当前位置:主页 > 科技论文 > 建筑工程论文 >

地热井施工技术与使用问题

发布时间:2014-07-28 18:38

  1、地热井的施工技术现状
  我国目前主要有地矿、煤田和石油等系统实施地热井施工工作,还有一些个体户和股份有限公司,其中石油体系由于具有设备资源,因此占据了大部分市场。在钻井深度上来说,我国的地热井一般深度在1000m到4000m之间,流体的温度一般维持在40到100摄氏度之间,在钻探过程中遇到的地层主要是奥陶系、石炭系、三迭系、二迭系、第三系和第四系等。从钻井的技术水平上来说,都有自身的特色,其中也存在着共同点,例如,使用的钻头多为三牙轮,使用回转钻进作为主要施工技术。不同点主要有:地矿、煤田和石油的钻井技术有着独特的行业特征,在成井材料、固井止水和钻井结构上,有明确的反应。石油系统常用三开、四开的钻井结构,使用水泥作为固井止水的材料,使用石油管材作为成井材料,钻井使用的费用很高。煤田系统常用三开、四开的钻井结构,使用水泥作为固井止水的材料,使用普通钢管、石油管材作为成井材料,钻井使用的费用较高。地矿系统常用三开、二开的钻井结构,使用碎石粘土球作为固井止水的材料,使用桥式滤水管和普通钢材作为成井材料,钻井使用的费用较低。针对目前使用地热井的情况,煤田系统和石油系统使用的石油套管和水泥固井技术较为合理。无论使用何种施工技术,对我国很多地区进行的地热井检测和调查的结果表明,地热井的水量不断减少,井管的错位、破裂和腐蚀现象十分严重,出现上述问题的地热井又会引起水量减少、水质恶化、水温下降、出混水和涌砂的现象,最终导致地区性的地面沉降和深层水污染问题。
  2、地热井使用问题
  地热井在使用五年之后,都会出现水量不断减少,笔耕论文新浪博客,井管的错位、破裂和腐蚀等现象,出现上述问题的地热井又会引起水量减少、水质恶化、水温下降、出混水和涌砂的现象。对于煤田系统和石油系统的地热井来说,很容易出现水量降低的问题,但是在地矿体系的地热井之中,很容易产生出混水、涌砂、水质恶化和水温下降的问题。尤其是在河南地区,地热井在使用了三年之后,就会出现上述问题。
  (一)地热井水量减少
  一般水井在使用了2到6年之后,都会出现水量减少的问题,尤其是地热井的现象更为严重,主要是由以下几个方面的原因组成的。
  客观上,首先,地层中的砂和粘土等颗粒和水中的有机物,会在重力和水流的作用下,在地热井的井底沉淀,最终造成淤积,使含水层受到填充和掩埋。第二,地下水中还有大量的钙离子和镁离子等,这些离子和水之中的硫酸根和碳酸根等阴离子产生了反应,产生的沉淀物在裂缝中沉淀并胶结,最终使含水层堵塞。第三,在地下水的缺氧条件下,铁离子会以无色的形式存在,一旦进行抽水,或者动水位和静水位的水与空气接触之后,水中出现化学反应,产生了黄色沉淀物,随着时间的增长,沉淀物不断增加,这些沉淀物又和其它沉淀物一起在井内淤积,使水井的深度减少,掩埋了大部分的进水通道,最终造成了水量的不断减少。第四,地热井中的井管结垢和腐蚀现象十分普遍,尤其是地热井之中的沉淀胶结会进一步增加金属腐蚀的速度,腐蚀物通过进一步的反应又会产生新的结垢物,随着时间的增加不断增多,尤其是在滤水管缝隙之中充满了高强度结垢物之后,会对进水通道造成了堵塞。第五,地热井之中的微生物粘泥还会造成堵塞,厌氧菌、硫酸盐和铁细菌都会造成堵塞地热井井管的现象。上述微生物能够通过自身的大量繁殖产生结垢的现象,另一方面上述微生物会产生大量的分泌物,分泌物和其它物质发生化学反应,最终在地热井中产生胶结物。在地热井的金属井管中经常会看见由很多铁细菌繁殖产生的锈蚀,铁细菌只能在含有铁的水中进行生长,并在在铁化合物之中包裹,铁细菌是一种好氧菌,但是水的含氧量不能太多,最终在水中生长出红棕色的沉淀物。
  (二)地热井金属井管错位、破裂和腐蚀
  随着环境对土壤和地下水造成的重要污染,金属井管会产生严重的腐蚀,产生腐蚀的环境主要有土壤和地下水介质两种。在金属井管破裂、腐蚀之后,会造成水质恶化、水温下降、出混水和水井涌砂的现象。当地热井金属井管具有很高杂质含量并且表面粗糙的特征,水介质中的井管会产生腐蚀电池。腐蚀学上将较为活泼的地点称为阳极,将不活泼的地点称为阴极,阴极很容易受到腐蚀,在一般的水中,会产生氧化还原反应。在一些旧的地热井之中,经常会出现黑色水和黄色水的现象,这也是金属井管被腐蚀的现象,产物在干燥之后会形成粉末状,具有密度较小的特征,存在于地热井的缝隙之中。
  金属井管普遍存在着被腐蚀的现象,但是一些地区的井管受到多种类型的腐蚀,以局部孔蚀为主,腐蚀的类型主要有以下几种。第一,均匀腐蚀,指的是在腐蚀过程中,金属井管的暴露面上受到均匀的腐蚀,金属井管变薄,在一些地下水的酸碱度偏低的地区很容易出现上述状况。第二,电偶腐蚀,指的是在一些导电性很强的水介质之中存在着不同的金属,因为金属具有不同的电位电极,很容易造成电子的行动,最终形成腐蚀电池。第三,缝隙腐蚀,指的是在井管的缝隙之中存在着静止流体,最终形成腐蚀电池,在任何地热井之中都存在着这种类型的腐蚀,产生的主要沉积物有微生物黏泥、水垢、腐蚀产物和泥沙等。同时,还存在着孔蚀、磨损腐蚀和应力腐蚀等。
  金属井管在土壤之中的腐蚀原理和在水中的腐蚀原理相同,因为土壤具有固定性、不均匀性和多相性的特征,最终导致腐蚀电池的产生。土壤的含盐量、酸度、电阻率、含水量和孔隙度都会对井管的腐蚀程度产生影响。当温度在三十摄氏度左右的时候,土壤中存在着大量的硫酸盐,这些厌氧菌参与了整个电极的反应过程。在一些地区,金属井管在较短的时间中就出现了严重的腐蚀现象,这是由于多种腐蚀造成的。
  总之,金属井管的腐蚀和胶结成垢是一种十分常见的现象,会对地热井的使用寿命造成影响,同时,腐蚀和结垢相互促进、相互影响和相互伴生,结垢能够加快腐蚀的速度,腐蚀能够加快结垢的速度。金属井管的错位主要发生在裂缝区、采煤区,主要是因为地层应力不均匀和地质应力不均匀造成的。

 



本文编号:6881

论文下载
论文发表

本文链接:http://www.bigengculture.com/jianzhugongchenglunwen/6881.html

分享