鉆井過程中,核心的設(shè)備就是鉆機(jī)。用鐵鍬挖水井和用石油鉆機(jī)打萬(wàn)米井不能同日而語(yǔ),因此價(jià)格也存在很大幅度的不同,耗材及耗能也差距很大,同時(shí),地?zé)徙@井設(shè)備及防護(hù)設(shè)備,隨著地?zé)衢_采技術(shù)進(jìn)步,也在不斷改造更新,新型設(shè)備能夠應(yīng)付復(fù)雜的鉆進(jìn)工程,優(yōu)化成井質(zhì)量,提高地?zé)峋a(chǎn)量和持久性,但相應(yīng)的設(shè)備成本也會(huì)增加。鉆井人力因素
根據(jù)前期勘察的地質(zhì)地?zé)崆闆r的不同,就需要采用更的設(shè)備和更合理的成井工藝, 并需要工作人員能夠根據(jù)鉆進(jìn)狀況,隨時(shí)進(jìn)行應(yīng)對(duì)及處理。這就對(duì)鉆井工程師、鉆井技術(shù)人員以及鉆井施工人員的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)水平的要求相應(yīng)提高了,從而提高地?zé)徙@井的人力成本,進(jìn)而影響地?zé)徙@井價(jià)格。
地?zé)釕?yīng)用因素
地?zé)峋膬r(jià)格,也受規(guī)劃應(yīng)用的影響。用于溫泉旅游區(qū)的地?zé)峋c用于地?zé)峁┡⒌責(zé)岚l(fā)電等中型或大型項(xiàng)目的地?zé)峋趦r(jià)格方面是不同的。因?yàn)槌鏊亢退铚囟炔煌虼怂捎玫脑O(shè)備、前期的地?zé)峥辈旃ぷ骱豌@井工藝的設(shè)計(jì)都會(huì)有所不同,地?zé)峁┡偷責(zé)岚l(fā)電要考慮的因素更多,這些也體現(xiàn)在鉆井價(jià)格上。
區(qū)域開發(fā)因素
地?zé)徙@井的價(jià)格,也受區(qū)域的影響,比如,在石油廢井進(jìn)行地?zé)徙@井,相對(duì)成本價(jià)格會(huì)降低。又或者在某個(gè)已經(jīng)勘察好的地?zé)釁^(qū)域,前期已經(jīng)有他人的地?zé)釡厝?xiàng)目成功。那么在附近地段,隨機(jī)鉆采也可能會(huì)開采出一定量的地下熱水,如果該地區(qū)地質(zhì)及賦存條件同時(shí)很好,那么也有幾萬(wàn)元就能打出地?zé)峋那闆r,但這種情況極不常見,即使能夠順利地打成井,產(chǎn)量與熱量是否能夠持續(xù)都不能確定,這是如同一樣的風(fēng)險(xiǎn)投資。地質(zhì)探井主要用于了解勘探區(qū)有關(guān)地層剖面結(jié)構(gòu)、厚度、埋藏深度以及斷裂構(gòu)造等情況,多用于基本地質(zhì)情況不明、勘探風(fēng)險(xiǎn)很大的地區(qū)。通常采用井徑較小的取心鉆井,能進(jìn)行簡(jiǎn)單的抽水試驗(yàn)。探采結(jié)合井通過地球物理勘探、資料收集和綜合分析,認(rèn)為勘探區(qū)具有地下熱儲(chǔ)的形成條件,但還有某些重要資料有待查明,則布置探采結(jié)合井。探采結(jié)合井是目前采用較多的一種鉆井類型。井徑要求較大,表層套管部分應(yīng)滿足下放潛水泵所需空間。根據(jù)所存在的地質(zhì)問題,可分段取少量巖心。開采井(生產(chǎn)井)是指當(dāng)一個(gè)地區(qū)已發(fā)現(xiàn)了地?zé)崽铮⑶铱刂屏似浞秶诘責(zé)崽锓秶鷥?nèi)按照合理的井距,以開采地?zé)豳Y源為目的的鉆井。由于熱儲(chǔ)層的位置等都比較明確,因此,對(duì)錄井工作的要求低,不需要取心。隨著地?zé)崽锏拈_發(fā),產(chǎn)水層的水位逐漸降低,而回灌井則是將水回灌的熱儲(chǔ)層中,以保持熱儲(chǔ)層的能量和水位,避免水位嚴(yán)重下降時(shí)對(duì)地?zé)崽镩_發(fā)帶來的威脅,回灌井特別適用于熱儲(chǔ)層為封存水或開采量明顯大于自燃補(bǔ)給量的地?zé)崽铩?
