地热井井口装置的作用

① 井口装置

1.井口安装

地热井井口装置及基础设备的设计、安装除了保证质量,满足用户利用需要外,还要保证整个系统的严格密闭,杜绝空气侵入,防止井管和泵管被腐蚀。因为当密封不严时,井口瞬时产生负压吸入空气,大量氧气驻留在井口至动静水位的井筒空间内,即使被人们判定为不具有腐蚀或轻微腐蚀的地热流体,由于存在溶解氧和温度较高等原因,实际生产中也具有一定的腐蚀性。井管腐蚀后会产生上部低温水混入、井孔变形,减少地热井的使用寿命;泵管锈蚀后,在机械震动力的作用下,大量的锈片脱落聚集沉淀至井底,堵塞滤水管网和局部地层,造成开采、回灌效果不佳。金属腐蚀严重时会发生井管和泵管断裂、地热井报废等后果。

图4-26 全地下式井泵房建筑示意图(单位:mm)

考虑到地热井井口应具备防腐、防垢、密封等功能,井口装置应选用具有抗地热流体腐蚀性的材料,结构设计应考虑井管的热胀冷缩,与井管的连接应采用填料密封套接,并应具有良好的密封性能,不宜采用井管与井口装置直接连接方式。地热井成井后井管留置在地面以上的高度以500～1000mm为宜,泵室部分的倾斜度不得超过1.5°,泵室管外应设置有保护套管,护套直径依井管直径确定,与井管之间的间距以10～20mm为宜,材质宜采用无缝套管,选料总长度应不小于1200mm,留置在地面以上的高度应不小于400mm(图4-28),安装时必须保证水平、牢固、密封。开采井的输水泵管或回灌井的回灌水管宜选用直径不小于φ150mm、符合API标准的全密封无缝钢管的石油套管或不锈钢管,同时进行严格的防腐、防垢处理。

图4-27 典型地热利用系统热力站房建筑示意图

针对图4-28开采井口装置需要说明的是:

1)本构件适用于自流与泵抽公用型井口,井口闭井压力小于1.5MPa;

2)井管应为无缝标准井管,本图以井管外径377mm为例;

3)构件安装适应保证系统安装工艺要求;

4)活动盲孔为水位监测孔,水位测量后应及时封住,防止大量空气进入地热管。

2.地热井提水设备

地热井提水设备选型原则及提水设备要求:地热井主要提水设备为井用耐热潜水电泵。选型原则是根据地热水的水质、水量、水温、动水位、静水位、井口出水压力要求等确定。其中水质决定泵的材质;其他几种参数则决定泵的参数。

3.除砂器

由于绝大多数的固体悬浮物质是由抽出的流动水体携带到地表的,因此在开采井井口需设置除砂设备,抽出流体经过除砂处理,方可保证地热流体中裹携的岩屑微粒、细砂颗粒或其他细小颗粒不被传输到循环系统管路和回灌井内。而且除砂器的设置也可在一定程度上减轻回灌系统过滤器的工作负担。

除砂器的选型、精度应根据地热井所揭露热储层岩性、流体质量来设计和确定。天津市地热利用系统中多采用旋流式除砂器,其井口除砂效率见表4-12。从表中数据可以分析得出,颗粒直径越小,单纯采用除砂器的效果就越差,特别是当粒径范围小于0.08mm时,除砂效果仅为15%。这表明采用旋流式除砂器除砂能力的极限是由于采用机械设备的原因,要想达到稳定、保证粒径范围要求,还应配备高精度的过滤装置。

图4-28 地热井标准井口装置基础设施图

表4-12 不同颗粒直径的除砂率

② 海上石油钻井是什么

海上石油钻井是在大陆架海区，为普查勘探海底石油和天然气而进行的钻探工程。钻探深度一般为几千米。目前，最深的海上石油钻井可达6000多米。

海洋石油钻井与陆地相比，主要有四点不同：一是如何在水面之上平稳地立起井架，并要经受得住风浪的袭击；二是在转盘至海底之间，如何建立一个特殊的井口装置，把海水与井筒隔绝开来；三是海洋钻井直井少斜井多，在海上钻井，必须有保证钻机等钻井设备正常工作的海洋钻井平台；四是海洋钻井费用高，要比陆上钻井高3～10倍。

