【DZ地质矿产行业标准】 地热钻探技术规程

ICS73.100.30
中华人民共和国地质矿产行业标准DZ/T0260--2014
地热钻探技术规程
Technical specification for geothermal well drilling2014-09-22发布
中华人民共和国国士资源部
2014-12-01实施
1范围
2规范性引用文件
3术语与定义
4总则
4.1基本要求
4.2地热井类型及井身结构
5地热钻探工程设计
5.1设计要求
5.2设计内容
6钻井设备选择与安装
6.1设备选择
6.2设备安装
7地热井钻进
7.1钻进方法选择
取心钻进
7.3全面钻进
7.4扩孔钻进·
定向井钻进
地热井钻进特殊要求
8钻井液·
钻井液类型与适用条件
钻井液配制
钻井液管理与维护
钻孔护壁与堵漏
成井工艺·
物探测井
破壁·
冲孔换浆
填砾与止水
固井·
抽水试验
DZ/T0260—2014
DZ/T0260-2014
10压裂增水
压裂增水适用条件
压裂增水设备及机具
压裂层段选择
压裂液材料准备
10.5设备机具检查与安装
10.6压裂施工及操作要求
11常见并内事故预防与处理
11.1卡钻事故的预防和处理
11.2并喷和有害气体侵害事故预防措施11.3其他事故的预防与处理
12地热井修复
12.1涌砂探查与修复
12.2水量减小检查及修复
12.3并管破裂类型及修复
12.4井内落物处理
13地热井工程质量
13.1工程质量要求
13.2工程质量保证措施
14工技术报告与资料归档
14.1工程技术报告
14.2资料归档
15健康，安全与环保
15.1健康管理
15.2安全管理
15.3环境保护
附录A（规范性附录）地热钻探工程技术报告编写提纲附录B（资料性附录）钻井液处理剂附录C（资料性附录）
附录D（资料性附录）
参考文献
国产三牙轮钻头
钻探设计用表
本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。本标准由中华人民共和国国土资源部提出。本标准由全国国土资源标准化技术委员会（SAC/TC93)归口。DZ/T0260—2014
本标准起草单位：中国地质调查局水文地质环境地质调查中心、天津地热勘查开发设计院、北京市地热研究院、河南省地热能开发利用有限公司、中国地质科学院勘探技术研究所，山西省第三地质工程勘察院。
本标唯主要起草人：郑继天、李炳平、鲍卫和、马忠平、李振杰，彭新明、卢子北、孙建华、孙智杰、康志鸿叶成明、李小杰、关晓琳。
1范围
地热钻探技术规程
DZ/T0260—2014
本标推规定了地热钻探设备选择，钻探工艺、成井工艺、工程质量、安全施工、职业健康及环境保护等技术工作要求，可作为地热钻探设计、施工、管理等各项工作的依据。本标准适用于勘探或开发地热蒸汽和地热水的钻探工作。2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注明日期的引用文件，仅注月期的版本适用于本文件。凡是不注明日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB6067.1起重机械安全规程第1部分：总则GB6722爆破安全规程
GB/T11615地热资源地质勘查规范GB50027供水水文地质勘查规范
GB50194建设工程施工现场供用电安全规范6供水管井技术规范
GB50296
AQ2004—2005地质勘探安全规程AQ/T9006企业安全生产标推化基本规范DZ/T0148水文水井地质钻探规程钻井井控装置组合配套安装调试与维护SY/T59644
3术语与定义
下列术语和定义适用于本文件。3.1
地热钻探geothermalwelldrilling以勘探或开发地热蒸汽和地热水为目的的钻探工程。3.2
地热井成井wellcompletion
又称完井。指钻孔达到了预定深度和预期的目的而结束钻进之后，为满足开采地热蒸汽和地热水要求而进行的井下作业，包括冲孔、换浆、安装井管、填砾、止水同井、洗井和抽水试验等工艺过程。3.3
