Бурение геотермальных скважин




 

Использование тепла Земли для производства электроэнергии и теплоснабжения - это один из наиболее реальных и крупных источни­ков энергии в будущем, хотя в настоящее время промышленное ис­пользование геотермальной энергии ведется более чем в 50 странах. В России наиболее распространенным и мощным источником тепловой энергии Земли является теплота водонасыщеных и «сухих» горных пород, температуры которых во многих районах Камчатки, Куриль­ских островов и Предкавказья на глубине 3-5 км. составляет 150 - 250°С, а в отдельных районах - 180 - 300°С. Разработка систем извлечения теплоты «сухих» горных пород и использование ее для выра­ботки электроэнергии и теплоснабжения начались в бывшем СССР с 1964 г. Такие системы представляют собой подземные тепловые котлы (ПТК), об­разованные в естественном коллекторе с проницаемостью более 10-15 мД или в искусственно нарушенных (организованных) зонах горного мас­сива с природной проницаемостью пород менее 10-15 мД. Через скважины, расположенные по определенной схеме, воду с поверхности нагнетают в ПТК, где в процессе теплообмена с горными породами

она нагревается до определенной температуры, а через другие скважи­ны ее извлекают на поверхность и используют для различных целей, в том числе и для выработки электроэнергии. Объем таких ПТК состав­ляет от нескольких миллионов кубических метров до нескольких ку­бических километров. Извлекаемая теплота «сухих» горных пород в несколько раз дешевле теплоты, получаемой в современных котельных установках при сжигании органического топлива (угля, мазута и др.).

Бурение геотермальных скважин - один из основных видов рабо­та при создании и эксплуатации геотермальных систем. С помощью скважин осуществляется вскрытие геотермальной системы, проводят подготовительные работы, осуществляют нагнетание теплоносителя и извлечение его или пластового фонда на поверхность.

По зарубежным данным самой распространенный конечный диа­метр скважин на термы - 219 мм, реже - 168 мм.

На выбор конструкции скважины влияют размеры используемого водоподъемного устройства (обычно это центробежный насос) и место расположения его в стволе, а также намеченный срок эксплуатации скважин, который по зарубежного опыту составляет 30-50 лет.

При вскрытии напорных геотерм диаметра эксплуатационной колонны устанавливают по требуемому дебиту и условию обеспечения минимальных гидравлических сопротивлений движению по скважине теплоносителя. Диаметр эксплуатационных колонны лежит в пределах 219-244 мм.

На рис. 15.5 приведены типовые конструкции скважин ряда гео­термальных месторождений России.

При эксплуатации паро - и гидротермальных месторождений не­обходимо учитывать повышенные значения геотермального градиента, температуры и давления пластовых флюидов, а также их повышенную коррозионную активность.

Кроме того технология должна учитывать требования, вытекающие из особенностей выбранного способа создания ПТК.

Принципиальная схема конструкции и оборудования эксплуата­ционной скважины приведена на рис. 15.6.

Проведенные специальные исследования показали, что при глубине до 3000 м оптимальный диаметр скважин составляет 300 - 400 мм т.е. требуется применение эффективных методов бурения скважин увеличенного диаметра, в частости реактивно-турбинного.

Высокая температура горных пород на больших глубинах отрицатель­но влияет на материалы, входящие в состав буровых и тампонажных рас­творов, используемых при бурении.

Как химические реагенты, так и глины в буровых растворах при высокой температуре становятся слабоактивными и нестабильными и не могут обеспечить необходимый режим бурения. Для вскрытия про­дуктивных зон применяют различные безглинистые водные растворы, воду, аэрированные жидкости, пены. Очистные агенты и входящие в их состав химические реагенты должны быть термостойкими, неток­

 

сичными и не загрязняющие ствол скважины. Кроме того они должны обладать необходимой стабильностью, выносной способностью и ус­тойчивостью к агрессивному воздействию высокотемпературного пла­стового флюида. С целью предотвращения грифонообразования обра­зования затрубное пространство тщательно тампонируют с проверкой его надежности. Применяют тампонажный шлакопесчанный цемент, утяжеленный шлаковый для скважин с температурой от 80° до 220°С, белито-кремнеземлистый цемент БКЦ, а также тампонажный цемент на базе неорелиновых отходов производства глинозема, который раз­работан в НИИЦЕМЕНТ для условий камчатки. Последний предпола­гается использовать при температурах до 250°С.

Наличие высокотемпературно­го источника на забое оказывает отрицательное влияние на износо­стойкость и эффективность работы долот. На контакте долота с забоем возникают температуры до 450 - 650°С и даже выше. При таких усло­виях материал долота теряет сои прочностные свойства, подвергается ускоренному износу, в том числе и

породоразрушающих элементов.

На основе таких геотермальных систем в России можно строить опытно-промышленные ГеоТЭС мощностью до 30 - 50 МВт, а в бу­дущем и промышленные ГеоТЭС мощностью до 300 - 500 МВт и вы­ше со сроком службы до 25 - 35 лет.



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2019-03-02 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: