DB61/T 2115-2025 中深层地热能开发钻完井技术规程

　　陕 西 省 地 方 标 准

DB61/T 2115—2025

中深层地热能开发钻完井技术规程

Technical code for drilling-completing midium-deep geothermal wells

2025 –09 - 16 发布 2025 –10 - 16 实施

陕 西 省 市场监 督 管理局 发 布

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目 次

前 言 III

1 范围 1

2 规范性引用文件 1

3 术语和定义 1

4 基本规定 2

5 钻井工程 2

5.1 井身结构 2

5.2 钻前准备 3

5.3 钻井作业 3

5.4 录井、测井 4

6 完井工程 5

6.1 完井方式 5

6.2 完井作业 5

6.3 完井管柱 5

6.4 同轴套管换热井 5

6.5 对接换热井 5

6.6 下管作业 6

6.7 固井工程 6

6.8 套管试压 6

7 资料汇交与验收 6

7.1 钻前验收 6

7.2 质量验收 6

7.3 资料汇交 8

附 录 A (资料性) 中深层地热能开发钻完井工程设计提纲 9

附 录 B (规范性) 真空保温管技术要求 11

附 录 C (规范性) 中深层地热能开发钻完井工程汇交资料 13

I

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前 言

本文件按照GB/T 1.1-2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。

本文件由陕西省发展和改革委员会提出并归口。

本文件起草单位：陕西省煤田地质集团有限公司、陕西太合智能钻探有限公司、陕西省一三九煤田地质水文地质有限公司、陕西省一九四煤田地质有限公司、陕西中煤新能源有限公司、中石化绿源地热能(陕西)开发有限公司、西安煤科地热能开发有限公司、陕西煤田地质油气钻采有限公司、陕西西咸新区沣西新城能源发展有限公司、陕西燃气集团新能源发展股份有限公司、陕西金奥能源开发有限公司、西安科技大学。