井身结构drill well structure井眼直径和井内套管直径随井深变化的层次，井身要素包括开孔直径、终孔直径、各孔段直径、深度以及下人套管的直径和深度等。3.4
套管程序casingprogram
一口并的套管层数以及下入深度和各层套管的直径，相应各并段的并眼直径。1
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表层套管surface casing
为防止地表以下浅部地层坶和流体的侵人，并为安装井口防喷装置而下的第一层套管。3.6
技术套管intermediatecasing
隔离不同地层孔隙压力层系或易塌、易漏等复杂地层所下的套管。3.7
尾管liner
顶端不延伸至并口的最底端的套管。3.8
地热井防喷器blowoutprezenter地热钻探时安装在井口套管上，用来控制高温、高压流体储层压力和防止井喷事故的装置。3.9
钻井液固控系统drilingfluidtreatingsystem清除钻井液中用固相和气相的地面设备，包括振动筛、除砂器、除泥器制离心机等。3.10
固井well cementing
在套管柱与并壁的环状穿
4总则
4.1基本要求
4.1.1应充分搜集利用已有资精近行通感解译地面地质、地球热钻探施工。
地球物理勘查等工作，再进行地4.1.2地热勘井、做探无采开开采并和回准开巧位进行钻床工程设计审查批准后方可进行地热钻井施工。
4.1.3地热勘探钻进应按照勘探开采结合的原则进行工程设计。地热勘探孔有条保成井的，应按地热生产钻并技术要求成进，在最得各项钻井地质及地热参数资料后转为生产并利用。勘探井口径应满足取样、测井及完井后安装抽水设备逐求。4.1.4地热开采井一般应按地质勘探开的技术要求进行钻并施工，全面准确的获取各项钻并地质及地热参数资料，做好地质缩录。4.2地热并类型及并身结构
4.2.1地热井类型
地热井类型包括勘探井、勘探开采并、开采井和回灌井4种类型。a）勘探井：用于了解勘探区有关地层部面结构、厚度，埋藏深度以及断裂构造等情况。多用于基本地质情况不明、勘探风险很大的地区。通常采用满足简单抽水试验要求的小直径取心钻进。b）勘探开采井：通过地球物理勘探、资料收集和综合分析，认为勘探区具有地下热储的形成条件，但还有某些重要资料有待查明，布置勘探开采结合井。井径要求较大，表层套管部分满足下放潜水泵对泵室的要求。根据所存在的地质问题，可分段采取少量岩心。C
开采井：当一个地区已发现了地热田，并且控制了其范围，在地热田范国内按照合理的并距，以开采地热资源为目的的钻并。由于热储层的位置等都比较明确，对录井工作的要求低，一般不需要取心。
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d）回灌井：用于地热水利用后回灌进行的钻井。随着地热田的开发，产水层的水位会逐渐下降，需要打注水井将水回灌到热储层中，以保持热储层的能量和水位，使地热田能够长期稳产。4.2.2地热井并身结构
常用地热井并身结构见表1。
表1常用地热井井身结构
钻孔直径/mm
444.5(17 in)
311.1(12%m)
215.9（8in)
152.4(6in)
注1：一开，一口并从井深为零开始钻进，称第一次开钻，简称一开。注2：二开：表层套管固并（或变径）以后再开钻，称第二次开钻，简称二开。下入套管规格/mm
339.7（13%in）
244.5（9%in）
177.8(7 im)
棵眼或下人过滤管
注3：三开：二开技术套管固井（或第二次变径）以后再开钻，称第三次开钻，简称三开。注4：四开：若已有两层技术套管（或第三次变径），则以下钻进称为四开注5：各段深度根据地层变化情况而定，对拟投人开发利用的钻井泵室段套管下入深度、口径应满足抽水泵要求和长期开采要求。
5地热钻探工程设计
5.1设计要求
5.1.1设计应在施工单位技术负责人的主持下，由地质、钻探技术人员共同编制，经单位审核后，提交任务来源单位，经评审和审批后，方可实施。5.1.2设计的内容应符合国家，行业及地方有关地热勘探开采的要求和规定。收集已有及周边地质资料为设计提供依据。5.1.31
