地热井及水文孔止水工艺的研究
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摘 要：在地热能开发与水文地质勘察工作中，對地热井或是水文孔的止水是非常重要的，如果无法保证地热井与水文孔的止水效果，那么后续的地热能开发与水文地质勘探工作都很难进行下去。为此，本文结合实际工作经验，对地热井与水文孔止水的重要性进行了分析，并以封水止水器为例，对地热井与水文孔止水工艺展开了探讨。
关键词：地热井;水文孔;止水工艺
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.19.077
0 引言
传统地热井与水温空止水工艺通常会采用海带、粘土、牛皮、化学止水剂等作为止水材料，利用材料遇水膨胀的特点来达到止水效果，但由于这类止水材料安装使用时容易出现磨损、移位等情况，因此其止水效果一直都并不理想，而以硅胶板、橡胶板等为止水材料的封水止水器则能够很好地解决这一问题，使地热井止水效果能够满足工作需求。
1 地热井与水文孔止水的重要性
地热能作为近些年新兴的清洁能源，目前已经在世界范围内得到了较为广泛的应用，同时对环境污染、能源短缺等问题的解决也带来了较大的帮助，因此，地热井止水作为影响地热能开发的关键因素，其重要性是非常高的。从具体上来看，地热能来自地球内部的熔岩，且以热力的形式存在，在地下水流动以及熔岩上涌的影响下，这些热力会逐渐被转送到距离地面较近的地壳处，并将周围的地下水加热，而地热能开采就是直接将这些热源抽取出来[1]。因此，地热能开发通常都会产生大量的高温热水，这些地热水的温度通常都在80℃以上，如果不将其封闭在地下，那么热源的温度就会随着地下水的流失而逐渐降低，地热能的开发效率自然也就会大大降低。一般来说，地热井的止水都是通过止水装置来实现，其中较为常见的就是采用封水止水器进行止水，这种止水装置以硅胶板为核心材料，不仅继承了传统止水工装置遇水膨胀的特性，同时还能突破了传统止水材料在应用上的局限性，目前已经在地热井止水工作中得到了较为广泛的应用。
2 封水止水器分析
2.1 封水止水器的结构
从结构上来看，封水止水器主要可分为硅胶板（橡胶板）、轴承以及石油套管三部分，其中石油套管用于与石油管道相连接，硅胶板（橡胶板）为实现止水功能的关键材料，而轴承则作为止水器的固定与支撑。目前市场上的封水止水器较多，不同类型的封水止水器虽然在具体结构、位置上会存在一定的差异，但大多是以空心管作为主轴，主轴下方与石油套管相连接，中部则设有骨架板与硅胶板，另外为满足硅胶板的支撑需求，并提高其灵活性，通常还会在石油套管下方设置支撑板，并在骨架板上安装轴承、旋紧板以及上下浮动板。
2.2 封水止水器的原理
从原理上来看，封水止水器之所以具有着良好的止水效果，其核心主要在于其中的硅胶板（橡胶板），硅胶板具有着与其他止水材料相遇类似的不透水特性，同时还能够具有着良好的弹性与遇水膨胀性能。在实际应用中，由于该材料能够在与水接触后迅速膨胀，因此一旦地热水上涌至封水止水器处，那么其中的硅胶板就会自行膨胀，将所有缝隙封死，避免地热水泄露，而这也正是其拥有良好止水效果的主要原因。另外，硅胶板遇水后的体积膨胀可达原体积的2-3倍，因此在周围骨架板的限制下，即便地热水上涌具有着较大的冲击力，也很难超过硅胶板与骨架板的接触压力，自然也就无法突破硅胶板的阻碍，而在止水器与地热井壁间的接缝发生偏移错位或磨损时，其强大的膨胀能力也同样能够使止水器保持良好的封闭性[2]。
2.3 封水止水器的优点
封水止水器良好的止水效果使得其在地热井止水等方面有着非常广泛的应用，而从具体上来看，其优点则可以体现三方面。首先，封水止水器中的硅胶板（橡胶板）膨胀倍率比较高，这使得封水止水器具有着良好的移动补充性与自愈性，在实际应用中很少会出现类似于传统止水装置的故障。其次，与传统止水装置相比，封水止水器的结构简单，应用的止水材料较少，因此制作起来十分方便，这不仅能够大大节约地热井止水成本，同时也可以节省人力与时间。最后，封水止水器的安装操作同样十分简单，同时其突出的性能还使其适应性大大提高，能够满足多种环境下的止水需求。
2.4 封水止水器的应用范围
前文中提到，封水止水器拥有着良好的环境适应性，能够使用多种情况下的止水操作，因此其应用范围是非常广的，从目前来看，封水止水器的应用领域主要集中在地热井施工、煤田地质水文钻孔、水文水井钻孔以及旧井修复工程等几方面。但需要注意的是，封水止水器在不同应用领域中的止水效果虽然相差不大，但其应用方法却存在着较大的差异，因此在实际应用中必须要明确区分开来。
2.5 封水止水器的应用要点
封水止水器的实际应用操作会因应用领域的不同而存在差异，这里以地热井施工为例展开分析。在应用封水止水器之前，工作人员需要先根据电测井资料以及地热井的钻孔取心情况展开综合分析，将储热层位置、止水层位等确定下来，并根据止水层位的地质情况来选择合适的止水段，止水段最好应具有坚固完整的岩石。在确定这些数据后，再根据地热井的深度、结构来制作隔离器，隔离器分为上隔离器与下隔离器两部分，制作时需要把握好尺寸，制作完毕后则要将其送入井内，安装在预定好的止水段处固定好，（不同封水止水器的固定方式不同），在安装固定好后还需取出钻具并静止12h，待硅胶板压实膨胀，并与周围地热井壁彻底接触后，对止水效果进行观察，如不存在地热水渗漏情况，则可完成安装施工。
3 结束语
总而言之，在地热井施工与地质水文钻孔施工中，地热井与水文孔止水是非常重要的，在传统止水工艺止水效果较差的情况下，我们必须要充分掌握封水止水器这一新型止水工艺，并对其应用要点、应用范围拥有足够的了解，这样才能够在实际施工中对封水止水器进行有效应用。
参考文献：
[1]贾红殿.分析地热井及水文孔止水工艺[J].低碳世界，2019，9（01）：99-100.
[2]张春亮.地热井及水文孔止水工艺的探讨[J].山西建筑，2015，41（05）：66-67.
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