本文件主要起草人： 张晓宏、朱昱谌、陈粤强、刘文革、韩元红、薛宇泽、刘斌、王家乐、赵永哲、畅伟、方迎辉、何莹、晁海亮、储朱敏、姜鹏飞。

本文件首次发布。

本文件由陕西省煤田地质集团有限公司负责解释。

联系信息如下：

单位：陕西省煤田地质集团有限公司科技管理部

电话：029-86681680

地址：陕西省西安市经开区文景路26号A

邮编：710021

III

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中深层地热能开发钻完井技术规程

1 范围

本文件规定了中深层换热型地热能开发钻井和完井工程的基本规定、钻井工程、完井工程、资料汇交与验收的要求。

本文件适用于中深层换热型地热能开发钻井和完井工程。

2 规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

GB/T 10238 油井水泥

GB/T 19830 石油天然气工业 油气井套管或油管用钢管

DZ/T 0054 定向钻探技术规程

DZ/T 0260 地热钻探技术规程

NB/T 10268 地热井录井技术规范

NB/T 10269 地热测井技术规范

NB/T 10704 地热井钻前工程和设备安装技术规范

NB/T 10706 地热井固井技术规范

NB/T 10707 地热完井技术规范

NB/T 11151 地热钻井液技术规范

NB/T 11152 地热钻井钻头使用基本规则和磨损评定方法

SY/T 5088 钻井井身质量控制规范

SY/T 5347 钻井取心作业规程

SY/T 5374.1 固井作业规程第1部分：常规固井

SY/T 5412 下套管作业规程

SY/T 5466 钻前工程及井场布置技术要求

SY/T 5724 套管柱结构与强度设计

SY/T 5727 井下作业安全规程

SY/T 5742 石油与天然气井井控安全技术考核管理规则

SY/T 5954 开钻前验收项目及要求

SY/T 5955 定向井井身轨迹质量

SY/T 6276 石油天然气工业健康、安全与环境管理体系

SY/T 6592 固井质量评价方法

3 术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

地热能开发钻完井 Drilling-completing geothermal wells

地热能开发过程中的钻井和完井工程。

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3.2

换热井 Heat exchange wells

利用外部循环介质通过套管壁获取地下热能的井。

3.3

同轴套管换热井 Coaxial heat exchange wells

在井中置入与套管同轴的内管形成环状间隙，通过载热介质循环换热的井。

3.4

对接换热井 Interconnected heat exchange wells

在中深层热储中对接，形成换热通道的井与井组，包含水平换热井与对接换热直井。

4 基本规定

4.1 钻完井工程设计前应收集以往地热地质、水文地质、钻完井工程等相关资料。主要有热储特征、完井系统压力、相邻区钻完井情况以及开发评价等工程资料。

4.2 施工前应编制钻完井工程设计，设计应经过评审。钻完井工程设计提纲参照附录A。

4.3 设计应以单井取热为基础，与地热能开发论证方案相一致。

4.4 井身结构与固井工程设计应保护地下水资源。

4.5 井身结构应使用高质量止水(气)材料，实施注浆加固。

4.6 施工过程中应完成综合录井，获取钻井及地质、地热参数资料。

4.7 健康、安全与环境保护作业标准，参见SY/T 6276。

4.8 井控风险分级和安全技术要求，参见SY/T 5742。

5 钻井工程

5.1 井身结构

5.1.1 同轴套管换热井

同轴套管换热井井身结构分为二开和三开结构，见表1。

表 1 同轴套管换热井井身结构

类别 井身结构 钻井直径/mm 换热套管规格/mm 中心保温管规格/mm

二开结构 一开 Φ444.5/ Ф347.6 Ф339.7/ Ф273.1

Ф 139.7/ Ф 110 二开 Ф311.2/ Ф241.3 Ф219.1/ Ф 177.8

三开结构 一开 Ф444.5 Ф339.7

Ф 114.3 二开 Ф311.2 Ф273.1/ Ф244.5 三开 Ф241.3/ Ф215.9 Ф 177.8/ Ф 168 5.1.2 对接换热井

对接换热井井身结构一般为三开结构，见表2。

2

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表 2 对接换热井井身结构

井身结构 换热直井 水平换热井 钻井直径/mm 套管规格/mm 钻井直径/mm 套管规格/mm 一开 Ф444.5 Ф339.7 Ф444.5 Ф339.7 二开 Ф311.1 Ф244.5 Ф311.1 Ф244.5 三开 Ф215.9 Ф139.7 Ф215.9 Ф139.7 5.2 钻前准备

包括设备选型、井场布置、设备安装等，参见NB/T 10704。

5.3 钻井作业

包括钻进方法与钻头选择、全面钻进、取心钻进、定向钻进、钻井液选择等。

5.3.1 钻进方法

应根据地质条件和技术要求确定钻进方法，钻进方法及适用条件见表3。

表 3 钻进方法及适用条件

钻进方法 适用条件与特点

全面钻进 牙轮钻头钻进 松软地层及完整、破碎、致密、研磨性岩石及卵砾石层。 PDC钻头钻进 软至硬地层，机械钻速较高，尤其适用于中硬等砂、泥页岩地层。

空气泡沫多工艺钻进 空气钻进适用于基岩，尤其是无地层水或缺水地区;

泡沫钻进适应自稳性较好的热储层、漏失地层、高温地层;

气举反循环钻进适应砂土、砂砾层及各类稳定性较好的基岩。 潜孔锤、液动冲击钻进 坚硬地层钻进，适用于常规口径。

取心钻进 硬质合金钻进 松软地层及致密、完整、可钻性级别6级以下基岩。 PDC钻头钻进 软至硬，可钻性级别4～10级岩层。 普通金刚石钻进 孕镶金刚石钻头适用于可钻性级别10～12级岩层;天然表镶金刚石钻头适用于可钻性4～10级岩层。 冲击回转钻进 硬质合金冲击回转适用于可钻性级别5～6级和部分7级的岩层;金刚石冲击回转适用于可钻性级别6～12级坚硬致密地层。

扩眼钻进 硬质合金钻进 粘土、砂土层，卵砾层。 牙轮钻头钻进 砂土层、砾、卵、漂石地层及基岩地层。 潜孔锤钻进 坚硬基岩地层。 PDC钻头钻进 适用于难以上提钻具的泥页岩地层。 5.3.2 钻头选择