5.1.4收集井场调查资料（自然环境、地形地貌、交通和土壤情况等）和相邻井钻井资料。5.1.5
应根据钻并深度和井径，合理选择钻井装备。钻井平台高度应满足安装并控装置要求。5.1.7并身结构应满足钻并、成并取水以及获取地热资源参数的需要。5.1.8套管程序应备用一级口径。9钻井液性能应有利于保证钻井过程顺利、安全。5.1.9
钻井工艺选择应有利于保护热储层、避免或减少对含水目的层的污染。应优先使用环保装备和材料。
有关内容应以图表形式表述，设计用表参见附录D。5.1.13设计与实际情况不符时，应及时变更设计并报批。5.2设计内容
5.2.1前言
5.2.1.1工程概况
项目来源、钻井编号、钻井类型、井口坐标、设计井深、设计目的层、钻井目的及任务；地理位置、交通3
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位置、气象、自然灾害、周边环境等情况。5.2.1.2设计编写的依据
项目任务书/合同、相关标准及规范等，相关技术成果及资料。5.2.2设计井地热地质条件
地热地质条件、地质构造概况、地层概况、钻地层预测表、目的热储层特征预测、预测水温、水量等。
5.2.3钻井设备及场地布设
钻井主要设备和技术参数；地热井井控装置；施工场地面积、通水、通电、通路措施、场地平整；钻井平台搭建、设备安装及钻前准备。5.2.4地热钻并质量
5.2.4.1岩屑样和岩心样采取、简易水文地质观测、并身质量、成井质量、抽水试验等质量要求。5.2.4.2岩屑录井、钻时录井要求；地球物理测并要求；抽水试验要求；回灌试验等质量要求。5.2.5钻并技术设计
5.2.5.1并身结构
各井段钻井直径、套管直径、水泥返深；表层套管下人深度；井壁管、过滤管下人深度：裸眼成井井段；套管壁厚与钢级技术性能要求；过滤管孔度、继丝间距要求；射孔成井的射孔直径、射孔孔密和位置等技术要求。
5.2.5.2钻井工艺
各井段钻进方法、钻头类型、钻具组合、钻进参数和技术要求，取心井段与取心方法，取心钻具的配备、使用及操作要求。
5.2.5.3钻并液
各井段钻并液类型、性能要求、维护与管理、防漏与堵潴措施、并控措施、储层保护措施。5.2.5.4事故预防措施
对各井段施工重点提出要求，对可能出现的井内事故及复杂情况提出预防与处理措施。5.2.5.5成井工艺
根据钻并地层确定成井工艺。基岩裂隙型成井各层套管下人方法、固井方法及要求、洗井方法及要求。孔隙型成并各层套管下管、过滤管下管、止水和固并方法及要求，洗井方法及要求等。5.2.5.6抽水试验
降压试验、放喷试验、3个落程降深试验的设计。5.2.5.7井口装置和钻井交付
并口装置及安装要求，钻并交付要求。4
5.2.6安全技术措施
钻井、成井过程中的安全环保、职业健康措施。5.2.7施工组织与进度计划
施工组织及管理体系、管理制度、人员配置、作业制度、施工工序及进度计划等。5.2.8工程预算
预算编制依据、编制方法、预算总表和明细表。6钻井设备选择与安装
6.1设备选择
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6.1.1钻机主要根据地质情况、钻进工艺方法和设计井深、井身结构等条件，结合实际设备状况进行选择和配套使用。
6.1.2根据钻机的类型、钻井工艺、结合井身结构选择泥浆泵，泵压、泵量满足钻井液循环要求。6.1.3根据钻机的类型、地热井的类型、开孔直径与钻井深度等选择井架与平台。6.1.4根据钻井液固相控制需要选择合适的同控系统。6.1.5根据钻机、泥浆泵的需要，确定主要动力类型和功率。6.1.6根据地热井施工及洗井的需求，合理选择所需供气量、供气压力的空压机。6.1.7根据各类型钻机及主要设备的用电量来确定发电机组。6.1.8根据预期井口压力及安装套管的尺寸选择并口防喷器，其额定压力应大于预测井口压力的1.5倍。
6.2设备安装
6.2.1并场布设
6.2.1.1井场修建
