DB13/T 2571-2017 地热井施工技术规程

ICS27

F15

DB13

河北省地方标准

DB13/T2571—2017

地热井施工技术规程

Technicalspecificationforgeothermalwellconstruction

2017-09-06发布2017-10-06实施

河北省质量技术监督局发布

DB13/T2571—2017

目次

前言.................................................................................II

1范围................................................................................1

2规范性引用文件......................................................................1

3术语与定义..........................................................................1

4总则................................................................................2

5地热井类型和井身结构................................................................2

6地热钻井施工设计....................................................................3

7钻井设备选择与安装..................................................................4

8钻进工艺............................................................................6

9钻井液.............................................................................20

10成井工艺..........................................................................23

11地热井完井产能测试................................................................28

12井内事故的预防和处理..............................................................28

13安全、健康与环保..................................................................33

14工程质量验收与评定、完井报告与资料归档............................................37

附录A（资料性附录）常用钻杆基本参数及尺寸......................................39

附录B（资料性附录）常用钻铤型号及主要参数......................................40

附录C（资料性附录）三牙轮钻头型号表............................................41

附录D（资料性附录）钻井液处理剂................................................42

附录E（资料性附录）地热井常用井管选择..........................................46

附录F（资料性附录）钻具卡点深度计算............................................48

附录G（规范性附录）地热井完井报告编写提纲......................................50

参考文献.............................................................................52

I

DB13/T2571—2017

前言

本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。

本标准由河北省国土资源厅提出并归口。

本标准起草单位：河北省地热资源开发研究所。

本标准主要起草人：李砚智、刘文新、崔振江、张长茂、刘云峰、张平、李志军、李子杲、刘福

东、齐恭、宋少辉、李兴权、徐忠立、鲍石磊、程松涛、范少华。

II

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地热井施工技术规程

1范围

本标准规定了地热钻井施工的地热井类型和井身结构、地热钻井施工设计、钻井设备选择与安装、

钻井工艺、钻井液、成井工艺、完井产能测试、井内事故预防和处理、安全、健康与环保以及工程质

量验收与评定、完井报告与资料归档等技术要求。

本标准适用于河北省境内的地热钻井设计、施工和管理工作。

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。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，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

GB/T11615地热资源地质勘查规范

GB50194建设工程施工现场供用电安全规范

AQ2004-2005地质勘探安全规程

DZ/T0148-2014水文水井地质钻探规程

SY/T5216-2010常规取心工具

SY/T5964-2006钻井井控装置组合配套安装调试与维护

SY/T6057塔型井架拆装与整体运移作业规程

SY/T6202钻井井场油、水、电及供暖系统安装技术要求

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

以勘探或开发利用地热资源为目的的钻探工作。

3.1

井管wellcasing

井壁管、滤水管和沉淀管的总称。

3.2

滤水管screenpipe

位于开采段，起滤水、挡砂和护壁作用的井管。

3.3

1

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取心钻进coredrilling

以采取圆柱状岩矿心为目的的钻进方法和过程。

3.4

填砾gravelpacking

将一定级配的砾料填入滤水管与井壁之间环状间隙中的工序。

3.5

洗井wellflushing

清除井管内外岩屑和泥砂，疏通含水层通道的工序。

3.6

固井wellcementing

在井壁和套管之间注入水泥浆使之固结封闭的工序。

3.7

钻井液drillingfluid

钻井中用于携带钻屑、维护井壁、冷却钻具等目的的介质。

3.8

地热回灌geothermalreinjection

为保持热储压力、充分利用能源和减少地热流体直接排放对环境的污染，对经过利用（降低了温

度）的地热流体通过地热井重新注回热储，也可利用其它清洁水源进行回灌。

4总则

4.1目的和任务

规范施工中的技术及管理工作，制定相应的质量要求；通过科学规范的施工，提高钻进效率和成

井质量、延长地热井的使用寿命并获取真实、准确、完整的地热地质资料，从而提升河北省地热井施

工的整体水平。

4.2基本要求

4.2.1按照探采结合、采灌结合的原则进行地热井的设计与施工。

4.2.2施工中应取全、取准各项原始资料，施工结束后提交完整、真实、齐全的各项地质资料。

4.2.3施工中应满足法律、法规对环境及安全的基本要求。

4.2.4地热井施工应遵照先设计、后施工的原则，施工设计应经过审查批准后才能实施。

5地热井类型和井身结构

5.1地热井类型

2

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5.1.1按照施工的目的分为：勘查井、探采结合井、开采井及回灌井。

