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編輯推薦: |
在“碳达峰 碳中和”目标背景下,中国地热能开发利用进入了一个高质量、规模化快速发展的新时代。“新时代地热能高效开发与利用研究丛书”正是在这样的大背景下应时应需地出笼的。丛书由中国科学院地质与地球物理研究所庞忠和教授担任总主编,由中国科学院汪集暘院士、贾承造院士,中国工程院马永生院士、多吉院士、武强院士担任学术顾问。各分册的主编来自吉林大学、天津大学等高校和北京市工程地质研究所、北京市地质矿产勘查院、天津地热勘查开发设计院等相关院所,都是地热能开发利用领域的领军人才。丛书的编写以能源领域国家重大战略规划为指引,以地热能开发利用产业高质量发展为目标,服务从事地热能勘查、开发和利用实际工作的工程技术人员和项目管理人员。丛书基于三横四纵的知识矩阵进行布局:在横向上包括了浅层地热能、中深层地热能和深层地热能;在纵向上,从地热勘查技术,到开采技术,再到利用技术,以及项目管理。当前,国家对“十四五”期间地热能的发展纲领已经明确,2023年第七届世界地热大会即将在北京召开,中国地热能产业正在大步迈向新的发展阶段,其必将推动中国从地热大国走向地热强国。本丛书的出版将为我国新时代的地热能产业高质量发展以及
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內容簡介: |
《地热钻完井工艺技术》是“新时代地热能高效开发与利用研究丛书”的一个分册。本书系统性阐述了中浅层、中深层、超高温等不同温度条件下的地热系统的钻完井技术,储层保护与增产技术,增强型地热钻完井技术,固井套管与水泥技术,超高温的轨迹测控技术,地热钻完井HSE技术,设计与施工管理要求,主要复杂情况与事故的预防与处理等,还给出了典型的中低温地热、超高温地热等钻完井实例。本书内容丰富、层次清晰、图文并茂、注重创新,可供地热钻完井相关技术人员参考使用,指导不同条件下地热钻完井施工,提高地热井钻完井技术水平,也可作为关心、热爱地热事业人员学习掌握地热钻完井技术参考书,使更多人学习、掌握地热钻完井的理论与方法。
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目錄:
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绪论
第 1 章 中低温地热钻完井装备与工艺
1. 1 浅层、中低温钻井装备
1. 1. 1 常用钻机类型
1. 1.2 钻机选型
1.2 浅层中低温地热井钻井工艺
1.2. 1 “ 地面动力驱动”钻井液正循环回转钻井工艺
1.2.2 “ 井下动力驱动”钻井液正循环回转钻井工艺
1.2.3 气举反循环回转钻井工艺
1.2.4 空气潜孔锤正循环冲击回转钻井工艺
1.2.5 其他钻井工艺介绍
1.2.6 钻井工艺选择
1.3 浅层中低温地热井完井工艺
1.3. 1 完井工艺设计
1.3.2 测井
1.3.3 套管下入
1.3.4 固井与储层保护
1.4 中深层中高温地热钻完井技术
1.4. 1 钻井装备
1.4.2 钻井工艺技术
1.4.3 完井工艺设计
第 2 章 超高温地热钻完井技术
2. 1 超高温地层钻井难点
2.2 钻井工艺
2.2. 1 井身结构设计
2.2.2 循环液体设计
2.2.3 提速工艺设计
2.3 完井工艺
2.4 钻井安全控制
2.4. 1 正常钻进状态下温度控制
2.4.2 井漏情况下温度控制
2.4.3 地层出水情况下温度控制
2.4.4 泡沫与充气钻井技术
2.4.5 装备与工具要求
2.5 超高温地层破岩新技术
2.5. 1 超高温地层破岩钻头
2.5.2 提速新技术
第 3 章 热储层保护与增产技术
3. 1 热储特点与损害因素
3. 1. 1 中浅层高孔渗储层损害因素分析
3. 1.2 中深层碳酸盐岩储层损害因素分析
3. 1.3 超高温地热储层损害因素分析
