地熱井井口裝置的作用

① 井口裝置

1.井口安裝

地熱井井口裝置及基礎設備的設計、安裝除了保證質量,滿足用戶利用需要外,還要保證整個系統的嚴格密閉,杜絕空氣侵入,防止井管和泵管被腐蝕。因為當密封不嚴時,井口瞬時產生負壓吸入空氣,大量氧氣駐留在井口至動靜水位的井筒空間內,即使被人們判定為不具有腐蝕或輕微腐蝕的地熱流體,由於存在溶解氧和溫度較高等原因,實際生產中也具有一定的腐蝕性。井管腐蝕後會產生上部低溫水混入、井孔變形,減少地熱井的使用壽命;泵管銹蝕後,在機械震動力的作用下,大量的銹片脫落聚集沉澱至井底,堵塞濾水管網和局部地層,造成開采、回灌效果不佳。金屬腐蝕嚴重時會發生井管和泵管斷裂、地熱井報廢等後果。

圖4-26 全地下式井泵房建築示意圖(單位:mm)

考慮到地熱井井口應具備防腐、防垢、密封等功能,井口裝置應選用具有抗地熱流體腐蝕性的材料,結構設計應考慮井管的熱脹冷縮,與井管的連接應採用填料密封套接,並應具有良好的密封性能,不宜採用井管與井口裝置直接連接方式。地熱井成井後井管留置在地面以上的高度以500～1000mm為宜,泵室部分的傾斜度不得超過1.5°,泵室管外應設置有保護套管,護套直徑依井管直徑確定,與井管之間的間距以10～20mm為宜,材質宜採用無縫套管,選料總長度應不小於1200mm,留置在地面以上的高度應不小於400mm(圖4-28),安裝時必須保證水平、牢固、密封。開采井的輸水泵管或回灌井的回灌水管宜選用直徑不小於φ150mm、符合API標準的全密封無縫鋼管的石油套管或不銹鋼管,同時進行嚴格的防腐、防垢處理。

圖4-27 典型地熱利用系統熱力站房建築示意圖

針對圖4-28開采井口裝置需要說明的是:

1)本構件適用於自流與泵抽公用型井口,井口閉井壓力小於1.5MPa;

2)井管應為無縫標准井管,本圖以井管外徑377mm為例;

3)構件安裝適應保證系統安裝工藝要求;

4)活動盲孔為水位監測孔,水位測量後應及時封住,防止大量空氣進入地熱管。

2.地熱井提水設備

地熱井提水設備選型原則及提水設備要求:地熱井主要提水設備為井用耐熱潛水電泵。選型原則是根據地熱水的水質、水量、水溫、動水位、靜水位、井口出水壓力要求等確定。其中水質決定泵的材質;其他幾種參數則決定泵的參數。

3.除砂器

由於絕大多數的固體懸浮物質是由抽出的流動水體攜帶到地表的,因此在開采井井口需設置除砂設備,抽出流體經過除砂處理,方可保證地熱流體中裹攜的岩屑微粒、細砂顆粒或其他細小顆粒不被傳輸到循環系統管路和回灌井內。而且除砂器的設置也可在一定程度上減輕回灌系統過濾器的工作負擔。

除砂器的選型、精度應根據地熱井所揭露熱儲層岩性、流體質量來設計和確定。天津市地熱利用系統中多採用旋流式除砂器,其井口除砂效率見表4-12。從表中數據可以分析得出,顆粒直徑越小,單純採用除砂器的效果就越差,特別是當粒徑范圍小於0.08mm時,除砂效果僅為15%。這表明採用旋流式除砂器除砂能力的極限是由於採用機械設備的原因,要想達到穩定、保證粒徑范圍要求,還應配備高精度的過濾裝置。

圖4-28 地熱井標准井口裝置基礎設施圖

表4-12 不同顆粒直徑的除砂率

② 海上石油鑽井是什麼

海上石油鑽井是在大陸架海區，為普查勘探海底石油和天然氣而進行的鑽探工程。鑽探深度一般為幾千米。目前，最深的海上石油鑽井可達6000多米。

海洋石油鑽井與陸地相比，主要有四點不同：一是如何在水面之上平穩地立起井架，並要經受得住風浪的襲擊；二是在轉盤至海底之間，如何建立一個特殊的井口裝置，把海水與井筒隔絕開來；三是海洋鑽井直井少斜井多，在海上鑽井，必須有保證鑽機等鑽井設備正常工作的海洋鑽井平台；四是海洋鑽井費用高，要比陸上鑽井高3～10倍。