5.1.2按照成井工艺分为：孔隙型热储填砾成井、孔隙型热储不填砾成井、孔隙型热储固井射孔成井、

基岩裸眼成井、基岩滤水管成井。

5.1.3按照井眼轨迹分为：直井、定向井。

5.2地热井井身结构

5.2.1井身结构要素

各开次井径、深度、套管直径、套管下深及重叠要求，定向轨道，井壁管及滤水管下入位置、滤

水管孔隙率和缠丝间距、基岩裸眼段深度，固井水泥返高、戴帽要求，填砾位置、止水位置及方法，

射孔位置等。

5.2.2地热井常见井身结构

参见10.1、10.2。

6地热钻井施工设计

6.1设计依据

地热井设计依据主要是：项目任务书/合同，相关规范及标准，区域地质概况和地热地质条件，地

理、环境及经济情况，技术指标、质量要求等。

6.2设计基本要求

6.2.1钻井设计以开发和利用地热资源及取得地热地质资料为目的。

6.2.2按照安全化、标准化、科学化、经济化的原则，采用先进成熟的适用技术，由地质和钻探技术

人员共同编制施工设计。

6.2.3施工设计应经过审查批准后，方可进行施工。

6.2.4施工过程中发现实际情况与设计不一致时，应及时进行设计变更并报批。

6.3设计内容

6.3.1工程概况

包括工程位置，自然地理、交通和环境情况，工程性质，钻井类型，设计井深等。

6.3.2钻井地质设计内容

包括区域地质概况，地热地质条件，钻遇地层，完钻层位，录井要求，测井要求，完井产能测试，

资料提交要求等。

6.3.3钻井施工设计内容

包括井身结构，场地布设，钻井设备与安装，钻具组合，钻头选型和钻进参数，钻井液，固井设

计，新技术、新材料和新工艺，重点井段施工技术要求，成井工艺，质量保证措施，施工进度安排，

材料计划和费用预算，劳动力计划，职业健康、安全与环保。

3

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7钻井设备选择与安装

7.1设备选择

7.1.1钻机选择

地热井钻机的选择主要依据地质情况、井深、井身结构、钻进工艺方法等条件，类型主要为水文

水井钻机、石油钻机，选择的原则为最大提升载荷不能超过钻机最大钩载的80%。

7.1.2钻塔选择

根据钻机类型、井深、井身结构、钻具型号、施工条件、井控要求等选择井架和平台，常用钻塔

类型有“A”型塔、“K”型塔、“门”型塔、桅杆及四脚塔等。

7.1.3泥浆泵选择

根据钻机类型、钻井工艺方法所需的泵压和泵量、选择泥浆泵，直井全面钻进要求泥浆泵排量≥

1000L/min。定向井施工应根据井下动力钻具性能要求选择泥浆泵型号及性能。

7.1.4动力设备选择

根据钻机、泥浆泵、其它辅助设备所需功率、施工条件等选择电动机、柴油机或发电机。

7.1.5空压机选择

根据洗井和气举反循环钻进施工的井深、井径、动水位深度等因素，选择空压机型号及性能。

7.1.6固控设备选择

根据泥浆泵排量、施工条件和钻井工艺对钻井液性能的要求等选择固控系统和固控设备，固控设

备有振动筛、砂泵、除砂器、除泥器和离心机。

7.1.7防喷器选择

根据井口压力及井口套管尺寸选择，其安全压力应大于预测井口压力的1.5倍。施工含油气地层，

高温、高压热储层，应安装防喷器。

7.2井场面积要求

7.2.1满足钻塔起落、绷绳埋设、钻机、泥浆泵、动力设备等安装要求，车辆出入、停放要求。

7.2.2满足泥浆循环、净化系统的布置、固控设备的安装以及废浆、废渣的临时存放。

7.2.3满足钻井设备、测井、固井、压裂等阶段性作业的设备安装要求。

7.2.4满足各类井管、钻具、钻井液材料存放和辅助设施安装的占地要求。

7.3井场修建要求

7.3.1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。井

架及设备基础可采用混凝土基础、钢木基础等，强度应满足施工静、动载荷安全要求。

7.3.2尽量避开在易滑坡、易坍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＜80°；地层松散不稳定时，挖方坡度应＜45°。

