DZ/T 0330-2019 砂岩热储地热尾水回灌技术规程.pdf

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标准编号:DZ/T 0330-2019
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DZ/T 0330-2019 砂岩热储地热尾水回灌技术规程.pdf

2)砂粒级配,用不均匀系数(C,C=d60/d10)判定,见表2。 注1:d6o为热储层砂、土试样筛分中能通过网眼的颗粒,其累计质量占试样总质量的60%时的最大颗粒直 注2:d1。为热储层砂、土试样筛分中能通过网眼的颗粒,其累计质量占试样总质量的10%时的最大颗粒直

表2回灌热储层砂粒级配判定

沉积环境的勘查,应满足下列要求: 达到可行性勘查阶段以上的地区XB/T 509-2019 硫化镧铈,应进行回灌热储层沉积环境、分布特征、矿物组分、颗粒形态 (颗粒大小及组分含量、分选性、磨圆度、胶结状态)、平面及垂向的演化规律、成岩作用及杂基的 勘查研究; b)未达到可行性勘查阶段以上的地区,宜开展地热地质勘查和施工探采结合井工作,

流体特征的勘查,应满足下列要求: a 应进行水质全分析、同位素分析,分析项目按GB/T11615执行,确定地热流体水化学性质及补 给条件、年龄、更新速度等; b 应进行悬浮物测试,确定其物理成分; c)进行水位、水温监测,确定回灌热储层的流场及温度场特征,

5.2回灌目的段的确定

5.2.1回灌目的段应选择与开采并对应的热储层、段 5.2.2回灌目的段应选择颗粒粗、级配好的砂岩热储层、段,并应根据其孔隙度、渗透率和单层厚度再进 行选取和可回灌性判定。砂岩段的可选性及可回灌性判定依据如下:

表3根据孔隙度选取砂岩段及可回灌性判定

) 根据渗透率(k)进行砂岩段选取和可回灌性判定,见表4。

表4根据渗透率选取砂岩段及可回灌性判定

)根据单层厚度(h)进行砂岩段选取和可回灌性判定,见表5。

)根据单层厚度(h)进行砂岩段选取和可回灌性判定,见表5。

表5根据单层厚度选取砂岩段及可回灌性判定

5.2.3回灌目的段的选择,应满足下列要求

5. 3. 1设计要求

5.3.1.1设计应由地质、钻探技术人员共同编制,施工单位技术负责审核后提交任务来源单位,经评审 和审批后,方可实施, 5.3.1.2设计的内容应符合国家、行业及地方有关地热尾水回灌的要求和规定。 5.3.1.3井身结构应满足钻井、回灌、回扬及获取水文地质参数的需要。 5.3.1.4钻井工艺选择应有利于保护热储层、避免或减少对热储层的污染。 5.3.1.5设计与实际情况不符时,应及时变更设计并报批

5. 3. 2. 1前言

53.2.1.1工程概况

项目来源、钻井编号、钻井类型、井口坐标、设计井深、设计回灌目的层、钻井目的及任务;交通位置

气象、周边环境情况等

5.3.2.1.2设计编写的依据

项目任务书(合同)、相关标准及规范、相关技术成果及资料等

5.3.2.2设计并地热地质条件

5.3.2.3合理采灌井距

、含水层单层厚度,以及回灌量、回灌尾水温度、回灌时间 因素,采用解析法或数值模拟法计算确定,参见附录A

5.3.2.4钻井设备及场地布设

场地面积,通水、通电、通路措施,场地平整;钻井 建、设备安装及钻前准备

5.3.2.5回灌并钻质量

2.5.1地质录并:岩芯录井、岩屑录并、泥浆录井、钻时录井;综合测井、抽水试验、回灌试验等。 2.5.2成井质量:钻井液要求,过滤器类型、长度及质量要求,洗井要求等,

6回灌井钻井技术设计与施工

6.1回灌井钻井技术设计

6. 1.1 并身结构

6.1.1.1大口径填砾井井身结构

大口径填砾并并身结构参见附录B,应满足下列要求: a)泵室段,孔径不小于550mm,管径不小于273.1mm,长度不小于300m; b)井壁段,孔径不小于400mm,管径不小于177.8mm,长度根据实际需求确定; c)滤水段,孔径不小于400mm,管径不小于177.8mm,长度根据回灌目的层条件确定 d)应保持合理的孔管环状间隙.若套管有重叠,重叠段应大于30m。

