一种高温地热井的井口地基加固处理方法技术

本发明专利技术属于地热资源勘查开发技术领域，具体涉及一种高温地热井的井口地基加固处理方法。本发明专利技术包括以下步骤；步骤1，井口地层稳定性评价；步骤2，开挖和固化基坑；步骤3，防腐及隔热处理；步骤4，焊接结构骨架；步骤5，浇筑水泥底座；步骤6，焊接密封钢板；步骤7，浇筑水泥台。本发明专利技术将高温地热井口周边的热对流变为热传导，大幅度降低井筒中的热损失，提高了地热资源利用率；有效隔绝了井口周边的冷水，解决了高温地热井井口周边持续冒气的现象，有效抑制了气爆和坍塌风险，极大的提高了高温地热井持续利用的稳定性和安全性。持续利用的稳定性和安全性。持续利用的稳定性和安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种高温地热井的井口地基加固处理方法


[0001]本专利技术属于地热资源勘查开发
，具体涉及一种高温地热井的井口地基加固处理方法。

技术介绍

[0002]高温地热井是指开采温度超过150℃，地热资源主要以水蒸气形式存在的钻井，主要用于地热发电。由于高温地热资源常发育在板块构造边缘、深大断裂构造带或现代裂谷中，特别是与更新世以来的构造应力场和热动力场关系密切，以断裂构造发育为主要特征，这就决定了高温地热井常处于地层破碎、多期次构造叠加部位。
[0003]建设稳定可靠的高温地热井是安全、高效利用地热资源的关键步骤。
[0004]地热钻井过程中，在下表层套管前不能有效承压固井形成地层封环，井口周边裂隙不能完全被水泥填充胶结，裂隙中聚集的地下冷水在高温地热井产能测试及开采利用过程中容易被迅速加热甚至沸腾，冷水的持续汽化导致井口周围持续冒气，严重时可能发生气爆、坍塌等现象。因此在高温地热井开展产能测试及开采利用前务必进行井口地层稳定性评价及井口地基加固处理，保障高温地热井的稳定性和安全性。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于，提供一种高温地热井的井口地基加固处理方法，保障高温地热井的稳定性和安全性
[0006]本专利技术采用的技术方案：
[0007]一种高温地热井的井口地基加固处理方法，包括以下步骤：
[0008]步骤1，井口地层稳定性评价：对高温地热井施工过程和井口周边30m范围内进行稳定性评价，确定是否需要进行井口地基加固处理。
[0009]步骤2，开挖和固化基坑：以井口为中心，开挖正方形基坑，清理内部淤泥和碎石，夯实地基，导出涌水。
[0010]步骤3，防腐及隔热处理：选用耐高温防腐漆对所有结构部件进行防腐处理；与表层套管同轴布设隔热管，形成空气隔热层。
[0011]步骤4，焊接结构骨架：结构骨架包括锚杆、支撑钢管、垂向钢筋网和上下双层水平钢筋网，结构骨架所有交叉部位均采用焊接方式连接。
[0012]步骤5，浇筑水泥底座：使用混凝土浇筑水泥底座，浇筑过程中要确保结构骨架牢固并处于正确位置；表面凿毛法处理，增强与上部水泥的咬合力。
[0013]步骤6，焊接密封钢板：密封钢板为以井口为中心的正方形热轧碳素结构钢，与井口法兰下缘密封焊接，四角设置临时注浆口；隔热管、支撑钢管、垂向钢筋网均采用焊接形式与其连接固定。
[0014]步骤7，浇筑水泥台：先在水泥底座表面刷素水泥浆，通过临时注浆口进行注入混凝土并震动夯实，确保密封钢板下部无空隙；然后焊接密封临时注浆口，而后在其上部浇筑
水泥砂浆与井口法兰齐平，由水泥台中心向边缘形成不小于2％的坡度，防止水泥台积水。
[0015]优选的，所述井口地层稳定性评价，其评价要素包括井口周边持续冒气或冒水；地层破碎，裂隙构造发育；地层较松散，工程地质条件较差；地热井上部地层含水性好，潜水位浅；施工过程中井口周边热显示发生改变；试放喷过程中井口周围冷水被明显加热甚至汽化，若存在上述情况中的一种或多种，则需要对井口地基加固处理。
[0016]优选的，所述基坑大小以井口地层稳定性评价结果为确定依据，以隔绝冷水和降低热传导为目的，经验值基坑宽度以5m～8m为宜，深度以0.8m～2m为宜，当井口温度超过100℃，压力大于1Mpa时，基坑深度不小于1.5m。
[0017]优选的，所述耐高温防腐漆耐温不低于井温的1.5倍，涂覆率不低于30μm；所述结构部件包括表层套管、隔热管、锚杆、支撑钢管、垂向钢筋网、水平钢筋网和密封钢板，其中隔热管宜采用不低于δ10mm Q235B碳素结构钢制成；锚杆、垂向钢筋网和水平钢筋网宜采用不低于15mm热轧带肋钢筋；支撑钢管采用不低于D60.3
×
3.5mm无缝钢管；密封钢宜采用不低于δ10mm的Q235B碳素结构钢。
[0018]优选的，所述隔热管与表层套管同轴布设，二者之间布设若干热导率低的耐高温定位板，其耐温不低于井温的1.5倍，所述隔热管顶部与所述密封钢板焊接，底部与所述表层套管焊接并固定于所述水泥底座，在表层套管与隔热管之间形成空气隔热层，进一步降低热传导。
[0019]优选的，所述水平钢筋网宜采用0.3m
×
0.3m～0.5m
×
0.5m网度；所述垂向钢筋网宜采用0.3m
×
0.3m～0.6m
×
0.6m网度；所述支撑钢管两端焊接密封防止水汽进入，其顶部与所述密封钢板焊接连接，底部固定于所述水泥底座；所述锚杆沿隔热管表面呈螺旋状布设，长度不小于0.3m，外端下翻5cm。
[0020]优选的，所述水泥底座及所述水泥台均采用不低于P.O42.5强度水泥，混凝土强度不低于C35。
[0021]优选的，浇筑所述水泥底座及所述水泥台时，所述基坑侧壁不加模具，将水泥砂浆更多的注入周围土体或底层裂隙之中，并与周围地层或土体胶结成整体，确保有效隔绝井口周围地层裂隙或土体中的冷水。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0023](1)本专利技术提供的一种高温地热井的井口地基加固处理方法，将高温地热井口周边的热对流变为热传导，大幅度降低井筒中的热损失，提高了地热资源利用率；
[0024](2)本专利技术提供的一种高温地热井的井口地基加固处理方法，有效隔绝了井口周边的冷水，解决了高温地热井井口周边持续冒气的现象，有效抑制了气爆和坍塌风险，极大的提高了高温地热井持续利用的稳定性和安全性。
附图说明
[0025]图1是本专利技术提供的一种高温地热井的井口地基加固处理方法流程图；
[0026]图2是本专利技术的一个实施例的整体结构示意图
[0027]图3为图2的A
‑
A＇剖视图；
[0028]图4为图2的B
‑
B＇剖视图。
[0029]图中：1
‑
井口法兰；2
‑
表层套管；3
‑
二开技术套管；4
‑
固井水泥；5
‑
隔热管；6
‑
水泥
台；7
‑
基坑；8
‑
水泥底座；9
‑
密封钢板；10
‑
耐高温定位板；11
‑
锚杆；12
‑
支撑钢管；13
‑
垂向钢筋网；14
‑
水平钢筋网；15
‑
临时注浆口。
具体实施方式
[0030]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0031]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高温地热井的井口地基加固处理方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤(1)，井口地层稳定性评价：对高温地热井施工过程和井口周边30m范围内进行稳定性评价，确定是否需要进行井口地基加固处理；步骤(2)，开挖和固化基坑：以井口为中心，开挖正方形基坑，清理内部淤泥和碎石，夯实地基，导出涌水；步骤(3)，防腐及隔热处理：选用耐高温防腐漆对所有结构部件进行防腐处理；与表层套管同轴布设隔热管，形成空气隔热层；步骤(4)，焊接结构骨架：结构骨架包括锚杆、支撑钢管、垂向钢筋网和上下双层水平钢筋网，结构骨架所有交叉部位均采用焊接方式连接；步骤(5)，浇筑水泥底座：使用混凝土浇筑水泥底座，浇筑过程中要确保结构骨架牢固并处于正确位置；表面凿毛法处理，增强与上部水泥的咬合力；步骤(6)，焊接密封钢板：密封钢板为以井口为中心的正方形热轧碳素结构钢，与井口法兰下缘密封焊接，四角设置临时注浆口；隔热管、支撑钢管、垂向钢筋网均采用焊接形式与其连接固定；步骤(7)，浇筑水泥台：先在水泥底座表面刷素水泥浆，通过临时注浆口进行注入混凝土并震动夯实，确保密封钢板下部无空隙；然后焊接密封临时注浆口，而后在其上部浇筑水泥砂浆与井口法兰齐平，由水泥台中心向边缘形成不小于2％的坡度，防止水泥台积水。2.根据权利要求1所述的一种高温地热井的井口地基加固处理方法，其特征在于：所述井口地层稳定性评价，其评价要素包括井口周边持续冒气或冒水；地层破碎，裂隙构造发育；地层较松散，工程地质条件较差；地热井上部地层含水性好，潜水位浅；施工过程中井口周边热显示发生改变；试放喷过程中井口周围冷水被明显加热甚至汽化，若存在上述情况中的一种或多种，则需要对井口地基加固处理。3.根据权利要求1所述的一种高温地热井的井口地基加固处理方法，其特征在于：所述基坑大小以井口地层稳定性评价结果为确定依据，以隔绝冷水和降低热传导为目的，经验值基坑宽度以5m～8m为宜，深度以0.8m～2m为宜，当井口温度超过100℃，压力大于1Mpa时，基坑深度不...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴儒杰，郝伟林，万汉平，孙国强，张松，
申请(专利权)人：核工业北京地质研究院，
类型：发明
国别省市：