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7.3.3宜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。

7.3.4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2m，距公路距离应符合《公路安全保护条例规

定》要求。

7.3.5井场地基修建时，应确保井架在安装（起落）过程中或工作时，井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AQ2004-2005要求。

7.3.6进出井场的道路及井场内地基应坚固，能保证重载车辆、作业吊车的安全通行与作业。

7.3.7应符合安全施工、文明施工及环保等要求。

7.4设备安装

7.4.1钻机安装

7.4.1.1井架基础、平台安装完毕，找平、稳固后，安装钻机。

7.4.1.2应按照确定的井位及钻机各部分的安装顺序进行安装。

7.4.1.3钻机安装到位后，应先找平，然后紧固各个部位的连接螺丝。

7.4.1.4钻机安装完毕，应进行试运转检测，试运转正常后，再对各部位的连接螺丝、螺栓紧固一遍。

7.4.2井架安装

7.4.2.1井（塔）架及其附属设施的安装，应符合AQ2004-2005和SY/T6057要求。

7.4.2.2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。

7.4.2.3井（塔）架安装到位后，应锁紧支腿螺母，调紧并锁住绷绳紧绳器。

7.4.3循环系统布置

7.4.3.1循环系统布局应方便钻井液配制、泥浆泵供液及有利于除泥、除砂、运砂。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。固控设备布置位置应合理，安装

平稳、牢固。

7.4.3.2石油钻机宜采用罐式循环系统，钻井液净化顺序为：井口槽→振动筛→净化罐→除砂泵→

除砂器→除泥器→中间罐（配药装置、搅拌机）→上水罐→泥浆泵。

7.4.3.3水文水井钻机宜采用槽、池循环系统，配合固控设备净化钻井液。根据现场条件至少布置一

个泥浆池，一个沉淀池，一个清水池，泥浆池容量除应满足钻井液正常循环外，还应能容纳固井作业

时，因打入前置液、水泥浆液、顶替液而排出的井内钻井液。

7.4.3.4钻井液循环系统宜采用振动筛、除砂器、除泥器、离心机“四级净化”装置。

7.4.4安全设施安装

7.4.4.1井场安全设施包括避雷器、绷绳、皮带防护罩、钻井液池护栏、动力机灭火罩、漏电保护装

置及安全标识、标牌、消防设施等。

5

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7.4.4.2安全设施的安装，应符合规范要求，确保齐全、有效。

7.4.4.3安全员应经常检查安全设施的有效性，发现问题及时处理。

7.4.5电气设备安装

7.4.5.1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。

7.4.5.2电气设备的安装，应符合AQ2004-2005和SY/T6202规程、规范要求。

7.4.5.3专业电工应对电气设备的安全性、可靠性进行经常性的检查。

7.5开钻检查

井场各种设备设施安装完毕调试后，应进行开钻前的检查，其内容包括：

a)主体钻井设备、附属设备进行稳定性、安全性检查；

b)各类安全设施的安装，应按安全规范要求进行检查；

c)检查消防器材是否按规定正确配置；

d)各类用电设施、用电线路，应按安全规范要求进行检查；

e)检查钻井液循环系统，钻具、材料存放及生活区等布局的合理性；

f)施工方自检合格后，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。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。

8钻进工艺

8.1钻进方法选择

根据地热钻探目的、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。取心钻进一般在地热勘查井、探采结合井施工中采用。全面钻进一般选择正循环钻进、气举反循

