1、I目 次前 言 .III1 范围 .12 规范性引用文件 .13 术语和定义 .14 基本规定 .34.1 热储类型 .34.2 地热井类型 .34.3 地热井深度 .34.4 地热井口径系列 .44.5 钻进方法分类与选择 .44.6 基本要求 .45 钻探设备及器具选择 .45.1 钻探设备的选择 .45.2 钻具、井管及仪器仪表的选择 .66 钻探设备的安装、拆卸及搬迁 .76.1 机场地基修筑 .76.2 钻井液循环净化系统的设置 .76.3 基台的安装 .86.4 钻塔的安装与拆卸 .86.5 机械设备的安装 .86.6 附属设施的安装 .96.7 设备的拆卸与搬迁 .107 钻探工
2、艺 .107.1 钻井结构 .107.2 钻进方法 .107.3 钻进工艺 .117.4 提、下钻操作 .128 钻井液 .138.1 钻井液类型 .138.2 钻井液的选择 .148.3 钻井液的配制与管理 .149 成井工艺 .159.1 成井结构要求 .159.2 物探测井 .159.3 下管 .159.4 止水固井 .179.5 洗井 .1710 抽水试验 .1810.1 抽水设备的选择与安装 .1810.2 抽水试验 .1811 钻探工程质量 .1811.1 工程质量指标与要求 .1811.2 工程质量保证措施 .2011.3 钻探施工技术档案 .21II12 井内事故预防与处理 .
3、2212.1 井内事故类型 .2212.2 井内事故预防与处理的基本要求 .2212.3 井内事故预防和处理 .2313 钻探设备的使用与维护保养 .2513.1 钻探设备使用与维护保养的基本要求 .2613.2 钻机的使用与维护保养 .2613.3 泥浆泵的使用与维护保养 .2613.4 柴油机的使用与维护保养 .2713.5 电动机和发电机的使用与维护保养 .2713.6 空压机的使用与维护保养 .2814 安全与健康管理 .2914.1 基本规定 .2914.2 安全管理 .2914.3 健康管理 .3015 环境保护 .3015.1 基本规定 .3015.2 施工期间环保要求 .311
4、5.3 终孔搬迁环保要求 .31附录 A (资料性附录) 地热钻探工程技术设计编写提纲 .32附录 B (资料性附录) 地热钻探工程技术报告编写提纲 .33附录 C（资料性附录）常用钻杆基本参数及尺寸 .34附录 D（资料性附录）常用钻铤型号及主要参数 .35附录 E（资料性附录）三牙轮钻头型号选择 .36附录 F （资料性附录）地热井常用井管选择 .37附录 G（资料性附录）塔基承载力计算 .38附录 H（资料性附录）塔基混凝土基础尺寸计算 .39附录 I（资料性附录）浮力下管法有关计算 .40附录 J（资料性附录）卡点深度测算公式 .41参考文献 .43III前 言本规程包括了地热钻探工程
5、施工设备及器具的选择、安装、拆卸、搬迁和钻探工艺、钻井液、成井工艺、抽水试验、钻探工程质量以及井内事故预防与处理、设备的使用与维护保养、安全与健康管理、环境保护等方面的内容，是地热钻探工程施工、管理和检查验收等各项工作的依据和准则。本规程遵循GB/T 1.1-2009的起草规则，首次以技术标准形式发布。本规程由山东省地质矿产勘查开发局提出。 本规程由山东省国土资源厅归口。本规程起草单位：山东省地质矿产勘查开发局、山东省地矿工程勘察院、山东省鲁北地质工程勘察院、青岛地矿岩土工程有限公司 (青岛地质工程勘察院)、山东省鲁南地质工程勘察院、山东省烟台地质工程勘察院、山东省地矿测绘院。本规程主要起草人
6、：张 敏、孙丙伦、赵光贞、滕德宾、赵长亮、任志康、赵 辉、王德敬、赵 成、蒋 杰、刘玉仙、田庆华、毛连义、赵玉祥、李新勇、侯新文、周世海、刘长春、陈占成、安 辉 1地热钻探规程1 范围本规程规定了地热钻探工程施工过程中各工序的技术要求及相关管理规定。 本规程适用于水热型地热资源勘查、开发所进行的钻探工程施工，尚不包括干热岩型、岩浆型地热资源和通过热泵技术开采利用的浅层地热能的勘查、开发所进行的钻探工程施工。2 规范性引用文件下列文件对于本规程的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本规程。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本规程。GB/T 1.