钻头选择应符合NB/T 11152的规定。

5.3.3 钻井液选择

钻井液选择，参见NB/T 11151。

3

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5.3.4 全面钻进

全面钻进包含钻具组合、钻进方法、钻进参数的选择和钻进操作要求等，参见DZ/T 0260。

5.3.5 取心钻进

取心钻进的钻具、钻进参数选择和钻进操作要求等，参见SY/T 5347。

5.3.6 定向钻进

定向钻进的钻具、钻进参数选择和钻进操作要求等，参见DZ/T 0054。

5.3.7 对接换热井钻进

5.3.7.1 基本原则

对接换热井应遵循以下原则：

a) 对接方式宜选择裸眼对接、玻璃钢管对接、洞穴对接、水平钢管穿越对接等;

b) 水平换热井着陆后距离对接点不足300 m，宜采取负位移对接、双井位移对接完井;

c) 对接换热直井可为定向井，对接点宜选择在降斜直井段;

d) 水平换热井的轨迹宜选择由直井段、全增斜段、水平段组成的三段制;

e) 水平换热井造斜点宜选择在稳定完整的地层中;

f) 水平换热井造斜段宜保持均匀造斜率，井眼曲率宜为5～9°/30 m。

5.3.7.2 钻具组合

5.3.7.2.1 对接换热直井常用钻具组合可选择：

a)钻头+井下马达(自带1.25～2°弯接头)+无磁钻铤+钢钻铤+普通钻杆;

b)钻头+井下马达(自带1.25～2°弯接头)+无磁承压钻杆+加重钻杆+普通钻杆。

5.3.7.2.2 长水平井段宜使用旋转导向系统(RSS)。

5.3.7.2.3 对接连通仪器宜使用旋转磁铁测距系统(RMRS)、远距离穿针装备(DRMTS)。

5.3.7.3 水平换热井作业

5.3.7.3.1 依据目标靶区的垂直井深，选择合适造斜点位置。

5.3.7.3.2 扭方位过程中，应减少滑动钻进，使剖面轨迹平滑，钻进不超过10 m测一点，控制全角变化率≤9°/30 m。

5.3.7.3.3 应对比分析实钻井眼轨迹与设计轨迹的偏差，预测下部井段所需造斜率。

5.3.7.3.4 造斜时应提前调整方位、根据入靶垂深确定轨迹控制措施。

5.3.7.4 对接连通作业

对接连通作业应满足以下要求：

a) 宜采用RMRS强磁对接仪、配合MWD测斜仪进行对接连通作业;

b) 应将水平换热井与对接换热直井的井口坐标导入测量系统;

c) 对接换热直井应具备井口封闭功能;

d) 对接前应留够安全距离、停钻循环钻井液;

e) 连通前，对接换热直井应灌满钻井液;

f) 停钻后，钻井液压力平衡方可起出连通仪器;

g) 应控制水平换热井水平段空间姿态，稳定轨迹对接;

h) 连通不成功可采取：对接换热直井连通段扩大及定向侧钻或水平换热井定向侧钻。

5.4 录井、测井

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按中深层地热能开发钻完井工程设计要求，进行岩屑录井、钻时录井、钻井液录井，录井见NB/T 10268，测井见NB/T 10269。

6 完井工程

6.1 完井方式

同轴套管换热井、对接换热井应在中深层热储中完井，宜采用套管固井完井方式。

6.2 完井作业

常规套管完井作业可参见SY/T 5727、NB/T 10707。

6.3 完井管柱

6.3.1 同轴套管换热井完井管柱应由取热的套管与保温的内管组成。

6.3.2 对接换热井可由取热的套管管柱完井。

6.3.3 取热的套管宜采用油气井套管，应符合API SPEC 5CT要求。

6.3.4 同轴套管换热井内管导热系数宜小于3～0.42 W/(m ·K);其内外表面具有抗磨、抗腐蚀、抗老化性满足不小于30 年。

6.3.5 同轴套管换热井内管可采用单一材质类型，也可采取两种及以上组合，常用内管材质性能见表4。表 4 同轴套管换热井常用内管材质性能表

类型 直径×壁厚mm 导热系数W/(m ·K) 比热容J/kg ·K 密度g/cm³ 推荐工作温度℃ 标准PE 110×10 0.42 2300 0.96 65 改性PE/PERT II 110×10 0.3～0.42 2300 0.94-0.96 85