环钻进及气动潜孔锤钻进。正循环钻进钻头一般选用牙轮钻头和PDC钻头，对于浅层基岩宜采用气动潜

孔锤钻进，稳定基岩漏失地层、或目的热储层可采用气举反循环钻进，扩孔钻进一般在一开井段及大

口径填砾井采用，适用于松软地层。

8.2取心钻进

8.2.1取心工具选择

常规地热井取心工具可按表1选择。具体型号选择参照SY/T5216-2010执行。

表1地热井常规取心工具类型及适用条件

取心工具类型适用条件

自锁式取心工具中硬至硬地层或成岩性较好的软地层取心

常规取心工具加压式取心工具松软或破碎性地层取心

砂卡式单筒取心工具仅适用于岩性均匀、胶结好的中硬和硬地层

8.2.2取心钻头

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取心方式、取心工具确定后，取心钻头可按表2选择。

表2取心钻头及适用条件

钻头类型适用地层

硬质合金取心钻头软至中硬地层钻进取心

金刚石复合片取心钻头软至中硬地层钻进取心

聚晶金刚石烧结成胎体结构的取心钻头(切削、研磨同时作用)中硬至硬地层钻进取心

聚晶金刚石取心钻头地层软硬变化频繁的井段钻进取心

表镶金刚石取心钻头均质的中硬至硬地层钻进取心

孕镶金刚石取心钻头硬至极硬地层钻进取心

注：常用地热勘查取心钻头直径有130mm、150mm、152mm、216mm等。

8.2.3钻进技术参数

应根据地层岩性、选择的钻进方法、钻孔深度和钻孔口径等因素灵活选择。取心钻进技术参数为：

a)钻压：对于中硬—硬地层，钻压宜采用钻头直径单位长度0.35kN/mm～0.59kN/mm；对于软

地层，应降低钻压；对于极软地层，应及时送钻，避免岩心冲蚀；

b)转速：转速为50r/min～100r/min。软地层可适当增加转速；

c)泵量：泵量应根据井眼尺寸而定。井眼直径152mm时，泵量选择6L/s～12L/s；井眼直径

216mm时，泵量选择16L/s～22L/s。

8.2.4取心钻进操作要求

8.2.4.1取心工具下钻前各部件须全部检查合格。

8.2.4.2下钻操作要平稳，不得猛刹、猛放，猛墩，复杂井段应控制下钻速度，遇阻不得硬压,经上

下活动钻具无效，应开泵循环钻井液，上下活动钻具，仍下不去时不可划眼，应起钻通井，井眼畅通

后再下入取心钻具。

8.2.4.3下钻中途可根据井内情况分段循环钻井液，或下至距井底10m左右循环，开泵时注意控制

泵压。循环好钻井液后，缓慢下放钻具冲洗至井底。

8.2.4.4轻压慢转启动转盘，开始仔细造心，钻压由小变大。送钻应均匀，增压应缓慢；初始钻压宜

为10kN～20kN，低挡转速，钻进0.1m～0.5m，待岩心顺利进到卡簧内，再逐渐加足钻压进行正常取

心钻进；若为疏松砂岩，则一开始就应正常取心钻进。

8.2.4.5取心钻进时，如遇蹩泵、卡钻、跳钻、进尺明显变慢等不正常情况时，应认真分析原因，采

取适当处理措施，避免或减少“堵心”、“磨心”、“卡心”现象的发生。

8.2.4.6确定割心时停止送钻，硬地层时按原转速转动转盘10min～20min，磨细底部岩心后，低

挡转速，上提钻具拔断岩心；软地层可直接上提拔心，如果取心过程中钻速很快，拔心前可适当循环

携砂，割心后应立即起钻。

8.2.4.7起钻操作应平稳，不得猛提、猛刹、猛坐；起钻时应用液压钳松卸扣或吊钳松扣，旋绳卸扣，

不得使用转盘卸扣；起钻过程中井内应及时补充钻井液。

8.2.5岩心编录要求

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8.2.5.1取出的岩心样，应按上下顺序排列，不得颠倒，并及时填写回次标签或在岩心样上标明编号，