7、1 标准化导则 第 1 部分：标准的结构和编写GB 6067 起重机械安全规程GB 7144 气瓶颜色标识GB/T 8538 饮用天然矿泉水检验方法GB/T 9151 钻探工程名词术语GB/T 9808 钻探用无缝钢管GB 9809 水文水井钻探用套管、岩心管、取粉管螺纹GB 9810 水文水井钻探用钻杆GB 9812 水文水井钻探用钻铤GB 50027 供水水文地质勘察规范GB/T 11615 地热资源地质勘查规范GB/T 16950 金刚石岩心钻探钻具设备GB/T 16951 金刚石绳索取心钻探钻具设备AQ 2004 地质勘探安全规程DZ/T 0055 水文水井钻探用硬质合金钻头DZ/T
8、0056 水文水井钻探用三牙轮钻头DZ/T 0088 地质钻探用钻塔系列DZ/T 0148 水文地质钻探规程DZ/T 0227 地质岩心钻探规程SY/T 5025 钻井和修井井架、底座规范SY/T 5964 钻井井控装置组合配套安装调试与维护DB37/T 1811 地质钻探安全标准3 术语和定义下列术语和定义适用于本规程。3.1 地热钻探 geothermal drilling2以勘探或开发地热资源为目的的钻探工作。3.2 地热资源 geothermal resources能够经济地被人类所利用的地球内部的地热能、地热流体及其有用组分。目前可利用的地热资源主要包括：天然出露的温泉、通过热泵技术
9、开采利用的浅层地热能、通过人工钻井直接开采利用的地热流体以及干热岩体中的地热资源。3.3 地热储 geothermal reservoir简称热储（heat reservoir），埋藏于地下、具有有效空隙和渗透性的地层、岩体或构造带，其中存储的地热流体可供开发利用。 3.3.1 层状热储 stratified reservoir以传导热为主、分布面积大并具有有效空隙和渗透性的地层构成的热储。泛指沉积盆地型热储。3.3.2 带状热储 zoned reservoir以对流传热为主、平面上呈条带状延伸、具有有效空隙和渗透性的断裂带构成的热储。3.4 盖层 cap rock覆盖在热储之上的不透水或弱透
10、水岩层的总称。在层状热储中，通常将覆盖在主要热储或开发利用热储之上的地层通称之为主要热储的盖层。3.5 地热井 geothermal well利用钻掘工艺在地下形成的用于开采地热资源的圆形通道。3.6 取心钻进 core drilling以采取圆柱状岩心为目的的钻进方法与过程。3.7 全面钻进 non-core drilling将孔底岩石全面破碎的钻进方法。3.8 潜孔锤钻进 down-hole hammer drilling高能气、液介质通过孔（井）底冲击器产生的冲击功与钻具回转相结合的钻进。3.9 气举反循环钻进 air-lift reverse circulation drilling3
11、压缩空气在一定深度的钻杆内孔与冲洗液混合，利用钻探内外液体密度差进行反循环的钻进技术。3.10 钻井液 drilling fluid钻井过程中用于冷却与润滑钻具、排离与携带岩屑、维护井壁稳定的冲洗介质，如泥浆、水、泡沫等。 3.11 泵室段 pump chamber segment 安装抽水泵等开采设备的井段。3.12 井管 well casing安装在地层中，用于采取地下水的取水管道。3.13 井壁管 wall casing保护非含水层井壁和隔离含有害物质的地下水而下入井中的管材。3.14 过滤管 screen pipe与井壁管相连接，与含水层相对应，具有滤水挡砂作用的装置。3.15 沉砂管
12、 sand sediment pipe连接在井管最下端，起沉砂作用的管子。3.16 浮力下管法 pipe sinking by floating 将具有足够强度的浮力塞或浮力板置于井壁管内适当位置（过滤管以上），封闭部分井壁管，利用液体浮力减轻管柱重量，从而实现一次提吊下管的下管方法。4 基本规定4.1 热储类型根据地热井热储结构、形态特征分为层状热储和带状热储。就山东省地热田地层特点具体可分为孔隙型、裂隙型和裂隙岩溶型热储。4.2 地热井类型地热井类型分为地热勘探井（孔）、地热开采井、地热回灌井、地热探采结合井等四种类型。4.3 地热井深度4地热井按深度划分为浅井、中深井、深井和特深井（见表
