摘要:摘要

摘要:裂隙发育地层更易获得较好的地热水源补给，钻探中的严重漏失需要采用水泥进行封堵，但这容易造成储层损害。本文基于可降解纤维研制了地热暂堵水泥，该材料在钻井过程中渗透率较低，起到护壁堵漏作用，完井后部分降解，为地热流体产出提供通道。在PVA覆膜PLA纤维（PVA-PLA）的制备、改性及表征的基础上，探究了改性纤维对水泥浆性能及高温热水浸泡前后固结水泥石性能的影响规律及机理。结果表明：通过覆膜、热处理和硅烷改性的方式，可实现对聚合物纤维降解性能的调控；PVA-PLA纤维水泥石的60 ℃抗压强度最大为19.8 MPa、90 ℃浸泡后的孔隙率最高为28.88%，最符合低温堵漏、高温解堵的要求；60 ℃下PVA覆膜减少了PLA与水泥基质接触，90 ℃热水浸泡过程中PVA膜溶解、PLA暴露在水泥碱性环境下被水解消耗，从而在水泥石中形成较多（大于200 nm）的孔隙。低温下PVA-PLA纤维保持完整与水泥石共同堵漏，高温下纤维降解在水泥石内部形成通道而解堵，可在支撑破碎孔壁的同时，实现高温水热条件下对地热井的部分解堵。

摘要:地热能开发利用对实现节能减排、绿色低碳发展具有重要意义。针对山西浅层高温地热田无干扰供热技术无应用先例、技术体系不完善等问题，通过研究试验区地质特征，集成钻探工艺、井下换热、供热控制等关键技术，提出了山西浅层高温地热田开发利用无干扰供热先导试验技术思路。试验表明：钻探试验井井深295.72 m，井底温度经测109.9 ℃，采用无干扰井下换热供热技术，系统循环流量16.90 m3/h，即可满足面积2500 m2临建供热需求，室内平均温度22 ℃。无干扰供热先导试验在山西浅层高温地热田试验成功，现场供暖效果良好，试验成果为山西浅层高温地热田开发利用提供了宝贵经验和技术支撑。

摘要:与其他主要的可再生能源相比，地热能是唯一能够提供基本负载电力的能源。干热岩是指不含原生水或含少量水的高温深部岩体，可通过水力刺激改造形成增强型地热系统储层，从而提取数量可观的地热能。干热岩型地热资源的开发面临两方面主要技术挑战，一是花岗岩和玄武岩等极坚硬岩石对机械钻速的限制，二是钻井所处地层温度超过随钻测量和旋转导向等工具电子设备的运行温度上限。近年来，美国能源部资助的FORGE计划犹他州项目为测试新的钻头技术和优化钻井作业流程提供了机会，以逐步提升机械钻速并降低钻井成本。本文综述了美国能源部地热技术办公室近年发展规划中对地热钻井技术研发的部署，重点分析了犹他州项目在钻井实践过程中对基于物理限制因素重新设计的工作流程的应用，总结了美国能源部围绕地热钻井技术开展的多次规划编制以及部署实施的相关项目涉及的主要领域，以及犹他州项目在探索和实践钻井作业流程优化方面取得的认识。

摘要:通过多年地热钻探工程实践认为：在传统地热系统“热、通、储、盖”理论指导下，采用水文地质调查和地球物理勘探方法进行地热资源靶区和井位选址，存在着钻井风险大、勘查成果远不及预期等问题，特别是随着地热勘查深度的增加，其问题愈发严重。针对以上问题和地球气体相关文献，结合地热钻探工程实践，阐明了地球内部存在着巨大高温高压气体，地热、油气及煤系气等能源资源的形成与地球气体的运移密切相关，地热资源的形成主要是深部气体起到携带和驱动（介质和动力）作用，并在一定地质环境和空间富集。在此基础上重新建立了水热型地热资源成藏模式，有对流型、传导型和对流-传导复合型3种。并提出在传统地热系统理论基础上，进一步实现地热理论创新、建立地球气体动力学学科，使地热系统理论更加科学和完善，从而为地热资源的持续稳定开发利用提供可靠的理论依据。

摘要:随着地球浅部能源资源的日益减少，人类逐步向深部能源开发转型，中国深部干热岩型地热资源具有巨大潜力，但开发研究尚处起步阶段，深部能源开采必然面临着高温、高应力、高渗透压力及水化学环境问题，因此岩石THMC（温度场+渗流场+力学场+化学场）多场耦合作用是当前研究的重点。本文介绍了多场耦合模型建立的方法及其发展过程，概述了多场耦合模型在深部能源开采中的应用，特别是增强型地热系统（Enhanced Geothermal System，EGS）中的多场耦合问题和相关试验研究，表明了EGS中的裂缝扩展、化学增产措施和力学参数研究是重点研究问题，强调了深部能源开发的紧迫性和必要性，为今后的研究和实践提供了重要的参考和指导。