及时编录、取样、装箱。

8.2.5.2岩心样应保留至工程验收后按设计要求处理。

8.3全面钻进

8.3.1正循环钻进钻具组合

8.3.1.1采用牙轮钻头和PDC钻头钻进时，依据地层特性和井斜控制要求,直井防斜钻具组合方式有

3种:塔式钻具、满眼钻具、钟摆钻具。塔式钻具适用于易产生超径的松散地层；满眼钻具适用于易造

斜地层，软、硬交替变换地层；钟摆钻具适用范围较广，钻进中可通过合理操作逐步实现降斜。

8.3.1.2根据井径、井深、设备能力、钻具配备等选择合理的钻具组合。常用钻杆基本参数参见附录

A，常用钻铤型号及主要参数参见附录B。常用钻具组合规格尺寸见表3。

表3常用钻具组合规格尺寸

钻头直径钻具组合

≥444.5mm钻头+￠203mm钻铤+￠177.8mm钻铤+￠127mm钻杆

钻头+￠203mm钻铤+￠177.8mm钻铤+￠127mm钻杆

311.1mm

或钻头+￠177.8mm钻铤+￠159mm（或165mm）钻铤+￠88.9mm钻杆

241.3mm钻头+￠165mm（或￠177.8mm）钻铤+￠159钻铤+￠127mm钻杆

（244.5mm）或钻头+￠159mm（或165mm）钻铤+￠88.9mm钻杆

钻头+￠159mm（或165mm）钻铤+￠127mm钻杆+￠88.9mm钻杆

215.9mm

或钻头+￠159mm（或165mm）钻铤+￠88.9mm钻杆

152.4mm钻头+￠121mm钻铤+￠88.9mm钻杆

8.3.2牙轮钻头钻进

8.3.2.1钻头选择

应根据地层可钻性级值，选择进尺多、速度快、成本低、磨损正常的牙轮钻头。

松软地层（可钻性级值小于5级）宜选用铣齿牙轮钻头，砂砾岩和基岩地层（可钻性级值大于5级）

可选用镶齿牙轮钻头，研磨性地层应选择保径镶齿牙轮钻头，在易井斜地层，选用牙轮偏移量小、无

保径齿及齿多而短的牙轮钻头。三牙轮钻头型号见附录C。

8.3.2.1.1钻进技术参数

牙轮钻头钻进技术参数为：

a)钻压:按破碎岩石时钻头直径单位长度所需压力计算，并结合泵量、钻井液性能、钻具强度和

钻铤重量等安全因素合理选择。在中硬以上岩层中钻进宜采用0.3kN/mm～0.8kN/mm，在中

硬以下较软地层中钻进可采用0.1kN/mm～0.5kN/mm。但钻压最大值不能超过所配钻铤浮重

的80%；

b)转速:根据地层岩性、钻头直径、设备性能、钻具强度、井深、泵量等合理选择。一般取50

r/min～110r/min；

c)泵量:以满足钻井液上返速度0.1m/s～0.5m/s为宜，条件允许时取大值，一般不小于1000

L/min。

8.3.3PDC钻头钻进

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8.3.3.1钻头选择

PDC钻头适用于软至中硬的泥岩、砂岩、泥页岩地层，钻进效率高于牙轮钻头，不适用于卵砾石、

破碎、软硬变换频繁及硬地层。适于较高转速，可配合井底动力钻具使用。应根据地层岩性、

钻进方法等选择不同型号的PDC钻头。

8.3.3.2钻进技术参数

PDC钻头钻进技术参数为：

a)钻压:以钻头直径单位长度0.10kN/mm～0.49kN/mm为宜；

b)转速：以80r/min～300r/min为宜；

c)泵量:以1000L/min～2500L/min为宜，条件允许时，尽可能采用大排量。

8.3.4气动潜孔锤钻进

参照DZ/T0148-2014执行。

8.3.5气举反循环钻进

参照DZ/T0148-2014执行。

8.3.6操作要求及注意事项

8.3.6.1操作基本要求

8.3.6.1.1下钻操作要求

下钻操作基本要求包括：

a)升降机（绞车）的提升、制动、离合、水刹车装置和游动滑车、吊卡（提引器）等应灵活可

靠；

b)下钻要平稳，不得猛放、猛刹；注意指重表显示，遇阻不得猛墩、硬压。采用一冲、二通、

三划眼的办法。下钻至井底一定距离（根据井深、钻井液及泵压情况等而定），应先开泵循

环（以防造成蹩泵，严重时会蹩漏地层），待冲洗液返出井口（宜循环一周），再下入钻具，

应慢速回转下放钻具至井底，不得下到井底开泵；

c)下钻速度不宜过快,防止发生墩钻、跑钻、卡钻及产生过大激动压力；

d)操作猫头绳要精力集中、果断，并要特别注意安全；

e)吊卡、提引器，应有安全装置；提落钻具时，提引器切口应朝下。

8.3.6.1.2钻进操作要求

钻进操作基本要求包括：

a)新钻头应轻压、慢转磨合0.5h左右，再逐渐增加到设计钻压，不得加压启动转盘。钻进中

应根据钻时变化及钻头运转情况，随时分析岩性的变化和钻头工作情况，及时调整钻进参数；

b)钻进过程中应保持孔内干净，井底沉屑超过0.5m时，应提高钻井液携带能力或专程捞取；

c)应使用钻铤加压，钻压不超过钻铤浮重的0.8倍；

d)保持钻井液性能良好，使孔内清洁、孔壁稳定，防止卡、埋钻事故发生；

e)正常钻进中应操作平稳，送钻均匀，不得猛放猛压。应随时注意井内情况变化，若出现回转

阻力增大，负荷突变，泵压不足或蹩泵，井口返浆减少或不返浆及钻速突然降低等异常情况

时，要迅速作出正确判断，并立即采取处理措施；

9

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f)因设备发生故障等原因停钻时，宜循环钻井液，并活动钻具，长时间停钻应将钻具提至井外