13、1）。表1 地热井深度分级 单位：m地热井类别 浅井 中深井 深井 特深井深度范围 500 5001500 15003000 30004.4 地热井口径系列4.4.1 地热井常规口径系列见表 2表2 地热井常规口径系列单位：mm序号 口径/对应最大管径 序号 口径/对应最大管径1 152/114 6 279/2192 190/140 7 311/2453 200/168 8 346/2734 216/178 9 406/2985 245/194 10 445/3404.4.2 地热取心钻探口径系列参照 DZ/T 0227 和 DZ/T 0148 执行。4.5 钻进方法分类与选择4.5.1 按照
14、钻进的目的和要求不同，将钻进方法分为两大类，即取心钻进和全面钻进。取心钻进主要有硬质合金、金刚石及金刚石复合片、聚晶金刚石等钻进方法；全面钻进主要有牙轮、合金、金刚石复合片以及潜孔锤钻进、气举反循环等钻进方法。4.5.2 地热井钻探应依据地热井类型、地热田控制情况、钻遇地层特性和钻井结构确定钻进方法。在已有取心钻孔控制的地热田，可采取全面钻进方法；在尚无取心钻孔控制的地热田，可采取取心钻进方法适当取心。4.5.3 取心钻进适用于地热勘探井和地热探采结合井。依照 DZ/T 0227 规定，根据不同岩石钻进特性可采用硬质合金、金刚石及金刚石复合片、聚晶金刚石等钻进方法，坚硬致密打滑地层宜采用冲击回
15、转钻进。4.5.4 全面钻进适用于地热开采井、地热回灌井以及地热探采结合井。依照 DZ/T 0148 规定，根据不同岩石钻进特性可采用牙轮、合金、金刚石复合片等钻进方法，根据具体条件还可以选择采用潜孔锤、气举反循环等钻进方法。4.6 基本要求4.6.1 地热钻探工程施工前应编制地热钻探工程技术设计（参见附录 A），并通过审查后执行。4.6.2 编制地热钻探工程技术设计，应根据项目地质设计、地热钻探工程技术要求和有关规程、规范、标准以及合同（协议）规定进行，做到设计合理、工艺先进、要求明确、便于执行。4.6.3 地热钻探工程施工结束后，应编制地热钻探工程技术报告（参见附录）。5 钻探设备及器具选
16、择5.1 钻探设备的选择55.1.1 钻机的选择地热钻探钻机应根据地热井类型、地热井结构、岩层特性、钻井工艺方法及施工条件等选择和配套使用。可依据地热井类型等选择地质岩心钻机、水文水井钻机或石油钻机等。地热钻探钻机常用类型及其特点和使用条件见表3。表3 各类钻机特点和适用条件钻机分类 主要特点 适用条件地质岩心钻机 配备动力小、扭矩小、转速较高 小口径、取心钻进水文水井钻机 配备动力较大、扭矩较大、转速较低 大口径、浅井及中深井取心和全面钻进石油钻机 配备动力大、扭矩大、转速较低 大口径、深井及特深井全面钻进5.1.2 钻塔的选择 应根据钻机类型、地热井的深度、井径等选择配套钻塔，满足提下钻具
17、或井管的承载能力，并具备安放设备、钻具、工作台等足够的高度和空间。所选钻塔应符合DZ/T 0088或SY/T 5025（“K”形塔）的规定。目前，常用的钻塔类型有“”形塔、“K”形塔、“门”形塔、四脚塔和桅杆等。5.1.3 泥浆泵的选择应根据钻机类型、钻井工艺方法和钻井结构选择配套泥浆泵，满足地热井深度、井径、钻进方法对泵量、泵压的要求。常用的泥浆泵为往复式泥浆泵、立式泥浆泵和砂石泵等。5.1.4 空压机的选择进行空气潜孔锤钻进、气举反循环钻进或采用空压机洗井时，应选择配备相应的空压机。进行空气潜孔锤钻进和气举反循环钻进，应根据工作所需的风量、风压以及井深、水位等工况选择；采用空压机洗井时，应
18、根据抽水管直径、水位、预计降深等选择。常用的空压机有螺杆式空压机和活塞式空压机两种类型。5.1.5 井控装置选择在高温、高压热储和含油气地区施工，应根据热储和油气层的压力等, 宜按照SY/T 5964选 择 配备井控装置。井控装置主要包括：井口装置、井控管汇、其它井控装置和井控作业专用设备。其中，防喷器公称通径与套管公称直径的组合应符合表4的规定。其它装置和设备的选择配备均宜遵照SY/T 5964执行。表 4 防喷器公称通径与套管公称直径的组合表井控装置最大工作压力MPa14 21 35 70 105井控装置公称通径mm（in） 套管外径mm（in）180（7 1/16） 114.3（4 1/
19、2）177.8（7）230（9） 193.7（7 5/8）219.1（8 3/4）219（8 3/4）280（11） 219（8 3/4）244.5（9 5/8） 244.5（9 5/8）273.1（10 3/4）346（13 5/8） 298.4（11 3/4）339.7（13 3/8） 298.4（11 3/4）426（16 3/4） 404.4（16）476（18 3/4） - 473.1（18 5/8）6528（20 3/4） - 508.0（20） -540（20 1/4） 580.0（22 7/8） -5.1.6 附属设备地热钻探工程施工应配备相关附属设备，如泥浆搅拌设备、泥浆净化