纤维增强RTP 114×13(含气凝

胶) 0.2 1900 0.89-0.91 85 114×10 0.42 2000 0.93-0.95 85 真空保温钢管 139.7×19(17.8) 114.3×19.15 石油标准D级0.00 6～0.02 钢材486 7.9 200 注：真空保温钢管技术要求，见附录B。 6.4 同轴套管换热井

6.4.1 套管固井完井时，套管底部应采用水泥浆浇筑15～30 m的人工井底。

6.4.2 保温内管下段可采用普通导热管，底端用30～50 m花管连接，下距人工井底15～20 m。

6.5 对接换热井

6.5.1 对接换热直井完井

6.5.1.1 对接换热直井应在对接点下入玻璃钢套管，对接点处预留长度不低于9 m。

6.5.1.2 玻璃钢套管抗压强度不低于与其连接的钢套管抗压强度。

6.5.1.3 掏穴作业可采用机械式扩孔工具或水力切割工艺，高度应不低于4 m。

6.5.1.4 对接换热直井固井候凝应不小于48 h。

6.5.2 水平换热井完井

6.5.2.1 水平换热井钻进距离对接点80～150 m时，对接换热直井应关闭井口安全装置。

6.5.2.2 水平换热井二开套管应下入可钻式浮箍、浮鞋组件。

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6.5.2.3 固井前，对接换热直井井口应连接专门的高压阀门。

6.5.2.4 水平换热井二开套管固井时，应通过对接换热直井井口高压阀门放出一定的水泥浆， 以封闭玻璃钢套管上下井段。

6.5.2.5 水平换热井应扫水泥塞至对接点位置;对接换热直井应扫水泥塞至人工井底。

6.6 下管作业

6.6.1 套管下管

按照SY/T 5412进行。

6.6.2 内管下管

6.6.2.1 真空保温管

真空保温管应满足以下要求：

a) 起吊时应保证真空保温钢内管起吊后和井筒中心在一条垂直线上;

b) 在真空保温钢内管接箍螺纹上应涂抹高温密封脂;

c) 每30～50 m应安装一组扶正器，扶正器宜采用刚性双弓弹性扶正器。

6.6.2.2 改性复合管

改性复合管应满足以下要求：

a) 下入起吊应采用专用吊卡或夹板;

b) 连接方式宜采用热熔或丝扣连接，接口强度不低于本体;

c) 每30～50m应安装一组扶正器。

6.7 固井工程

6.7.1 井深小于1000米可采用普通水泥，井深大于1000 m宜采用G级油井水泥。

6.7.2 固井应连续作业，应采用专用水泥固井车和水泥浆储罐车。

6.7.3 同轴套管换热井宜使用高导热性固井水泥;对接换热直井上部应使用隔热的固井水泥。

6.7.4 其他固井要求应符合NB/T 10706、SY/T 5374.1的规定。

6.8 套管试压

套管试压宜在侯凝24～48 h进行;套管试压至10～12 MPa，在30 min内压降不大于0.5 MPa。

7 资料汇交与验收

7.1 钻前验收

钻前验收，参见SY/T 5954、NB/T 10704。

7.2 质量验收

7.2.1 垂直井井身

最大井斜角和最大水平位移评价指标，见表5。

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表 5 直井井身质量评价指标表

井深(m) 最大井斜角( ° ) 井底最大水平位移(m) ≤1000～2500 ≤5 ≤80 ≤2500～4000 ≤7 ≤120 注：断层井及距断层200m以内的井、地层倾角大于30度的井，评价指标井斜增大2 °、井底位移增加10m。 7.2.2 最大全角变化率评价指标见表6。

表 6 垂直井最大全角变化率评价指标表

井深(m) 井段(m) ≤1000～2000 ≤2000～3000 ≤3000～4000 ≤1000～2000 ≤2.25 °/30 m ≤2000～3000 ≤2.00 °/30 m ≤2.50 °/30 m ≤3000～4000 ≤1.75 °/30 m ≤2.25 °/30 m ≤2.75 °/30 m 注：全角变化率以电测井斜、方位的资料为计算依据，每30m计算一点。水平位移和全角变化率计算参见SY/T 5088。 7.2.3 定向井井身质量