或安全井段；

g)在松散地层钻进，不宜长时间循环，每打完单根应划眼1次～2次。遇到易斜井段，严格执

行防斜措施。遇到硬夹层时，经常提起钻具划眼，减压钻进，钻时由慢变快应跟上钻压。

8.3.6.1.3提钻操作要求

提钻操作基本要求包括：

a)提钻遇阻时不准硬拉,应上下活动钻具,以防卡钻，必要时采用倒扫方法上提钻具；

b)在松软地层中钻进，易产生泥包钻头，提钻速度不宜过快，应及时向井内回灌钻井液；

c)提钻操作应平稳，应根据孔内情况、孔深、钻具重量、设备能力等情况选择提钻速度。应精

力集中，谨防顶天车，做到一听、二看；

d)井口液面不下降或外溢，应立即停止提钻，并查明原因，采取相应技术措施。

8.3.6.2牙轮钻头使用注意事项

牙轮钻头使用注意事项包括：

a)钻头入井前检查：

1)钻头的型号、尺寸是否符合设计要求；

2)牙轮转动灵活、不发生相互咬死现象、轴承密封完好；

3)喷嘴是否装牢、水眼畅通、牙齿完好、焊缝无裂缝及缺陷等。

b)钻头入井注意事项：

1)钻头丝扣清洗后涂上专用丝扣油。采用专用工具装卸，按规定扭矩上紧扣；

2)镶齿牙轮钻头下钻要慢，以免碰坏合金牙齿；

3)下钻遇阻划眼时，应记录井深、划眼情况及时间，以便判断遇阻原因，控制钻头工作时

间。

c)钻进要求：

1)钻进中应随时分析岩性和钻头的工作情况，及时调整钻进参数；

2)做好钻速试验，即固定钻压，改变转速，或固定转速，改变钻压，使钻压和转速合理匹

配，达到高钻速钻进；

3)应以厂家推荐的钻压与转速的乘积为约束条件，不能同时使用最高钻压和最高转速；

4)在硬地层中钻进，当井底出现不能上返的大颗粒岩屑时，应提高钻井液粘度，采用轻压

慢转，将大颗粒岩屑磨碎后携带至地面；

5)在软地层中钻进，应控制钻进速度，保持井底干净，防止泥包钻头。

d)钻头工作情况判断：

1)正常工作：当地层岩性无变化，正常钻压下，转盘转动均匀，转盘链条无上下跳动；钻

时正常无明显变化，指重表、泵压表指针平稳；刹把无异常感觉；

2)轴承损坏：转盘出现周期性蹩跳，钻速下降，泵压正常而指重表指针有摆动；

3)牙轮卡死：转盘负荷增大，转盘链条跳动，蹩钻，打倒车，钻速下降；

4)掉牙轮：转盘负荷增大，转盘链条严重跳动，打倒车，蹩钻严重，指重表指针来回摆动，

钻速明显下降或无进尺，上提钻具变换方向下探方入有变化，高差约为一牙轮高度；

5)牙齿磨光或断齿：转盘负荷减轻，无蹩跳，钻速明显下降或无进尺，指重表指示平衡无

摆动，泵压正常；

6)钻头泥包：转盘负荷增大，有跳钻现象，钻速下降，上提钻具有不同程度的阻卡和拔活

塞现象，泵压上升，严重时憋泵。