摘要:中深层地热能是一种储量丰富、分布较广、稳定可靠可再生能源，具有绿色低碳、清洁环保、安全优质、供能持续稳定等特点，在碳达峰碳中和实施路径中发挥着重要的作用。结合长沙盆地一个工程案例，采用岩石压入硬度计、电动应力式直剪仪和偏光显微镜分别对岩石样品的压入硬度、单轴抗压强度和岩性特性进行测试，从岩石的胶结物质、矿物颗粒、层理发育程度等方面对岩层可钻性的影响进行了分析研究，构建了该套地层的岩性可钻性等级，并对钻头的优选提出了建议，对本地区和类似地区的钻探工程具有一定的借鉴意义。

摘要:地热井开采过程中井筒热流体造成的瞬时高温条件下，对套管的力学性能有较大的影响。本文基于套管-水泥环-地层岩石稳态热传导数学模型计算井筒温压场，建立中深层地热开采放热与套管相互作用力学评价的数学模型，并对地热开采放热对套损的影响进行有限元计算和试验模拟，得到以下结论：在地热开采井筒放热作用下，使套管产生了较大的椭圆度，削弱了套管的抗挤强度。当内压达到90 MPa、套管内温度为30 ℃时，在地层径向压力不等的情况下，内壁面应力分布极不均匀，应力最大差值为560 MPa，应力沿周向分层分布，受到地层径向压力大的一侧出现大范围的应力集中区域。随着温度的升高，套管的位移云图变化不大，最大位移值略有增加。当温度达到120 ℃后，套管处于较为恶劣的热力环境，热应力的变大导致套管塑性变形严重，同时内压增大到120 MPa时，套管内壁整体呈高应力状态，更易导致壁面出现塑性破坏。研究成果对研究地热开采放热对套损的影响规律，对评估套管的受力环境、水泥环强度、水泥环微间隙宽度等参数提供指导意义。

摘要:干热岩（HDR）是一种清洁可再生能源，主要通过增强型地热系统（EGS）进行开发。在EGS工程中，无论是注入井还是生产井的建设都需要采用地热钻井技术，而高温高压钻井过程中地层破裂、井壁坍塌等现象是干热岩钻井施工面临的重要问题。在温差作用下，岩石的矿物颗粒由于其热膨胀、冷收缩特性的差异性，矿物颗粒之间产生温度应力，导致岩体发生热破裂。本文借助RFPA数值模拟软件，对干热岩开采过程中井筒花岗岩冷冲击作用下的裂纹扩展进行研究。结果表明：井筒模型在冷冲击过程中，岩石表面拉应力随着冷冲击时间的增加，先升高至峰值后缓慢下降。裂纹扩展可以大致分为前、中、后期。冷冲击前期，井筒周围出现环形拉应力区，开始出现均匀的微小裂纹。冷冲击中期，随着时间的增加，拉应力区逐渐向井筒外围扩展，裂纹随着拉应力区向外扩展。冷冲击后期，拉应力大小逐渐降低直至小于模型抗拉强度，裂纹扩展速度减缓直至停止扩展。围压、井径、温度对井筒围岩冷冲击时的破坏损伤效果影响显著，其中，温度对冷冲击裂纹扩展起到促进作用，围压对冷冲击裂纹扩展起到抑制作用，井径对冷冲击裂纹扩展起到促进作用。

摘要:随着深部地热资源勘查开发规模化的实施，深部钻井工艺和热储层保护与修复面临着新的挑战和问题。目前的深部地热钻井工程，几乎都是采用正循环水基钻井液钻进工艺。由此带来不可避免的主要问题就是热储层损害。在热储层损害修复方面，国内还没有形成强制性的标准和规范。从而出现了许多地热完井后，未进行合理规范的修复改造就进入降压或抽水试验，造成地热资源评价失真和合同纠纷等问题。本文在大量地热钻井工程实例基础上，并结合油气储层改造文献资料，从地热储层损害形式、热储层岩性和堵塞充填物主要矿物组分、修复与增产机理等方面进行了分析研究。试验和工程实践证明：盐酸（HCl）、土酸（HCl+HF）和超临界CO2对热储层中的堵塞物或裂隙，具有溶解、溶蚀、驱逐、置换和扩充作用，是热储层损害修复和储层渗透率提高的基本方法。在实际工程中，单一修复方法效果甚微，应结合热储层损害机理和程度，采用“二合一”或“三合一”方法最佳。针对目前普遍问题，提出了不同类型热储层修复增产的基本方法和热储层修复改造应作为地热钻井工程重要组成部分（工序）。