海上鑽井裝置按其結構特點可分為固定式和移動式兩類。前者包括樁基式平台和重力式平台兩種（圖6.5）；後者又分為座底式平台和浮動式平台。座底式平台包括自升式平台和沉浮式平台；浮動式平台包括浮式鑽井船和半潛式鑽井平台兩種。在使用浮動式鑽井平台鑽井時，平台井口和海底井口是固定不動的。這種井口裝置類似於陸上鑽井導管的加長，用以隔絕海水，連接海底井口和平台井口，造成鑽井液返回的通路。這種固定不動的井口導管，可以用打樁的辦法打入海底一定深度，或者在海底鑽出一定深度的井眼，然後下入導管，並與平台基礎構架緊固在一起，從而達到能夠正常鑽井的要求。

在使用浮動式平台鑽井時，井口裝置就比較復雜。由於海水的運動，整個鑽井裝置就會發生升降、平移、搖擺活動。這樣，平台井口與海底井口之間，即產生相對運動。因此，這種井口裝置必須裝有能夠伸縮和彎曲的部件，也能隨著水面和水下兩個井口的相對運動而活動著，否則就不能適應正常鑽井的需要。

圖6.5海上鑽井平台

這種井口裝置，主要由三個系統組成。

（1）導引系統。包括井口盤、導引架以及導引繩張緊機構等。導引系統的作用是引導井口裝置和其他部件對正，以便安裝和拆卸；引導鑽具和其他下井工具進入海底井口。

（2）防噴器系統。海上鑽井的安全防火是非常重要的。為了安全鑽井，一般要求裝有三個防噴器：一個鑽桿防噴器，一個全閉式防噴器，一個萬能防噴器；或者用兩個鑽桿防噴器，一個全閉式防噴器。防噴器開關閘門安裝在近海海底的水域中，不在平台上，所以必須遙控。在鑽井過程中，因為每次固井要換井口，或因改變鑽具尺寸需要換防噴器芯子等。為了拆裝方便迅速，而且當水深超過潛水員的潛深能力時，仍能准確拆裝，所以需要有遙控連接器或快速接卸器等部件。

（3）隔水管系統。隔水管系統裝在防噴器的上部，由隔水管、伸縮隔管、變曲接頭和隔水管張緊器等組成。其作用是隔絕海水，導引鑽具入井，形成鑽井液迴路，並且承受浮動平台的升降、平移運動。其中伸縮隔管和彎曲接頭就是分別解決升降、平移運動的裝置。隔水管張緊器是防止隔水管在海浪、潮流的作用下產生彎曲，以免影響它的壽命和工作。因此，要有較大的張緊力來維持隔水管正常的工作狀態。

以上三個系統的完整裝置，就構成了海洋鑽井特殊的水下井口裝置。

③ 簡述鑽井井口裝置各部分的名稱和作用；

陸上井口系統、閘閥、快速接頭、泥線套管懸掛系統等。

④ 井口裝置的組成包括

氣井井口裝置是由套管頭、油管頭、采氣樹組成。
套管頭的作用是懸掛套管上部的部分重量和把幾層套管相互隔開;油管頭的作用是用來懸掛井內的油管和密封油、套管之間的環形空間。采氣樹的作用是控制氣井的開關，調節壓力、流量以及用於氣井壓井、壓裂、酸化等作業。

⑤ 到底採油樹是什麼是井口裝置，還是包括磕頭機

採油樹實際上就是井口裝置的主體部分，和抽油機（磕頭機）是完全不同的兩種采內油設備。
採油樹主容要有三部分構成：1、套管頭；2、油管頭；3、採油樹本體（生產閘門、總閘門、測試閘門、小四通等）。
採油樹的主要作用是：1、懸掛油管。2、密封油管和套管間的環形空間。3、控制和調節油井（注水井）的生產。4、實現各種井下作業。
而抽油機的作用是「抽汲」。它通過電機提供的動力，利用「四連桿機構」將電機的旋轉運動轉變為驢頭的上下往復運動，從而帶動通過「光桿——抽油桿——深井泵」，將原油抽到地面上來。