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e)起钻原则

1)根据钻头在井底工作情况和每米成本确定；

2)当钻头非正常工作和成本上升时应提钻更换钻头。

f)钻头用后管理：

1)钻头起出卸下后，应填写标签，标明入井顺序、下入与起出时间、进尺等，标签宜放在

钻头内；

2)钻头起出后应进行分析测量。包括轴承、牙轮、牙齿、直径的磨损情况等；

3)如果不合理磨损严重则该型号钻头不适应所钻地层，应更换型号；

4)对于尚可继续使用的钻头应洗刷干净，丝扣涂油，并根据轴承是否密封采取防锈保护。

8.3.6.3PDC钻头使用注意事项

PDC钻头使用注意事项包括：

a)使用优质钻井液，确保井眼畅通，井底干净；

b)宜避免大段划眼，钻头接触井底应稳，井底造型钻压应小；

c)在软地层钻进时，应具备足够的水力冲洗效果；

d)在较硬地层中钻进时，应具有较大的比水功率和适当增大钻压；

e)定期进行短起下钻；

f)PDC钻头的喷嘴多且直径小，因此使用滤清器的滤孔应小于喷嘴最小直径；

g)钻头使用后期，可适当增大钻压，合理调整钻井参数。

h)遇到下列情况应起钻：

1)泵压明显上升，进尺慢；

2)地层岩性变化不大，而机械钻速和转盘扭矩明显降低；

3)有连续蹩钻现象且没有进尺；

4)综合经济指标低于其它类型钻头。

8.4扩孔钻进

8.4.1地热井扩孔钻进常在一开井段和大口径填砾井采用，适用于松软地层，不适于在卵砾石、破碎

及硬地层中采用。地热井扩孔常用牙轮扩孔钻头,根据设计井身结构可采用一次或多次扩孔。

8.4.2应根据钻头类型、钻具强度、岩层性质、扩孔级差及设备能力选择扩孔钻进参数。

8.4.2.1钻压：按扩孔有效直径单位长度所需压力计算确定，宜取0.05kN/mm～0.15kN/mm。

8.4.2.2转速：宜取40r/min～70r/min。

8.4.2.3泵量：宜采用大泵量，一般不小于1000L/min。

8.4.3扩孔注意事项

8.4.3.1牙轮扩孔钻头宜带引向，各焊接处应焊接牢固。

8.4.3.2牙轮扩孔钻头扩孔时回转阻力大，应精心操作，均匀送钻,控制进尺，预防蹩钻。

8.4.3.3采用牙轮扩孔钻头钻进时宜在离钻头5m～10m处安装扶正器，扶正器外径比钻头外径小4

mm～10mm。

8.4.3.4在松软地层中扩孔，应采取短程起下钻；控制起钻速度，防止因抽吸作用造成孔壁坍塌。

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8.4.3.5调节好钻井液性能，搞好钻井液净化，保持孔内干净。