3.2 储层保护技术
3.2. 1 碎屑岩储层保护技术
3.2.2 碳酸盐储层保护技术
3.2.3 超高温地热储层保护技术
第 4 章 增强型地热钻完井技术
4. 1 水平井、分支井技术
4. 1. 1 水平井技术
4. 1.2 分支井技术
4.2 增强型地热系统完井方式
4.2. 1 两井系统
4.2.2 单井系统
4.2.3 完井结构
4.3 增强型地热系统改造工艺
4.3. 1 直井压裂连通技术
4.3.2 水平井多级压裂技术
4.3.3 降温压裂技术
4.4 气体钻井提速技术
4.4. 1 气体钻井提速适应性评价技术
4.4.2 气体钻井提速工艺技术
4.4.3 贵州铜仁松桃苗王城地热井气体钻井工程实例
第 5 章 地热井固井技术
5. 1 地热井井身结构与套管
5. 1. 1 地热井井身结构
5. 1.2 高温情况下套管强度设计
5. 1.3 套管材质与扣型选择
5.2 地热井水泥技术
5.2. 1 水泥石性能
5.2.2 抗高温水泥浆
5.3 高温地热井固井工艺
5.3. 1 地热井封固要求
5.3.2 固井工艺
第 6 章 高温钻井轨迹测控
6. 1 定向井、水平井轨迹设计
6. 1. 1 平台井组设计
6. 1.2 水平井井眼方向选择
6. 1.3 超高温定向井、水平井轨迹设计要求
6.2 轨迹测量方法与仪器
6.2.1 不同热储测量参数要求
6.2.2 轨迹监测要求
6.3 定向井轨迹控制技术
6.3. 1 直井防斜技术
6.3.2 中高温时轨迹控制技术
6.3.3 超高温井段轨迹控制
6.4 地热井资料录取
6.4. 1 地热井录井
6.4.2 地热井测井
第 7 章 设计 、施工管理与 HSE
7. 1 设计要求
7. 1. 1 钻井设计要求
7. 1.2 完井设计要求
7.2 施工管理要求
7.2. 1 环境管理
7.2.2 技术管理
7.2.3 质量控制
7.3 政府监管
7.4 地热钻完井 HSE 管理特点与要求
7.4. 1 地热钻完井 HSE 管理概念
7.4.2 地热钻井作业 HSE 风险特征
7.4.3 地热钻完井安全生产
7.4.4 地热钻完井劳动保护与医疗保健
7.4.5 地热钻完井环境保护
7.5 地热钻完井 HSE 过程控制
7.5. 1 建设单位 HSE 职责
7.5.2 施工单位 HSE 职责
7.5.3 HSE 管理方法与要求
第 8 章 地热井主要复杂情况与事故
8.1 井漏的预防与处理
8. 1. 1 井漏的原因
8. 1.2 井漏的分类
8. 1.3 井漏的预防
8. 1.4 井漏的处理
8.2 阻卡预防与处理
8.2.1 遇阻
8.2.2 粘吸卡钻
8.2.3 坍塌卡钻
8.2.4 砂桥卡钻
8.2.5 缩径卡钻
8.2.6 键槽卡钻
8.2.7 泥包卡钻
8.2.8 落物卡钻
8.3 钻具事故的预防与处理
第 9 章 钻完井实例
9.1 中浅层低温地热井实例
9. 1. 1 河北沧州肃宁县金恩供热站地热供暖回灌井
9. 1.2 湖南永州舜皇山国家森林公园地热温泉井
9. 1.3 贵州梵净山旅游景区地热温泉井
9.2中深层中高温地热井实例
9.2. 1 北京凤河营地热田首眼深层地热井
9.2.2 西藏阿里朗久地热供暖项目首眼深层地热井
9.3 西藏羊易地热发电项目首眼深层高温地热井实例
9.3. 1 项目简介
9.3.2 钻井地质条件
9.3.3 钻井工艺
9.3.4 完井工艺
9.3.5 放喷试验
9.3.6 成井参数
9.3.7 经验教训总结
9.4 某超高温地热井设计
9.4. 1 基本情况
9.4.2 井身结构与井控设计
9.4.3 钻井程序
9.4.4 附录 A : 泡沫和充气水钻进
9.4.5 附录 B : 定向井井身轨迹
9.4.6 附录 C : 井的测试与环境保护
参考文献
索引
绪论
第 1 章 中低温地热钻完井装备与工艺
1. 1 浅层、中低温钻井装备
1. 1. 1 常用钻机类型
1. 1.2 钻机选型
1.2 浅层中低温地热井钻井工艺