海上钻井装置按其结构特点可分为固定式和移动式两类。前者包括桩基式平台和重力式平台两种（图6.5）；后者又分为座底式平台和浮动式平台。座底式平台包括自升式平台和沉浮式平台；浮动式平台包括浮式钻井船和半潜式钻井平台两种。在使用浮动式钻井平台钻井时，平台井口和海底井口是固定不动的。这种井口装置类似于陆上钻井导管的加长，用以隔绝海水，连接海底井口和平台井口，造成钻井液返回的通路。这种固定不动的井口导管，可以用打桩的办法打入海底一定深度，或者在海底钻出一定深度的井眼，然后下入导管，并与平台基础构架紧固在一起，从而达到能够正常钻井的要求。

在使用浮动式平台钻井时，井口装置就比较复杂。由于海水的运动，整个钻井装置就会发生升降、平移、摇摆活动。这样，平台井口与海底井口之间，即产生相对运动。因此，这种井口装置必须装有能够伸缩和弯曲的部件，也能随着水面和水下两个井口的相对运动而活动着，否则就不能适应正常钻井的需要。

图6.5海上钻井平台

这种井口装置，主要由三个系统组成。

（1）导引系统。包括井口盘、导引架以及导引绳张紧机构等。导引系统的作用是引导井口装置和其他部件对正，以便安装和拆卸；引导钻具和其他下井工具进入海底井口。

（2）防喷器系统。海上钻井的安全防火是非常重要的。为了安全钻井，一般要求装有三个防喷器：一个钻杆防喷器，一个全闭式防喷器，一个万能防喷器；或者用两个钻杆防喷器，一个全闭式防喷器。防喷器开关闸门安装在近海海底的水域中，不在平台上，所以必须遥控。在钻井过程中，因为每次固井要换井口，或因改变钻具尺寸需要换防喷器芯子等。为了拆装方便迅速，而且当水深超过潜水员的潜深能力时，仍能准确拆装，所以需要有遥控连接器或快速接卸器等部件。

（3）隔水管系统。隔水管系统装在防喷器的上部，由隔水管、伸缩隔管、变曲接头和隔水管张紧器等组成。其作用是隔绝海水，导引钻具入井，形成钻井液回路，并且承受浮动平台的升降、平移运动。其中伸缩隔管和弯曲接头就是分别解决升降、平移运动的装置。隔水管张紧器是防止隔水管在海浪、潮流的作用下产生弯曲，以免影响它的寿命和工作。因此，要有较大的张紧力来维持隔水管正常的工作状态。

以上三个系统的完整装置，就构成了海洋钻井特殊的水下井口装置。

③ 简述钻井井口装置各部分的名称和作用；

陆上井口系统、闸阀、快速接头、泥线套管悬挂系统等。

④ 井口装置的组成包括

气井井口装置是由套管头、油管头、采气树组成。
套管头的作用是悬挂套管上部的部分重量和把几层套管相互隔开;油管头的作用是用来悬挂井内的油管和密封油、套管之间的环形空间。采气树的作用是控制气井的开关，调节压力、流量以及用于气井压井、压裂、酸化等作业。

⑤ 到底采油树是什么是井口装置，还是包括磕头机

采油树实际上就是井口装置的主体部分，和抽油机（磕头机）是完全不同的两种采内油设备。
采油树主容要有三部分构成：1、套管头；2、油管头；3、采油树本体（生产闸门、总闸门、测试闸门、小四通等）。
采油树的主要作用是：1、悬挂油管。2、密封油管和套管间的环形空间。3、控制和调节油井（注水井）的生产。4、实现各种井下作业。
而抽油机的作用是“抽汲”。它通过电机提供的动力，利用“四连杆机构”将电机的旋转运动转变为驴头的上下往复运动，从而带动通过“光杆——抽油杆——深井泵”，将原油抽到地面上来。