地?zé)峋O(shè)計(jì)與施工應(yīng)遵循“探采結(jié)合”的原則,盡力做到使勘探孔轉(zhuǎn)變成供水井,以節(jié)約成本。勘探階段的任務(wù)是:查明熱儲(chǔ)層水文地質(zhì)條件,確定含水層的層位、厚度、埋藏深度;查明巖石成分和巖性結(jié)構(gòu);研究含水層結(jié)構(gòu)等。
利用鉆孔進(jìn)行地下水動(dòng)態(tài)觀測(cè)與監(jiān)測(cè),以了解和預(yù)測(cè)地下水動(dòng)態(tài)變化規(guī)律和趨勢(shì);測(cè)定各含水層的地下水位;確定含水層的水力性質(zhì)及其彼此之間的水力聯(lián)系。
采取巖心、土樣、水樣;測(cè)定巖石的物理性質(zhì)和顆粒組成;測(cè)定地下水的溫度特征、物理性質(zhì)和化學(xué)成分,以及氣體成分等。通過先期鉆探了解地層情況,含水層的埋藏條件、構(gòu)造等。這類鉆孔采用常規(guī)口徑取心鉆進(jìn),其質(zhì)量按巖心鉆探六項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)控制,即巖心采取率、鉆孔彎曲度、校正孔深、簡(jiǎn)易水文觀測(cè)、封孔及鉆探原始記錄和技術(shù)檔案均應(yīng)符合要求。
除此之外,還需取得地下水位、水量、水質(zhì)、水溫以及其他水文地質(zhì)資料,為此需進(jìn)行先期抽水試驗(yàn)等。勘探孔在滿足熱儲(chǔ)層的水文地質(zhì)勘探目的后,應(yīng)根據(jù)用戶要求進(jìn)行擴(kuò)孔成井。
地?zé)峋@探的特點(diǎn)概括為以下幾點(diǎn):
地層復(fù)雜。地?zé)峋@探大多在第四紀(jì)的卵礫層、砂層、黏土層或巖層裂隙中鉆井,這些地層給鉆探工作帶來的問題是坍塌、漏失和不易取心等,故在巖心鉆探中稱為“復(fù)雜地層”,即事故多,效率低。目標(biāo)水層不允許灌漿封孔或嚴(yán)格意義的堵漏,鉆進(jìn)和采心都比較困難。
鉆孔結(jié)構(gòu)復(fù)雜。由于要獲得分層的水文地質(zhì)資料或針對(duì)不同目標(biāo)貯熱層,就要求隔斷各含水層之間的水力聯(lián)系。因此,下入套管的層次多,鉆孔直徑大,止水要求嚴(yán)格,井身結(jié)構(gòu)復(fù)雜。
鉆進(jìn)方法多。由于地層復(fù)雜,即使在一個(gè)鉆孔中,往往會(huì)遇到迥然不同的地層。因此,鉆井工藝多種多樣,如反循環(huán)鉆井法、空氣鉆進(jìn)法、潛孔錘鉆進(jìn)法和沖擊鉆進(jìn)法等。
設(shè)備形式多。由于鉆井工藝方法多,要求鉆進(jìn)設(shè)備與之相適應(yīng)。因此,當(dāng)前地?zé)峋@探所用的設(shè)備類型繁多。
勞動(dòng)強(qiáng)度大。由于孔徑較大,破碎巖屑多,取心工作量雖然地質(zhì)勘探孔少,但換鉆具、清渣洗井等工作都是勞動(dòng)強(qiáng)度較大的作業(yè)。為保護(hù)地?zé)豳Y源的永續(xù)利用,根據(jù)上級(jí)要求,我縣所有地?zé)峋繉?shí)施回灌。按照工作部署,10月底要完成縣城區(qū)內(nèi)地?zé)峋毓嘣O(shè)備安裝,11月初試運(yùn)行。但由于回灌設(shè)備安裝技術(shù)較復(fù)雜等原因,導(dǎo)致部分地?zé)峋窗雌谕瓿稍O(shè)備安裝,這是未能提前供暖的主要原因。
A.地?zé)峋┡窃鯓舆\(yùn)作的?
地?zé)峋┡且环N深層地?zé)崴┡谶M(jìn)行地?zé)峥辈欤_定地下地?zé)岬刭|(zhì)狀況后,進(jìn)行深層的溫泉鉆井,一般鉆井深度從一千多米到兩千多米不等,將地下熱水資源通過地?zé)峋艿纻鬏數(shù)降厣希瑢⒌責(zé)崴腿牍┡到y(tǒng),或通過熱交換器,將熱轉(zhuǎn)換給供熱系統(tǒng)后進(jìn)行供暖,為建筑物提供所需要的溫度。
B.地?zé)峋┡惺裁春锰帲?
我國(guó)地?zé)崴Y源儲(chǔ)備豐富,在很多省份地區(qū)都具備地?zé)峋┡臈l件,如果能夠加以充分利用將能夠替代一些不可再生能源,達(dá)到節(jié)能的目的。地?zé)崮苡质且环N清潔能源,利用它進(jìn)行供暖,不會(huì)造成碳排放,不會(huì)造成大氣污染,多余的熱量也不會(huì)影響城市小范圍氣候,這是一種非常環(huán)保的綠色能源。
此外,地?zé)峋┡c其他形式的新能源供暖比起來,它不需要轉(zhuǎn)化成電能,減少了步驟,更加便利,并且提高能效利用率,它也不受氣候和時(shí)間段影響,供暖效果易于控制。地?zé)峋┡臒崃縼碓从诖蟮叵碌臒崃搅鳎绻軌蚝侠黹_采,不超過地?zé)豳Y源的自然補(bǔ)償量,地?zé)峋┡且环N能夠持續(xù)利用的可再生能源供暖。
C.怎樣做好地?zé)峋┡?
(1)做好地?zé)峥辈焓腔A(chǔ)
地?zé)峋┡镜氖且械責(zé)崴Y源,而地?zé)崴⒉皇请S處都有的,這就需要進(jìn)行地?zé)峥辈欤ㄟ^地?zé)豳Y源數(shù)據(jù)庫(kù)掌握地區(qū)地?zé)岱植家?guī)律,再經(jīng)過實(shí)地踏勘得出各種數(shù)據(jù)和材料,據(jù)此判定地?zé)豳Y源的成礦條件和賦存情況,進(jìn)而分析地下熱水的儲(chǔ)量和位置。此外,地?zé)徙@井本身全程與巖層打交道,除了調(diào)查地下水熱狀況,也要對(duì)巖性和巖層分布狀況進(jìn)行分析,擬定開發(fā)建議。
(2)嚴(yán)格地?zé)徙@井工程規(guī)范與管理
由于地?zé)徙@井的特殊性和復(fù)雜性,地?zé)峋┡捌诠ぷ髦校責(zé)徙@井是耗時(shí)長(zhǎng),耗資多,耗力大的一個(gè)工程階段,因此,在進(jìn)行地?zé)徙@井前,要擬定合理的地?zé)徙@井工藝和設(shè)計(jì)方案,采用相應(yīng)的技術(shù)設(shè)備,根據(jù)本身開發(fā)的條件和地?zé)峋┡囊螅纬捎袀?cè)重的施工方案。
在進(jìn)行地?zé)峋┕r(shí),嚴(yán)格執(zhí)行工程規(guī)范,并采用全局化的工程管理,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),對(duì)異常狀況進(jìn)行及時(shí)處理,規(guī)避各種地質(zhì)和工程風(fēng)險(xiǎn),一方面提高成井率,另一方面,控制出水量,確保與地下熱水補(bǔ)給達(dá)到平衡,使地?zé)峋┡?xiàng)目更加長(zhǎng)久地持續(xù)下去。
(3)利用期間的維護(hù)與回灌
地?zé)峋┡那鞍攵危琴Y源開發(fā),后半段是資源利用,但使這兩者緊密溝通起來的,是地?zé)崴6責(zé)崴哂懈鞣N性質(zhì),攜帶著各種化學(xué)物質(zhì),長(zhǎng)年利用造成結(jié)垢是不可避免的。此外,地?zé)峋旧淼匿P蝕由于其設(shè)備的性質(zhì)也是普遍存在的,因此,除垢防腐工作,是地?zé)峋┡笃诶眠^程中需要定期關(guān)注的重要工作,需要進(jìn)行合理的規(guī)劃和管理。可以提高地?zé)豳Y源利用率、減少?gòu)U氣熱水對(duì)于環(huán)境的污染,同時(shí)維持地?zé)豳Y源的可持續(xù)利用。回灌有很多種模式,可以根據(jù)地質(zhì)條件和具體的經(jīng)濟(jì)狀況采用不同的回灌措施,達(dá)到地區(qū)地下資源的水熱均衡,確保地?zé)峋┡?xiàng)目的長(zhǎng)久效益。將選好的礫料投入濾水管與井壁之間的環(huán)狀間隙中,這一工序稱為填礫。一般適合于淺井。填礫的目的是在濾水管與井壁之間形成人工過濾層。此人工過濾層可以增大濾水管四周的孔隙率和透水性,減小進(jìn)水時(shí)的水頭損失,以增加單井出水量。同時(shí),可以起濾水擋砂作用,以防止含水層中的細(xì)小砂粒涌進(jìn)濾水管內(nèi)。因此,可以延長(zhǎng)水井的使用壽命。
深井填礫主要弊端有:為填礫而增加鉆井口徑,鉆井成本增加;投礫過程中很容易造成礫料的分選,即:相對(duì)粗的顆粒先沉入井底,較細(xì)的顆粒則懸浮在上部,使地層與礫料顆粒配不合理而導(dǎo)致涌砂,特別是較深的地?zé)峋?由于礫料下沉?xí)r間長(zhǎng),分選的層次更嚴(yán)重;投礫過程中,很容易導(dǎo)致不穩(wěn)定地層坍塌,而使礫料不到位或者礫料泥皮混在一起充填在井管外圍,造成洗井困難,甚至嚴(yán)重影響單井出水量;井斜或下管彎曲時(shí),圍填礫料很難保證其厚度的均勻性;石英含量較低的礫料,容易造成膠結(jié),終影響出水量。