1.2. 1 “ 地面动力驱动”钻井液正循环回转钻井工艺
1.2.2 “ 井下动力驱动”钻井液正循环回转钻井工艺
1.2.3 气举反循环回转钻井工艺
1.2.4 空气潜孔锤正循环冲击回转钻井工艺
1.2.5 其他钻井工艺介绍
1.2.6 钻井工艺选择
1.3 浅层中低温地热井完井工艺
1.3. 1 完井工艺设计
1.3.2 测井
1.3.3 套管下入
1.3.4 固井与储层保护
1.4 中深层中高温地热钻完井技术
1.4. 1 钻井装备
1.4.2 钻井工艺技术
1.4.3 完井工艺设计
第 2 章 超高温地热钻完井技术
2. 1 超高温地层钻井难点
2.2 钻井工艺
2.2. 1 井身结构设计
2.2.2 循环液体设计
2.2.3 提速工艺设计
2.3 完井工艺
2.4 钻井安全控制
2.4. 1 正常钻进状态下温度控制
2.4.2 井漏情况下温度控制
2.4.3 地层出水情况下温度控制
2.4.4 泡沫与充气钻井技术
2.4.5 装备与工具要求
2.5 超高温地层破岩新技术
2.5. 1 超高温地层破岩钻头
2.5.2 提速新技术
第 3 章 热储层保护与增产技术
3. 1 热储特点与损害因素
3. 1. 1 中浅层高孔渗储层损害因素分析
3. 1.2 中深层碳酸盐岩储层损害因素分析
3. 1.3 超高温地热储层损害因素分析
3.2 储层保护技术
3.2. 1 碎屑岩储层保护技术
3.2.2 碳酸盐储层保护技术
3.2.3 超高温地热储层保护技术
第 4 章 增强型地热钻完井技术
4. 1 水平井、分支井技术
4. 1. 1 水平井技术
4. 1.2 分支井技术
4.2 增强型地热系统完井方式
4.2. 1 两井系统
4.2.2 单井系统
4.2.3 完井结构
4.3 增强型地热系统改造工艺
4.3. 1 直井压裂连通技术
4.3.2 水平井多级压裂技术
4.3.3 降温压裂技术
4.4 气体钻井提速技术
4.4. 1 气体钻井提速适应性评价技术
4.4.2 气体钻井提速工艺技术
4.4.3 贵州铜仁松桃苗王城地热井气体钻井工程实例
第 5 章 地热井固井技术
5. 1 地热井井身结构与套管
5. 1. 1 地热井井身结构
5. 1.2 高温情况下套管强度设计
5. 1.3 套管材质与扣型选择
5.2 地热井水泥技术
5.2. 1 水泥石性能
5.2.2 抗高温水泥浆
5.3 高温地热井固井工艺
5.3. 1 地热井封固要求
5.3.2 固井工艺
第 6 章 高温钻井轨迹测控
6. 1 定向井、水平井轨迹设计
6. 1. 1 平台井组设计
6. 1.2 水平井井眼方向选择
6. 1.3 超高温定向井、水平井轨迹设计要求
6.2 轨迹测量方法与仪器
6.2.1 不同热储测量参数要求
6.2.2 轨迹监测要求
6.3 定向井轨迹控制技术
6.3. 1 直井防斜技术
6.3.2 中高温时轨迹控制技术
6.3.3 超高温井段轨迹控制
6.4 地热井资料录取
6.4. 1 地热井录井
6.4.2 地热井测井
第 7 章 设计 、施工管理与 HSE
7. 1 设计要求
7. 1. 1 钻井设计要求
7. 1.2 完井设计要求
7.2 施工管理要求
7.2. 1 环境管理
7.2.2 技术管理
7.2.3 质量控制
7.3 政府监管
7.4 地热钻完井 HSE 管理特点与要求
7.4. 1 地热钻完井 HSE 管理概念
7.4.2 地热钻井作业 HSE 风险特征
7.4.3 地热钻完井安全生产
7.4.4 地热钻完井劳动保护与医疗保健
7.4.5 地热钻完井环境保护
7.5 地热钻完井 HSE 过程控制
7.5. 1 建设单位 HSE 职责
7.5.2 施工单位 HSE 职责
7.5.3 HSE 管理方法与要求
第 8 章 地热井主要复杂情况与事故
8.1 井漏的预防与处理
8. 1. 1 井漏的原因
8. 1.2 井漏的分类
8. 1.3 井漏的预防
8. 1.4 井漏的处理
8.2 阻卡预防与处理