6.1.1.2固并射孔并并身结构

固井射孔井井身结构参见附录C,应满足下列要求: a)泵室段,孔径不小于444.5mm,管径不小于339.7mm,长度不小于300m; b)井壁段,孔径不小于311.2mm,管径不小于244.5mm,长度根据实际需求确定; c)滤水段,孔径不小于311.2mm,管径不小于244.5mm,长度根据回灌目的层条件确定 d)应保持合理的孔管环状间隙,若套管有重叠,重叠段应大于30m。

[6. 1. 2钻并工艺

钻井工艺应满足下列要求:

a)各并段钻并方法、钻头类型、钻具组合、钻进参数和技术要求;取芯井段与取芯方法,取芯钻 配备、使用及操作要求,按DZ/T0260执行。 受场地条件限制,采灌井距小于合理井距时,应采用定向钻井工艺;回灌目的层砂岩层垂向 满足5.2.3e)时,宜采用定向钻井工艺。定向钻井按DZ/T0260执行,井身结构参见附录

6.1.3.1热储温度条件

应根据热储层的温度选择适宜的钻井液: a)小于90℃的低温地热井,一般选用膨润土低固相钻井液; b)90℃~150℃的中温地热井,一般采用膨润土、高岭土或海泡土及其混合土配浆,采用铬褐煤 丙烯酸盐、特种树脂等处理剂处理并加温石棉; c)大于150℃的高温地热井,主要用海泡土配浆,采用铬褐煤、丙烯酸盐、特种树脂和温石棉进行 处理,

6. 1. 3. 2 地层条件

应根据地层的条件选择适宜的钻井液: a)地层稳定时,可选用清水、无固相钻井液; b)地层松散、破碎时,应适当提高钻进液的黏度和切力,选用高密度优质钻井液; c)在易水化膨胀塌的地层钻进时,应使用失水量低的钻井液,宜选用钾基钻井液、钙处理钻井液 等具有较强抑制性能的钻井液

[6. 1.3.3水源条件

在缺水地区施工时,应选用节水钻井液。

6.1.4成井工艺的选取原贝

6.1.4.1大口径填砾工艺

6. 1. 4. 2 固并射孔工艺

DZ/T0330—2019

e)成井深度宜大于2000m

)成井深度宜大于200

6. 1. 5其他要求

事故预防措施、抽水试验、并口装置和钻并交付、安全技术措施、施工组织与进度计划、工程预算等内 容,按DZ/T0260执行

6. 2施工工艺及要求

应进行测井工作,并符合以下要求: a)测井前应保持钻井液性能良好,保持井壁稳定,井底干净; b)常用测井项目包括:双感应一八侧向、视电阻率、自然电位、自然伽马、声波时差、声波幅度、井 温、井径及井斜; c)提升(或下放)测井时要缓慢勾速,提升(或下放)速度小于0.25m/s.

6.2.3.1测井之后进行破壁,破壁结束后,可利用井内原钻具进行排渣和冲孔换浆。 6.2.3.2较稳定地层换浆,钻井液黏度控制在15Pa·s~20Pa·s之间,密度小于1.15g/cm²;稳定性 较差地层换浆,钻井液黏度控制在20Pa·s~25Pa·s之间、密度控制在1.15g/cm²~1.20g/cm 之间。

应符合石油套管标准。 5.2.4.2根据测井及解译结果,确定目的热储层及滤水管的深度及长度,要求滤水管与主要砂层的对准 率达到90%以上。 6.2.4.3下管前应校正孔深。 6.2.4.4全井下管时,应在底部设30m50m沉淀管。 6.2.4.5井管下放速度不宜过快,不稳定地层应小于0.3m/s。

6.2.4.3下管前应校正孔深

6.2.4.4全井下管时,应在底部设30m50m沉淀管。

6. 2. 5. 1砾料质量要求

砾料的质量应满足下列要求

)科应选择石央含量60% 圆度好的砂砾; )在标准土酸(3%HF+12%HCI)中,砾石的溶解质量分数不应超过1%

6. 2. 5. 2砾料砾径

砾料砾径的选择应符合下列要求: a)对回灌含水层进行颗粒分析,确定含水层的粒度中值(即d5o); b)所填砾料规格应为D5o=(6~8)dso。 注:Ds为砾料筛分中能通过网眼的颗粒,其累计质量占试样总质量的50%时的最大颗粒直径;d5e为回灌目的层砂样 筛分中能通过网眼的颗粒,其累计质量占试样总质量的50%时的最大颗粒直径