20、设备、电气焊设备等。5.2 钻具、井管及仪器仪表的选择5.2.1 钻具的选择5.2.1.1 钻杆应根据钻进方法以及所选钻机和钻进深度、口径等具体选择。a） 取心钻进所用钻杆、钻具应符合 GB/T 16950、GB/T 16951、GB 9810、GB 9808、GB 9809 的规定；b） 全面钻进常用钻杆应符合 GB 9810 的规定；c） 反循环钻进，应配备 SHB114、SHB127、SHB140 等双壁钻杆；d） 常用钻杆基本参数及尺寸见附录 C。5.2.1.2 钻铤应根据地层岩石特性、钻进方法以及钻进技术参数选择使用。钻铤应符合 GB 9812 的规定，常用钻铤型号及参数见附录 D。
21、5.2.1.3 钻头钻头应根据地层特性、岩石硬度、研磨性、钻进方法等选择。a） 进行取心钻进，根据不同岩石特性可选择合金钻头、金刚石复合片钻头（PDC）和金刚石钻头等。具体可参照 DZ/T 0227、DZ/T 0148 和 DZ/T 0055 选择；b） 进行全面钻进，通常根据地层特性和所采用的钻进方法等合理选择：第四系、新近系、古近系等沉积岩可选用铣齿牙轮钻头、金刚石复合片（PDC）钻头；石炭-二叠系、奥陶系、寒武系等沉积岩以及火成岩、变质岩可选用镶齿牙轮钻头或潜孔锤。三牙轮钻头型号可参照 DZ/T 0056 选择。常用三牙轮钻头型号见附录 E。5.2.1.4 潜孔锤进行潜孔锤钻进时，应根据
22、钻井深度及井径、岩石特性和所采用的工艺方法等合理选择相应的潜孔锤。a） 取心钻进，宜选用液动潜孔锤或贯通式气动潜孔锤；b） 全面钻进，宜选用气动潜孔锤（包括贯通式和非贯通式） 。5.2.2 地热井管材5.2.2.1 井壁管井壁管类型、型号主要根据地热井的深度选择。a） 浅井，可采用普通管材，机械性能符合钢级 Q235 及以上，管材壁厚不宜小于8mm；7b） 中深井以深地热井，宜采用石油（API 标准）管材，其机械性能符合钢级 J-55 及以上，管材壁厚应大于 6mm。地热井常用井壁管可参照 GB/T 9808-2008 选择（见附录 F） 。5.2.2.2 过滤管过滤管的类型依据地热井热储类型
23、确定。a） 孔隙型地热井热储应采用圆孔形全焊式梯形缠丝过滤管，其花管孔隙率16%，缠丝间隙应根据含水层的颗粒情况确定，缠丝间隙 0.5 mm0.9mm；b） 裂隙岩溶型、裂隙型地热井热储段一般为裸眼。若热储不稳定，可采用圆孔形、条形过滤管，应慎用桥式过滤管。5.2.3 仪器仪表地热钻探设备应配有孔底压力指示表、泵压表和泥浆测试仪、测温仪，推荐配备转速表、液压表、扭矩表、钻压仪、测斜仪、流量计等。使用空压机应配备风压表、风量表；电力驱动应配有电压表、电流表和功率表。6 钻探设备的安装、拆卸及搬迁6.1 机场地基修筑6.1.1 机场地基应平整、稳固、适用。钻塔底盘下填方部分不得超过底盘面积的 1/
24、4，并应对填方部分进行加固处理。6.1.2 在坡度较大的场地修筑地基，应削坡为平，岩土稳固时，放坡坡度应小于 80；岩土松散不稳定时，坡度应小于 45，并清除坡上活石。6.1.3 钻塔底盘对地基的要求a) 钻塔底盘处天然地基允许承载的安全压力应大于施工过程中实际承受的压力,塔基承载力计算见附录 G；b）浅井施工，地基允许承载安全压力相差较小时，可采用浅槽地基局部卧枕加固，木卧枕规格不宜小于 300mm300mm1500mm，数量不宜少于 6 根；c）深井施工，地基允许承载安全压力相差较大时，宜采用混凝土基础，混凝土强度等级不宜小于 C20，基础顶面标高应一致。塔基混凝土基础尺寸计算见附录 H。6.1.4 应避开可能发生洪水、泥石流、滑坡等自然灾害的地带。在山谷、河沟、地势低洼地带雨季施工应修筑防洪坝，在林区、草原施工应遵守防火等相关规定。6.1.5 机场地基应满足井口边缘距地下电缆线水平距离大于 5m，距地下通讯电缆、构筑物、管道等水平距离大于 2m 的要求。易燃、易爆等特殊管线应按相关规定执行。6.1.6 机场内应留有人行便道，各种管材、材料的存放及施工配套设施的设置应符合施工和安全要求。6.2 钻井液循环净化系统的设置6.2.1 钻井液循环净化系统主要包括泥浆池、沉淀池、循环槽以及振动筛、旋流除砂器等，应根据井深、井径、岩层性质、钻进方法和机场条件等设置。