8.2.1 遇阻
8.2.2 粘吸卡钻
8.2.3 坍塌卡钻
8.2.4 砂桥卡钻
8.2.5 缩径卡钻
8.2.6 键槽卡钻
8.2.7 泥包卡钻
8.2.8 落物卡钻
8.3 钻具事故的预防与处理
第 9 章 钻完井实例
9.1 中浅层低温地热井实例
9. 1. 1 河北沧州肃宁县金恩供热站地热供暖回灌井
9. 1.2 湖南永州舜皇山国家森林公园地热温泉井
9. 1.3 贵州梵净山旅游景区地热温泉井
9.2中深层中高温地热井实例
9.2. 1 北京凤河营地热田首眼深层地热井
9.2.2 西藏阿里朗久地热供暖项目首眼深层地热井
9.3 西藏羊易地热发电项目首眼深层高温地热井实例
9.3. 1 项目简介
9.3.2 钻井地质条件
9.3.3 钻井工艺
9.3.4 完井工艺
9.3.5 放喷试验
9.3.6 成井参数
9.3.7 经验教训总结
9.4 某超高温地热井设计
9.4. 1 基本情况
9.4.2 井身结构与井控设计
9.4.3 钻井程序
9.4.4 附录 A : 泡沫和充气水钻进
9.4.5 附录 B : 定向井井身轨迹
9.4.6 附录 C : 井的测试与环境保护
参考文献
索引
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內容試閱:
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钻完井是勘探与开采地下矿产的重要技术途径,特别是对于人工挖掘难以达到的深部地下流体资源开发来说,运用钻井技术建立地下流体向地面的产出通道是其技术手段。在地热开发方面,钻完井技术的进步、钻完井技术实现的开发效果也将是地热发展的关键环节,并在一定程度上决定了地热可开发的规模与效益。水热型地热开发钻完井技术按温度高低,可以分为中低温地热钻完井技术与高温地热钻完井技术。长期以来,地热钻完井大多数沿用地矿系统钻完井技术或油气钻完井技术,但地热开发有自身的特点,其钻完井技术与地矿系统及油气钻完井技术相比存在显著的差异。本书力图探索这些差异,突出地热钻完井的特点,介绍适用于地热开发的钻完井技术,内容涵盖钻完井不同领域,对于推进地热事业的发展,促进地热钻完井技术进步具有积极的作用。本书内容包括各种不同温度、不同类型的地热钻井技术,套管与固井技术,储层保护技术,钻完井HSE技术,设计与施工管理要求,主要复杂情况与事故预防与处理,以及应用实例等。其中,绪论由查永进、叶宏宇编写;首章为中低温地热钻完井装备与工艺,由叶宏宇、张海林编写;第2章为超高温地热钻完井技术,由查永进、宋先知、杨迎新、查斐等编写;第3章为热储层保护与增产技术,由孙文超、张彦龙、卓鲁斌等编写;第4章为增强型地热钻完井技术,由查永进、祝效华、叶宏宇、查斐等编写;5章为地热井固井技术,由孙文超、王兆会、叶宏宇、张兴国等编写;第6章为高温钻井轨迹测控,由赵彤、邹灵战、查斐、卓鲁斌等编写;第7章为设计、施工管理与HSE,由赵彤、查永进等编写;第8章为地热井主要复杂情况与事故,由查永进、叶宏宇、赵彤等编写;第9章为钻完井实例,由叶宏宇、查永进、苏园、张海林编写。查永进、叶宏宇、赵彤、张培丰、杨忠彦对全书进行了统稿与审稿,庞忠和研究员对全书进行了审定。在本书撰写过程中,中国石油集团工程技术研究院有限公司、北京泰利新能源科技发展有限公司、长城钻探工程公司提供了大量的资料,对编写工作给予了大量的支持,在此向他们表示衷心的感谢!本书编写过程中大量参考了西南石油大学、中国石油大学(北京)的学位论文,在此也向论文作者及其指导教师表示感谢!由于本书是首次编写地热方面钻完井技术的专著,而目前地热钻完井技术在我国也正处于从中低温、中深与浅层向高温、深层发展的前期,因此技术成熟度相对较低,同时限于作者的知识、能力,书中难免存在疏漏与不足之处,敬请同行与读者批评指正。查永进2022年7月于北京
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