一、冲洪积倾斜平原区钻探方法试验
1.试验工程基本情况
为研究浅层地热能采集方法,此次在郑州高新技术开发区进行了反循环清水钻进和正循环泥浆钻进试验对比。
试验工程共施工抽水井3眼,其中反循环清水钻进施工成井1眼.井深85m;正循环泥浆钻进施工成井2眼.井深均为140m。3眼井孔径均为0.6mm,井径0.3mm,滤料规格1~3mm石英砂。
洗井采用相同方法,即首先用200QJ80-50型水泵抽水洗井,并用7m3空压机压风震荡洗井,直至水清沙净,然后进行抽、灌试验,试验时,D3为抽水井,D1和D2为回灌井。试验工程基本情况结果见表4-8。
表4-8 试验工程基本情况表
2.试验结果分析
试验结果对比见表4-9,试验求得参数见表4-2。D1孔采用反循环清水钻进施工,抽水试验降深32.1m,涌水量48m3/h,试验求得渗透系数28.24m/d.回灌试验稳定灌水量13.0m3/h,水位升高6.5m.单位回灌量2.0m3/h·m;D2孔采用正循环泥浆钻进,抽水试验降深19.7m,涌水量67.5m3/h,试验求得渗透系数7.61m/d,回灌试验稳定灌水量32.7m3/h.水位升高30.0m,单位回灌量1.09m3/h·m。
表4-9 不同施工工艺成井效果对比表
从单位回灌量来看,反循环清水钻进的D1井回灌效果比正循环泥浆钻进施工的D2井效果好,反循环清水钻进的D1井单位回灌量是正循环的1.8倍。但由于D1井静水位埋深较小,反映出总的回灌量小于D2井。因此,从地温空调井回灌效果考虑,反循环清水钻进施工工艺优于正循环泥浆钻进。
二、黄河滩区钻探方法试验
根据前人资料.在黄河滩地细颗粒含水层中使用正循环泥浆钻进与反循环清水钻进两种方法试验结果如下:
1.场地基本情况
试验工程由3个大口径管井(C4、C11、C12)组成,孔径0.8m,管径0.6m,3眼井分别位于边长15m的等边三角形3个顶点上,井深(70m左右)、所揭露的地层、成井结构(滤水管长度40m,普通缠丝滤水管,缠丝间隙1~1.5mm,砾料规格1~3mm)基本相同。
2.成井工艺
(1)正循环泥浆钻进工艺
1)主要施工设备:SPJ-300型钻机,BW600/30泥浆泵。
2)施工方法:孔深70m一径到底,采用黏土及黏土粉混合造浆,比例为2:1或3:1,处理剂主要是CMC和碱面,泥浆黏度为20~30s。
3)洗井方法:物理、化学等多种方法联合洗井。
(2)泵吸反循环清水钻进工艺
1)主要施工设备:GPS-15型泵吸反循环钻机。
2)施工方法:上部下入9m长的保护管,采用清水(自然浊水)为冲洗液,自流供水循环。
3)洗井方法:采用潜水泵和空压机分别洗井。
上述两种成井工艺的洗井效果与抽水试验结果见表4-10。
表4-10 洗井效果对比与单井抽水试验结果表
3.不同施工工艺对钻孔涌水量的影响
通过井群干扰抽水试验结果(表4-11)可以看出,在单井出水量大小接近的情况下,使用清水钻进工艺成井比使用泥浆钻进成井单位涌水量要大37.5%以上。
通过试验对比,泵吸反循环清水钻进比正循环泥浆钻进成井速度快、洗井容易且时间短、单井涌水量大。因此,在较细颗粒含水层中使用清水反循环钻进明显优于正循环泥浆钻进的成井质量。
表4-11 井组抽水试验成果表