冰岛深钻项目(IDDP)的取心钻进技术

如题所述

该项目的目的是,通过钻探开采超临界状态的地热流体,以改善地热能发电的经济性。

纯水的超临界状态的临界点是压力221.2bar和温度374.15℃,压力和温度超过此点后便进入超临界状态。溶有其他元素的水的临界点的压力和温度要高一些。在临界点附近,地热流体的物理性能会发生很大的变化,导致很高的流量产生。处于超临界状态的地热井比普通地热井的发电量会有很大的提高,提高幅度可达一个数量级。要进入超临界状态的地层,需要钻深度3~5km、温度450~600℃的地热井。冰岛地跨大西洋中脊,某些地点的活动断裂创造了好的地层渗透条件,火山作用为地热工业提供了热源。冰岛是研究超临界状态地热流体的最佳场所。如果冰岛深钻项目(IDDP)在经济上获得成功,这种地热能开采利用的原理将广泛的可用于世界上其他的高温火山地热系统,因此该项目具有全球意义。

此外,通过钻探研究超临界现象,还可解决其他一些世界级的地学问题,诸如蛇纹岩、热液矿床和洋中脊“黑烟囱”的产生等。

这就是说,冰岛深钻项目(IDDP)的目的是两方面的,既有商业目的,又有科学目的。对于科学钻探来说,这一口井是一口“机会井”。

在4000m之前,将主要采取全面钻进,只进行少量的点取心。钻至4000m,下入7in或套管并固井后,再下一层5in活动套管,目的是改善下部取心钻进施工的环空水力学效果以及钻杆柱的受力。然后,采用Φ98mm金刚石取心钻头和绳索取心钻杆柱,连续取心钻进到5000m。到5000m后回收5in活动套管,从4000m开始,采用钻头扩孔钻进至5000m,最后下入5in或割缝衬管完井。

该项目于2001年初开始进行可行性研究,2003年初完成。由于该项目具有地学研究的任务,拟在其钻孔的下部(4000~5000m),进行连续取心钻进。在对世界上的一些主要取心科学深孔钻进所采用的方法、技术进行评价后,项目实施单位拟采用美国DOSECC的顶部驱动和金刚石绳索取心钻进工艺方法来进行取心段的钻进施工,将采用的绳索取心钻杆柱设计见表6.7,该钻杆柱呈塔式结构,上大下小,其安全系数为2.6。

表6.7 推荐用于冰岛5000m深钻项目的塔式绳索取心钻杆柱

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