6.2.1.1.1并场应满足钻并设备、测井、固井、压裂等阶段性作业的设备安装；应满足各类井管、钻具、钻井液材料存放和辅助设备安装的占地要求。6.2.1.1.2井场地基应平整、坚固、稳定。钻塔（井架）底座的填方部分，不得超过塔基面积的1/4。6.2.1.1.3尽量避开在易滑坡、易塌和泥石流发育的地段施工。在山坡修筑井场地基，岩石坚固稳定时，挖方坡度应小于80°地层松散不稳定时，挖方坡度应小于45°。6.2.1.1.4尽量避开洪水期或避免在可能受洪水侵袭的地段施工。必须施工时，应挖好排水沟和修筑堤坝。
6.2.1.1.5井场地基修建时，应保证钻孔边缘距地下动力电缆、线路、高压输气管道等水平距离大于5m，距地下通讯电缆及构筑物、给排水管道等水平距离大于2Ⅱ，距公路距离应符合《公路安全保护条例规定》的要求。
6.2.1.1.6井场地基修建时，应确保井架在安装（起落）过程中或工作时，并架主体及附属的绷绳、避雷器等设施与场地上空的高压输电线路的安全距离符合AQ2004一2005的要求。6.2.1.1.7进出并场的道路及井场内地基必须坚固，能保证重载车辆、作业吊车的安全通行与作业。5
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6.2.1.2井场布置
6.2.1.2.1钻探主体设备的布置应以确定的孔位中心为基准，进行合理就位与安装。6.2.1.2.2附属设备布置应紧漆，整齐，便于维修维护和安全操作。6.2.1.2.3工作场地布置应符合安全施工、文明施工及环保等要求。6.2.1.2.4钻井液池的容量应满足钻井施工中的正常循环、能容纳固井作业泵人前置液、水泥浆液及顶替液而排出的孔内钻井液。
6.2.2设备安装
6.2.2.1井架安装
6.2.2.1.1并（塔）架及其附属设施的安装，应符合AQ2004—2005的要求。6.2.2.1.2井（塔）架的起落作业，应有专人指挥，各岗人员应按指令操作；在拆卸与安装过程中，塔上、塔下作业人员，应相互配合，不得违章作业。6.2.2.2钻机安装
6.2.2.2.1应按照确定的并位及钻机各部分的安装顺序进行安装。6.2.2.2.2钻机及井架安装完毕，调整对正孔位后，应紧固各个部位的连接螺丝，锁紧支腿螺母，调紧并锁住绷绳紧绳器。
6.2.2.2.3钻机安装完毕，应进行试运转检测，若无异常，再对各部位的连接螺丝、螺检紧固一遍，待令开钻。
钻井液循环系统安装
6.2.2.3.1钻井液循环管线的安装，应满足钻井施工各种工况下的作业工序、流量及压力要求。6.2.2.3.2上浆罐、钻井液搅拌罐、喷射加料斗安装应方便钻井液配制与有利于泥浆泵供液，振动筛等固控装置的布置有利于除泥、除砂、运砂。6.2.2.4安全设施安装
6.2.2.4.1井场安全设施包括消防器材、避雷器、绷绳、皮带防护罩、钻井液池护栏、动力机灭火罩及安全标识、标牌等。
6.2.2.4.2安全设施的安装，应符合安装要求，确保齐全、有效。6.2.2.5电气设备安装
6.2.2.5.1用电装备、控制开关、连接线路的布置及技术参数，应满足钻井施工要求，并有一定的能力储备。
6.2.2.5.2电气设备的安装，应符合AQ2004—2005的要求。6.2.3机具与材料准备
6.2.3.1机具准备
6.2.3.1.1根据钻孔结构设计、热储层岩层特征、采用的钻井工艺以及钻进技术要求，推备好各种相应规格的钻其。
6.2.3.1.2根据钻孔的设计口径、各口径钻进工作量、岩层的可钻性等参数，配备不同规格、种类的钻头。
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6.2.3.1.3根据井管的种类、连接方式、下入长度、总重量等，准备不同种类的吊具、卡具，疗管工具、浮力板及多轮游车等。
6.2.3.1.4根据钻孔结构设计、固井止水位置、止水段长、采用的止水方法，推备好配制固井浆液的机具及输送管路、固并水泥头、井底单回灌注器、止水托盘、扫盘钻具等。6.2.3.2材料准备
6.2.3.2.1根据钻孔施工设计要求和热储层保护方案，备足钻井液基浆材料、各种化学添加剂、热储层暂堵剂等。
6.2.3.2.2根据固井止水工艺和质量要求，备足固井材料及其相应的添加剂。6.2.3.2.3备足用于修复钻头，加工特殊钻头的各种硬质合金、复合片、球齿合金等。备足用于加工钻链扶正器、扩孔器等特殊工具的研磨材料。6.2.4开工检查
6.2.4.1设备安装调试后，施工方应对施工井场的主体钻井设备、附属设备进行检查。6.2.4.2施工方对施工并场的安全设施及装备，应按安全规范要求进行检查。6.2.4.3施工方应对施工井场的废渣处理与堆放、废浆处理方案与布置的合理性、堆放场地的容量等进行检查。
6.2.4.4施工方检查合格后，报工程建设方（业主）或建设方授权的本工程监理机构复检或验收。6.2.4.5验收合格后，由建设方（业主）或建设方授权的本工程监理机构，签发工程开工令。7地热井钻进
7.1钻进方法选择
根地层岩性、设计技术要求、设备及施工条件等因素，确定钻进方法和选用钻具，一般可参照表2综合考虑。一开钻进时，对于卵漂石地区，可选用钢丝绳冲击钻进；对于开孔见基岩，可选用潜孔锤冲击回转钻进，扩孔钻进。二开以后，一般采用全面钻进或按照钻探设计要求进行取心钻进。表2钻进方法及适用条件
钻进方法
适用条件
普通硬质合
第四系松软地层及致密、完整、可钻性级别6级以下钻头加工容易，成本较低。钻进中操金钻进
作简便，容易掌握
针状硬质合
硬且研磨性强、裂原发育，可钻性级别6级～8级的钻进过程中针状合金胎块不断磨损，金钻进
金刚石复合
片钻进
金刚石钻进
液动冲击回
转钻进
潜孔锰钻进
软至中硬(可钻性级别4级～8级)岩层孕镀金刚石钻头适用于可钻性级别5级～12级岩层；天然表镀金刚石钻头适用于可钻性4级～10级岩层硬质合金冲击回转钻进适用于可钻性级别5圾~6级和部分7级的岩层，金刚石冲击回转钻进适用于可站性级别6级～12级坚硬致密地层
出露的针状合金切削刃面积不变钻速高、钻头寿命长、取心率高、所需钻压小、孔斜小、钻孔质量高
钻进效率高，钻孔质量高，劳动强度低，钻探戒本较低
提高钻进效率，减轻岩心堵塞，缓解硬岩中钻头“打滑”问题
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钻进方法
钢丝绳冲
击钻进
冲击反循
环钻进
合金刮刀钻
头钻进
牙轮钻头
金刚石复合
片钻头钻进
气动潜孔品
正（反）
跟管轰进
气举反循环
液动冲击回
转钻进
泡沫钻进
喷射钻进
合金钻头扩
孔钻进
牙轮钻头扩
孔钻进
潜孔锤扩孔
7.2取心钻进
7.2.1取心钻头
表2(续）
适用条件
第四系砂土、漂砾、卵砾石层及风化破碎基岩，口径一般200mm以上，钻孔深度一般不超过300m第四系松软地层及中硬以下较致密、完整基岩钻进第四系松软地层及完壁、被碎、致密、研磨性君石圾鬼砾石层，常用习不取心钻进
软至中硬着层
基岩及第四茶
尤其适娟
含有镖石
般<50
第四素型
进，孔深
证充足施
坚硬岩
半胶结地层和印
不定第四索盖层，钻进深
设备、钻具简单，成本低，在砂土、邱砾石层浅孔钻进有良好效果
钻头加工容易，成本较低
适用范围广、效率高，尤其在卵石及破碎地层钻进较其他回转钻进效更好
金刚石复合片钻头采用低钻压、高转速获得较高的钻速，可与螺杆钻具、涡轮钻宾配合应理
具有冲击希画转双重碎岩作用，孔廠鑫石受低小，铭效高且不污染含水房成后洗井容易
乳链被碎岩石，钱头超前钻进，套营随后跟，对易姗瑜的卵砾石地层极为有效
点钻井限上近速度长洗乱彻底，孔内更粒层以及客类稳定性较好的基岩钻适适m后这果更佳，须保
进效率高成并后洗井容易，wwW.bzxz.Net
建用，超特
层设有微馨作用
真有中和回转双重释岩作用，可以使用贴并冲选液护风，不受水位限制，能在深挖钻进
地层自意性较好的热储层、漏失地层、高温地层钻进对泥浆象漆件要求效高泵E不宜低于13MPa黏土、砂土层、卵砾石
砂士层、砾、卵、漂石地层及基岩地层基岩地层
取心钻头可按表3选择。
适宜在铁水地区、寒冻地区施工能有效克服泥页岩地层糊钻、泥包站头。能大幅度提高软-中硬地层结进数率
同合金刮刀钻头全面钻进
同牙轮钻头全面钻进
同潜孔锰正（反）循环全面钻进
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