠平衡钻井技术在梨深1井的应用

欠平衡钻井技术是准确发现和评价油气资源的方法之一,尤其适合评价和开发低压低渗油气层。介绍了梨深1井四开井段实施欠平衡钻井技术的详细情况。该井四开钻井液密度0.90～1.05 g/cm3,使钻井液液柱压力低于地层压力,地层大量气体侵入井筒,进一步增大井底欠压差。自井深3582.5 m后一直维持点火钻进,为后续井钻井施工提供了很好的借鉴。     

"川蔺地1井"钻探施工难点与对策

"川蔺地1井"是部署在古蔺县大寨乡的一口页岩气地质调查井.旨在通过钻取地层岩心及测录井等工作,揭示川南古叙地区龙潭组富有机质页岩厚度、岩性、物性、含气性等页岩气基本地质情况.该井钻遇地层情况复杂,上部地层涌水量大、压力高,采用套管封隔引流解决了涌水难题.采用环保型防塌钻井液体系,解决了煤系地层垮塌等难题,满足环保要求和...     

测斜仪监测技术在共和盆地干热岩井压裂中的应用研究

我国地热能源丰富,开发地热能对缓解我国能源对外依存度大的局面很有必要,地热能开发利用前景广阔。测斜仪压裂监测技术,目前在油气开发中获得了广泛的应用,可以监测裂缝发育形态,尤其擅长监测裂缝延伸方向,对指导井网布置、压裂工艺及施工规模具有重要的指导作用。青海共和盆地的X1井岩性致密坚硬、施工不确定因素多、施工排量小是监测难点,同时X1是国内干热岩井首次压裂,利用测斜仪压裂监测技术监测地热井改造施工也是全世界范围内首次,X1井压裂监测的成功实施探索了丰富了地热井压裂监测方法,拓宽了测斜仪监测的应用范围,监测施工获取了X1井压裂裂缝的重要参数,为该区井网布置提供了基础数据,为测斜仪监测施工提供了重要借鉴实例。     

The first power generation test of hot dry rock resources exploration and production demonstration project in the Gonghe Basin,Qinghai Province,China

Hot dry rock (HDR) is a kind of clean energy with significant potential. Since the 1970s, the United States, Japan, France, Australia, and other countries have attempted to conduct several HDR development research projects to extract thermal energy by breaking through key technologies. However, up to now, the development of HDR is still in the research, development, and demonstration stage. An HDR exploration borehole (with 236 °C at a depth of 3705 m) was drilled into Triassic granite in the Gonghe Basin in northwest China in 2017. Subsequently, China Geological Survey (CGS) launched the HDR resources exploration and production demonstration project in 2019. After three years of efforts, a sequence of significant technological breakthroughs have been made, including the genetic model of deep heat sources, directional drilling and well completion in high-temperature hard rock, large-scale reservoir stimulation, reservoir characterization, and productivity evaluation, reservoir connectivity and flow circulation, efficient thermoelectric conversion, monitoring, and geological risk assessment, etc. Then the whole-process technological system for HDR exploration and production has been preliminarily established accordingly. The first power generation test was completed in November 2021. The results of this project will provide scientific support for HDR development and utilization in the future.©2022 China Geology Editorial Office.     

青海共和盆地中低温地热流体发电

青海省是我国地热资源相对丰富的地区, 但其主要地热能开发利用方式长期以来为效率较低的直接利用.以青海东北部地热异常明显的共和盆地为典型研究区, 依据前期地热地质调查和地球物理工作成果, 在盆地北部施工了终孔深度为1 852 m的DR2井, 获取了温度达84.2 ℃的地热流体.在此基础上, 建立了青海省首个试验地热发电站, 设计年平均净发电量为114 kW.与利用高温地热流体发电的西藏羊八井地热电站不同, 青海共和试验地热电站是青藏高原利用中低温地热流体发电的典范, 有望为青海省能源结构优化做出开拓性贡献.总体来看, 共和盆地地热流体温度较高、水量丰富、具有较大的发电潜力, 但在开发利用过程中也应注意结垢问题.      

贵州毕节市CK1地热勘探井钻井技术分析

本文通过对贵州毕节市CK1地热井的特点及施工的研究,有效解决了高陡构造地层钻进问题。该井开孔即见基岩,常规工艺加压困难,难以保证孔斜;下部钻孔岩石硬度大,研磨性较强,可钻性差。通过分阶段变化钻进工艺,上部开孔使用空气潜孔锤吊打,后期采用牙轮钻头加螺杆钻具组合,在钻井效率过低的复杂地层则简化钻具组合,使用牙轮正循环工艺钻进,合理调整钻进参数可迅速建井。通过使用有准对性的洗井方法可迅速成井。本文通过对地热井多工艺钻进及完井工序的要求及改进,并针对现地勘单位对地热资源开发的实际情况进行了总结和分析,找出存在的问题及解决办法。本次研究为地热田的开发总结了经验。     

