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地热资源以其储量丰富,无环境污染,性能优越,可重复利用等优点受到世界各国青睐。尤其在能源日趋紧缺的现代社会,如何合理开发利用地热资源,对于促进经济发展,提高综合国力,意义重大。
我国开发地热资源有着悠久历史,但现代地热钻井技术与发达国家相比有着明显差距。温度监控技术、钻井液技术、成井技术及设备研发等技术传统而单一。研究地热勘探与成井中的温度监控问题和钻井液优化应用等关键技术问题对提高钻进效率,确保安全钻进、节约成本、可持续利用地热资源具有十分重要意义。 全文共分五章,分别为:绪论、有缆式测温仪的研制与开发、测温仪的现场应用及成果分析、LG植物胶在中原地区地热井中的研究与应用、结论与建议。 第一章就国内外勘查利用地热资源的基本情况,国内地热钻井技术存在的突出问题,以及本文的选题来源、研究内容及意义作了详细介绍。
第二章中首先介绍了研发有缆式测温仪的意义。接着通过对比AD590传感器、LM35传感器、Ptl00温度传感器的性能特点,并进行简单室内实验,确定选择AD590传感器和LM35传感器分别作为DRKT1测温仪和DRKT测温仪的感温器件。分别设计两种测温仪的电路结构,并进行室内温度标定实验,得出DRKTl测温仪温度和输出电压之间线性方程为:T=318.599 Vo-766.069,DRKT2测温仪温度和输出电压之间线性方程为:T=96.109 Vo-2.720。反标定实验结果表明,两种测温仪器的线性方程得出的计算温度与实际温度的差值小于1℃,精度可靠,满足地热井测温的要求。
在第三章中,通过襄樊及桂林地区地热井测温实践,表明自主研发的DRKTl测温仪和DRKT2测温仪精度可靠,灵敏度高,误差小,所测水温数据能真实客观反映不同层位地下水温度随深度变化情况。
在第四章中首先介绍地热钻井对钻井液的要求以及中原地区地热井施工中常见孔内问题。然后通过室内实验,说明LG植物胶具有增粘效果好、降失水效果好、抑制性强等优点。在结合中原地热井施工实践,进行室内配方实验研究,得出4种优选配方。最后,在河南民权县东方超市千米地热井施工项目中,实践应用LG植物胶钻井液,发现LG植物胶与CMC联合使用后,降失水效果明显(未加LG植物胶前为55ml,加入LG后失水量可以稳定在30ml左右),抑制能力强,防塌效果优于现场原有泥浆,浆液的胶结能力也有所增强,流动性好,大大提高钻进安全度。但由于经费的限制,LG植物胶及戊二醛、CMC等泥浆材料数量有限,并没有完全发挥出LG植物胶钻井液的优势。
第五章为结论部分。
通过本课题的研究,主要得出以下结论:
1.自主研发的DRKT1测温仪和DRKT2测温仪线性度好,精度高,操作简单易行,可用于地热井钻井过程中温度监控,具有一定的市场应用价值。
2.LG植物胶在淡水钻井液中增粘和降滤失效果明显,防塌能力强,润滑效果好,能耐100℃的高温;
3.自主开发的LG-CMC植物胶钻井液以及其他LG植物胶钻井液,不仅可以用于地热井钻进,解决缩径、超径、坍塌等孔内问题,还可用于其他勘探领域,确保安全钻进,提高钻进效率,并可进行市场推广。
4.地层温度超过30℃后,加入高温防腐剂戊二醛,可明显维持LG植物胶钻井液的性能参数。