6.2.5.3填砾厚度及高度

填砾的厚度及高度应符合下列要求: a)填砾厚度应大于12D50,一般控制在75mm150mm之间; b)填砾高度应高出滤水管顶界面30m50m。

6.2.5.4填砾的方法

6.2.5.4.1大口径填砾工艺在下管后,填砾前,应进行二次换浆,直至钻井液黏度不大于18Pa·s,遇孔 壁不稳定地层时,钻井液黏度可适当提高。

稳定地层时,钻井液黏度可适当提高。 5.4.2常用填砾方法为: a)动水填砾,井管底、井管口密封,冲洗液从井管返到环隙,从环隙返到地面,冲洗液黏度达 18Pa·s、密度达1.05g/cm3左右时,将砾料从环隙均匀填人,一般填入速度为3m"/h~ 6m"/h。填砾过程中注意返水量、泵压及冲洗液黏度的变化。当砾料超过最上部滤水管时,压 力达到最大值,应注意调整冲洗液黏度。 b) 静水填砾,将砾料从环隙均匀投入,利用砾料密度大于冲洗液的性质,将冲洗液从井管内压出, 通过导管将溢出的冲洗液导人环隙内,应保持环隙冲洗液面与地面基本持平,若环隙冲洗液面 下降,应从泥浆池抽取冲洗液进行补充,投砾速度控制在10m"/h~15m*/h之间为宜。 抽水填砾,将砾料从环隙均匀投入,利用潜水泵从井管内抽水,将抽出的冲洗液导入环隙内,应 保持环冲洗液面与地面 ~20m/h之间为宜。

6.2.5.4.2常用填砾方法为:

6. 2. 6止水及方法

2.6.1大口径填砾工艺地热井砾料底部宜用橡胶止水,砾料顶部宜用黏土止水或水泥固井止水 或固井射孔工艺井,应采用水泥固井止水

6.2.6.2常用止水方法为

a 黏土止水,可选用直径为15mm~30mm的半干黏土球止水,止水厚度大于或等于50m; b) 橡胶止水,止水位置应在泥岩密实井段,安装橡胶伞2组~4组; C 固井止水,表层套管固井时,水泥浆返至地表;技术套管固井时,水泥浆返高应不低于400m,套 管重叠段用水泥封固严密;水泥标号不宜小于P·O42.5;回灌目的层固井时,宜采用G级油井 水泥

固井应符合下列要求: a)固井前应做好水泥浆稠化时间试验,确保施工质量和固井安全:固井段内井管应安装扶正器,保

证井管居中。 6) 固井前应循环钻井液不少于2个循环周。 C 注水泥浆前应泵人2m3~3m²清水作为隔离液。 d 注水泥浆过程中,应随时监控水泥浆密度和泵压变化;水泥浆密度一般控制在1.60g/cm"~ 1.85g/cm3之间。 e) G级油井水泥候凝时间大于或等于48h,矿渣硅酸盐水泥候凝时间大于或等于72h。 f)固井结束后,应及时清洗有关设备和工具

5.2.9.1应根据地热井类型、成井工艺、地热地质条件等确定洗井方法和洗井时间, 6.2.9.2常用以下洗井方法:活塞洗井、潜水泵抽水洗井、焦磷酸钠洗井(质量浓度0.6%~1%、井内浸 泡4h8h)、高压喷射洗井、空压机气举洗井等。宜采用多种洗井方法联合洗井: a)大口径填砾工艺成井宜采用活塞洗井、潜水泵抽水洗井或空压机气举洗井; b)固井射孔工艺成井宜采用空压机气举洗井和潜水泵抽水洗井; c)洗井至水清砂净,涌水量和水温无明显变化后做抽水试验,