8.4.3.6扩孔结束，下管前，应进行通井。

8.5定向井钻进

8.5.1地热定向井的应用范围

在地热井钻进受地面建筑物和设施影响时，地质构造特点采用直井不能有效地勘探开发和保护利

用地下热储层时，遇到井下事故无法处理或者不易处理时，设计定向钻进。

8.5.2地热定向井的设计要求

8.5.2.1定向井轨迹设计应考虑尽量减小施工难度，有利于使用和维修；宜选择在垂直剖面内，选择

简单的轨迹，减小井眼曲率，缩短井身总长度。

8.5.2.2宜利用地层自然造斜规律，进行井斜角、井斜方位角、造斜率等的设计。

8.5.2.3造斜点应避开复杂地层，选择地层硬度适中的位置，造斜点距离上层套管鞋宜大于50m。

8.5.2.4在选择井眼曲率时，造斜钻具的造斜能力满足钻进要求时，应尽量减少起下钻、下套管的工

作难度，缩短造斜井段的长度；一般要求增斜率在3°/30m左右，降斜率在1.5°/30m左右。

8.5.2.5造斜井段应保持均匀造斜率，避免急弯。

8.5.2.6宜减小最大井斜角，以减小施工难度，但最大井斜角不得小于15度。

8.5.2.7定向井轨道设计应选择在二维空间。

8.5.2.8大斜度井、侧钻井井身轨道宜选择由垂直段、全增斜段组成的二段制轨道。

8.5.2.9较深的定向井井身轨道宜选择由垂直段、增斜段、稳斜段组成的三段制轨道。

8.5.2.10热储埋藏较深，地层条件较复杂区域井身轨道宜选择由垂直段、增斜段、稳斜段、降斜段、

垂直段组成的五段制“S”型轨道。

8.5.3定向井施工钻具

8.5.3.1滑动钻进造斜工具

地热钻井常用滑动钻进造斜工具为：

a)弯接头+螺杆钻具（自下至上）组合：钻头→螺杆钻具→弯接头→无磁钻铤→钢钻铤→钻杆，

地热定向井宜采用1°30′～2°30′的弯接头；

b)弯外壳螺杆钻具（自下至上）组合：钻头→弯外壳螺杆钻具→无磁钻铤→钢钻铤→钻杆，常

用弯外壳螺杆钻具的度数一般为1°15′左右。

8.5.3.2转盘钻进造斜工具

下部钻具组合：用于已有一定斜度的井眼进行稳斜、增斜、降斜。利用靠近钻头的钻铤部分，合

理布置扶正器，得到各种性能的钻具组合。

8.5.4定向方法

8.5.4.1单点定向

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单点定向方法为：

a)定向造斜钻具下至造斜点位置；

b)单点测斜，测量造斜位置的井斜角，方位角和弯接头工具面角；

c)在测斜照相的同时，对井口钻杆，方钻杆，地面钻杆进行打印，并把井口钻杆的印痕投到转

盘的外缘上，作为基准点；

d)调整安置角（设计方位角+反扭角），锁住转盘，开泵钻进；

e)定向钻进。每钻进二至四个单根进行一次单点测斜，根据测量的井斜角和方位角及时修正反

扭角的误差，并调整造斜工具的安置角；

f)当井斜角达到8度以上，方位合适，起钻更换转盘增斜钻具钻进；

g)通常适用井深小于1000m。

8.5.4.2有线随钻测斜仪定向

定向造斜时把测斜仪的井下仪器总成下入钻杆及钻铤内，使定向鞋的缺口坐在定向键上，钻进时

可从地面仪表直接读出实钻井眼的井斜、方位和工具面角，并控制井眼按照设计轨迹延伸。当井斜增

大到8度以上，方位合适，便可改用转盘钻进增斜。

8.5.4.3无线随钻测斜仪定向

该系统由随钻测量仪器总成、地面接收仪表、计算机监控软件系统组成。通过钻井液的压力脉冲

传递编码数据，由地面计算机进行解码处理，以数字形式显示，指导现场操作。如需改变方位，可通

过转动转盘来调整。

8.5.5地热定向井施工准备

8.5.5.1地质设计分析

地质设计分析包括：

a)熟悉该井的地理位置和热储层位置，熟悉设计井深、井斜、方位和水平位移；

b)了解地层构造和岩性特征，分析其在施工中对井眼轨迹造成的影响。

8.5.5.2工程设计分析

工程设计分析包括：

a)熟悉设计轨道类型、井深、垂深、水平位移；目标点井深、垂深和水平位移；设计井斜方位

角、造斜点、最大井斜角等；

b)计算井斜方位角的允许偏差值；

c)熟悉增（降）斜钻具的增（降）斜率，增（降）斜井段的起、终点井深、垂深和水平位移；

d)熟悉各井段的钻具组合及钻进参数；

e)熟悉全井的井身结构，套管尺寸。

8.5.5.3定向工具和仪器的准备与检查

准备与检查的工作内容包括：

a)施工技术人员在开钻前按设计要求准备好定向工具和仪器；

b)检查螺杆钻具、弯接头、各类钻铤、配合接头、扶正器的长度、内外径、扣型；检查弯接头

结构弯角的度数以及弯接头循环套内径是否与定向外筒斜口引鞋匹配，定向键的方向是否在

高边上；并做好记录；

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c)做好测斜仪器入井前的检查。

8.5.6定向井直井段施工

8.5.6.1根据造斜点的深度和井眼尺寸合理选择钻具组合和钻井参数、严格控制井斜角,以减少定向

造斜施工的工作量。

8.5.6.2造斜点深度小于500m时，采用钟摆钻具或塔式钻具组合钻井，严格控制钻压，控制井斜角

不大于1°。

8.5.6.3造斜点深500m～1000m时，采用塔式钻具或钟摆钻具组合，合理选择钻井参数。钻至离造

斜点50m～100m时减压吊打，控制井斜角不大于1°30′。

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