青海共和盆地猛犸象化石的发现及意义

在青海共和盆地晚更新世河湖相沉积地层中发现了象类化石,对化石的基本特征进行了描述,依据牙片的釉质层、齿脊频率等特征初步鉴定为猛犸象类化石,并在同一层位发现了钙化树木化石.结合区域地质以及产出猛犸象属化石地层的沉积学特征、孢粉组合等的简要分析认为,共和盆地晚更新世晚期为干燥寒冷的气候环境.这一发现有助于认识中国猛犸象属动物的迁徙过程,以及青藏高原晚更新世的生物演化、气候变化和构造活动.同时,也为研究青藏高原第四纪以来生物进化、湖泊与河流演化、气候变化、古地理与古环境变迁等提供了新资料.     

青海共和盆地猛犸象化石的发现及意义

在青海共和盆地晚更新世河湖相沉积地层中发现了象类化石,对化石的基本特征进行了描述,依据牙片的釉质层、齿脊频率等特征初步鉴定为猛犸象类化石,并在同一层位发现了钙化树木化石。结合区域地质以及产出猛犸象属化石地层的沉积学特征、孢粉组合等的简要分析认为,共和盆地晚更新世晚期为干燥寒冷的气候环境。这一发现有助于认识中国猛犸象属动物的迁徙过程,以及青藏高原晚更新世的生物演化、气候变化和构造活动。同时,也为研究青藏高原第四纪以来生物进化、湖泊与河流演化、气候变化、古地理与古环境变迁等提供了新资料。     

青海省共和县恰卜恰干热岩体地热地质特征

基于地热地质、综合地球物理勘查成果等布孔依据,实施的GR1干热岩勘探孔位于共和县恰卜恰干热岩体中南部,是迄今我国钻遇地层温度最高的干热岩勘探孔,为我国首个EGS示范工程与科研试验平台建设奠定了基础。GR1孔测温结果表明,2500 m深处温度为150℃,进入干热岩段;终孔深度3705 m处的井底温度为236℃。2500~3705 m井段平均地温梯度为71.4℃/km,高于另3眼干热岩勘探孔;2800~3705 m井段地温梯度大于80℃/km,属中等品质以上干热岩。综合地球物理勘查与4眼干热岩勘探孔钻探结果表明,该干热岩体埋深2104.31~2500 m,面积246.90 km²;干热岩资源评价结果表明,3~5 km深度范围,100年内的潜在发电装机容量为3805.74 MW,以2%的采收率计,装机容量为76.11 MW;3~6 km潜在装机容量为7788.26 MW,以2%的采收率计,装机容量为155.77MW;3~7 km潜在装机容量为13639.25 MW,以2%的采收率计,装机容量为272.79 MW。     

青海共和盆地岩石圈热-流变结构及地热意义

地球深度热状况是深部地球动力学和岩石圈活动性研究的重要内容, 岩石圈热结构和热-流变结构可以很好地揭示岩石圈范围内的热状况。近年来, 在青海共和盆地钻探揭露了深部高温干热岩体, 关于其热源机制尚未有定论。本文以青海共和盆地为研究对象, 分析壳内温度分布和流变强度, 探讨壳内低速体的地质属性。结果表明, 共和盆地的地壳流变结构从上而下分为脆性和韧性两层, 韧性层又包括中地壳和下地壳两层韧性层, 在上地壳尺度均表现为脆性破裂为主, 并逐渐过渡为韧性流变; 恰卜恰地区在脆性破裂的上地壳延伸至中下地壳时, 破裂沿一系列滑脱面发生韧性滑动, 局部地段形成壳内熔融, 为恰卜恰地区提供了额外的热源, 使其大地热流值(109.6 mW/m2)显著高于贵德地区(77.6 mW/m2)。这一认识为共和盆地壳内低速体存在提供了新的佐证, 也为区内干热岩热源分析以及高温地热资源探测开发提供了科学依据。     

青海共和盆地存在干热岩可能性探讨

青海共和盆地地处"秦昆岔口"的新生代断陷盆地,盆缘构造岩浆岩带发育,活动断裂、温泉密集,超过60℃的温泉6处,最高可达93.5℃;盆地内温泉成群分布,地热钻井揭露温度高,1203m钻孔(R1)实测孔底温度可达83℃,969m钻孔(QR1)实测孔底温度为70℃,地温梯度高达6～7℃/100m,是正常地温梯度的2倍,地热增温随深度增大而升高,推测3000m温度可达200℃,并在(QR1)孔底见36m花岗岩;地震反射波和可控源音频大地电磁测深推断基底斜坡界面对应重力低异常,可认为重力低异常为花岗岩引起,作为盆地热源可能存在干热岩。