6. 2 10抽水试验

抽水试验按GB/T11615执行。

6. 2. 11水质测试

7地面回灌系统设计与安装

7.1地面回灌系统设计

1.1地面回灌系统选择应依据地热尾水的流量、温度、水质确定,过滤精度应依据地热尾水颗粒物、悬

物的颗粒直径和各级别的含量确定。 1.2地面回灌系统应包括井口装置、回灌管道、过滤器(除砂器、粗过滤器、精过滤器)、排气罐、 回扬泵及监测、计量等设备(设施),安装流程参见附录F。 1.3回灌设备的安装应依据设计施工。

7.2地面回灌系统安装要求

7. 2. 1 回灌并并口装置

7.2.1.1回灌井井口装置应进行加固、密闭,回灌水管、测管、仪表、阀门等应采取耐腐蚀措施和密封连 接方式。 7.2.1.2在回灌井井口宜安装氮气保护设施隔绝氧气,充氮装置应设有压力自动调节控制系统

7. 2. 2 回灌管道

.2.2.1地面回灌系统采用的管材和管件应符合相关标准的技术要求,且满足回灌系统工作压力的 要求。 7.2.2.2地面回灌系统的输送管径应根据地热尾水输送量确定,一般不宜小于Φ150mm 7.2.2.3地面回灌系统的管件材质应根据地热尾水的水温、水质选定,且满足耐腐蚀和安装连接方便的 要求,应符合下列规定: a)地热尾水具有腐蚀性时,应选用玻璃钢管、碳钢管材或不锈钢钢管; b)地热尾水无腐蚀性时,可选用防腐处理的无缝石油钢管或碳钢管材; C)地热尾水温度高于当地平均气温时,不应选用PE管材

2.3.1回灌地热尾水应先经过除砂器进行处理。选用的除砂器应符合下列规定: a) 对地热流体中,直径大于0.075mm的固体颗粒的整体除砂效率应不小于90%; b 应满足排砂方便、温度降低少、水头损失小、地热流体不与空气接触等要求; ) 进水口直径宜大于或等于出水口直径,最高使用压力不大于1MPa; d 外露金属面喷涂防锈底漆和面漆,内衬玻璃钢厚度不小于1.5mm或静电喷涂环氧树脂厚度大 于0.2mm。 2.3.2 除砂后的地热尾水应经过粗、精两级或多级过滤设备处理,粗、精过滤器设备应符合下列规定: a 粗过滤器过滤精度应达到30μm50μm,精过滤器过滤精度应达到1μm~3μm,泥质含量较 高时,宜在粗过滤装置前加装排污器。 b) 粗、精过滤设备应由单个或多个过滤器组成,精度相同的过滤器采用并联方式连接,精度不同的 过滤器采用串联方式连接,粗、精过滤设备宜一用一备。 C 应根据回灌水量确定单个过滤器过滤量和过滤器数量,过滤器整体外壳承受压力应高于回灌系 统最大工作压力。 d) 每个过滤器应配有精确度等级达到1.0级的差压变送器,或在过滤器进、出水两端分别安装精 度为0.01MPa的表盘式压力监测仪。 滤芯材料耐温性能高于地热尾水最高温度;过滤精度应满足系统所需精度要求;应满足可反冲 洗或更换要求。 f) 当过滤装置两端的压差达到50kPa~60kPa时,应进行反冲洗或更换滤芯。 R 反冲洗应采用大水量清洗,具体水量宜根据过滤装置的过水能力确定,反冲洗的持续时间不少

7.2.3.1回灌地热尾水应先经过除砂器进行处理。选用的除砂器应符合下列规定: a) 对地热流体中,直径大于0.075mm的固体颗粒的整体除砂效率应不小于90%; 应满足排砂方便、温度降低少、水头损失小、地热流体不与空气接触等要求; 进水口直径宜大于或等于出水口直径,最高使用压力不大于1MPa; d 外露金属面喷涂防锈底漆和面漆,内衬玻璃钢厚度不小于1.5mm或静电喷涂环氧树脂厚度大 于0.2mm。 7.2.3.2 除砂后的地热尾水应经过粗、精两级或多级过滤设备处理,粗、精过滤器设备应符合下列规定: 粗过滤器过滤精度应达到30μm50μm,精过滤器过滤精度应达到1um~3μm,泥质含量较 高时,宜在粗过滤装置前加装排污器。 粗、精过滤设备应由单个或多个过滤器组成,精度相同的过滤器采用并联方式连接,精度不同的 过滤器采用串联方式连接,粗、精过滤设备宜一用一备。 C 应根据回灌水量确定单个过滤器过滤量和过滤器数量,过滤器整体外壳承受压力应高于回灌系 统最大工作压力。 d 每个过滤器应配有精确度等级达到1.0级的差压变送器,或在过滤器进、出水两端分别安装精 度为0.01MPa的表盘式压力监测仪。 e) 滤芯材料耐温性能高于地热尾水最高温度;过滤精度应满足系统所需精度要求;应满足可反冲 洗或更换要求。 f) 当过滤装置两端的压差达到50kPa~60kPa时,应进行反冲洗或更换滤芯。 反冲洗应采用大水量清洗,具体水量宜根据过滤装置的过水能力确定,反冲洗的持续时间不少

回灌系统应安装排气设备,排气设备应符合下列规定: a)回灌系统中的排气装置应安装在回灌加压泵之前; b)排气装置的罐体顶部应设置自动排气阀,排气点应设在排气罐的最高点; 应通过排气管道将释放出的气体排出设备间,若气体具有易燃易爆性或有毒性,应按《危险化学 品安全管理条例》及相关国家标准、行业标准进行处理; 1 排气罐的进出水口应安装在排气罐的最低点,排气罐的容积不小于1m"; e)排气罐体容许的工 于回灌系统的最大工作压力。

回灌系统应安装加压泵,加压泵应符合下列规定: a)加压泵应安装在排气罐的排水端; b)加压泵宜选用可变频的管道泵; c)加压泵的规格、型号应根据回灌压力和回灌 十安装要求

回灌系统应安装回扬泵,回扬泵应符合下列规定: a)选择带有抽灌转换装置的潜水泵; b)根据抽水试验最大出水量选择适宜的潜水泵,泵头下人深度应大于抽水试验最大降深5m~10m c)潜水泵和泵管应经过防腐防垢处理,确保无锈、无腐蚀,测管畅通

开采泵、回扬泵、加压泵应用变频器来控制,变频器应符合下列规定: a 变频器的功率宜大于控制设备的额定功率; b) 变频器的工作功率宜为额定功率的60%~80%; 变频器与所控制设备的距离宜小于100m; d 变频器应安装在通风条件好的室内场地;如果需露天安放,变频器外壳应具有防水功能

回灌前应进行回灌试验,确定目的热储层可回灌性

第级流量试验应在定水温条件下进行,控制灌入 (流量,确定该并的可回灌性,试验方法如下: a)以20m²/h的回灌流量梯度增量进行回灌,水位每级应稳定48h。 b)最大自然回灌量以回灌井水位距井口不小于10m,稳定时间应大于120h为准

梯级温度试验应在定流量回灌条件下进行,通过调节温度DB35T 740-2007 福建省农村公路工程建设标准,确定温度对回灌的影响,试验方法如下

a)原水温度回灌试 b)35℃(模拟地板辐射供暖尾水温度试验)时,水位应稳定48h; c)25℃(模拟热泵利用供暖尾水温度试验)时,水位应稳定48h。 注:在易堵塞地区(回灌目的层泥质含量较高的地区),每个试验阶段结束后应进行回扬,直至水清砂净。

、水量数据记录,并进行相应的分析对比 1.2应通过回灌管进行回灌,回灌管应保持密封,浸入水中深度应大于5m。 1.3瞬时回灌率应不低于80%

QSY GD0167-2011 长输管道维抢修设备机具技术规范9. 2. 2加压回灌

加压回灌应先排出井筒内的气体,并应符合下列要求: a)加压回灌前观测、记录好流量表起始读数、回灌井水位、压力等原始数据; b 当管网余压不足时开启加压泵进行加压回灌,压力从小到大逐渐增加,直至回灌量正常; 加压回灌时回灌系统应通畅,井口压力无明显、快速上升,加压管道无异响、泄漏、变形等异常现 象,确保人员与设备安全; d) 记录加压回灌量(瞬时回灌量和累计回灌量)、水温、井口管道压力表读数,确保数据记录准确 完整; e) 当井口压力达到加压回灌设计值时,应停止加压回灌,待井口压力减小到0时,再进行检查 维护

9.3. 1—般情况处理

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