井口装置安装倾斜角不大于0.5 ° , 定向井靶区半径评价指标见表7。

表 7 定向井靶区半径评价指标表

井深(m) 井 段 (m) ≤1000 ≤2500 ≤4000 ≤30 ≤40 ≤50 注：定向井数据采集间隔，直井段和稳斜段不大于 100m;造斜段和扭方位段不大于 30m。 7.2.4 水平井井身质量

全角变化率不超过设计的5倍。数据采集间隔，直井段不大于 100 m。井口装置倾斜角不大于0.5 ° , 靶区纵横偏移限定值见表8。

表 8 水平井靶区纵、横偏移限定指标表

水平段长(m) 纵偏移(m) 横偏移(m) 热储层厚度(m) 纵偏移(m) 0～500 2 10 7≤ 3 ≤500～1000 2 15 5～7 2 ≥1000 2 20 ≤5 1 7.2.5 固井质量

固井质量应符合标准SY/T 6592。

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7.3 资料汇交

资料汇交应包括设计资料、原始资料、成果资料，汇交资料目录见附录C

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附 录 A

(资料性)

中深层地热能开发钻完井工程设计提纲

A.1 项目概况

A.1.1 项目背景

A.1.2 设计编写依据

A.1.3 钻完井目的与任务

A.2 钻完井基本要求

A.2.1 井编号、井别、井型

A.2.2 井口坐标、地理位置、构造位置

A.2.3 设计井深、设计目的层、磁偏角

A.2.4 完井口径、层位等要求

A.3 地质条件

A.3.1 水文地质条件

A.3.2 地质分层与岩性描述

A.3.3 地层温度与压力预测

A.3.4 邻井施工经验

A.4 钻井设备与场地准备

A.4.1 钻机选型与配套设备

A.4.2 井场布局与场地准备

A.4.3 供水、供电保障

A.5 井身结构与轨迹设计

A.5.1 套管层次与尺寸设计

A.5.2 井眼尺寸与套管下深

A.5.3 定向井轨迹剖面设计(造斜点、靶点、防碰等)

A.6 钻具组合与钻进参数

A.6.1 钻头类型与选型依据

A.6.2 钻铤、钻杆、随钻仪器、特殊工具等配置

A.6.3 取心工具选择及技术要求

A.6.4 钻进参数选择(钻压、转速、排量等)

A.7 钻井液

A.7.1 钻井液体系与性能指标

A.7.2 环保要求与废液处理

A.8 固井设计

A.8.1 水泥浆性能与配方

A.8.2 固井工艺(套管居中度、候凝时间等)

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A.9 井控设计

A.9.1 井控装置选型与安装

A.9.2 防喷器组合与试压要求

A.10 测井与录井

A.10.1 地球物理测井项目与频次

A.10.2 岩屑、钻时、钻井液录井参数与实时监测要求

A.11 完井设计

A.11.1 完井方式(裸眼/套管完井)

A.11.2 井口装置选择与交付标准

A.12 质量、进度要求

A.12.1 钻完井质量控制

A.12.2 工期节点与关键路径

A.12.3 进度保障措施

A.13 绿色施工

A.13.1 健康、安全与环境管理体系

A.13.2 环保验收与场地恢复

A.13.3 废弃井封堵技术预案

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附 录 B

(规范性)

真空保温管技术要求

B.1 适用条件

换热井使用真空保温钢管作为保温内管，其抗内压、抗外挤和抗拉载荷等应满足注入载热介质温度一般应不大于200°C的工况条件。

B.2 保温等级

按其内侧壁加热至200°C时所测视导热系数(ф) , 分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个等级，见表B.1。

表 B.1 保温性能等级分类表

保温性能等级 视导热系数W/(m · °C) Ⅰ 0.06<ф<0.08 Ⅱ 0.04<ф<0.06 Ⅲ 0.02<ф<0.04 Ⅳ 0.006<ф<0.02 B.3 结构尺寸

真空保温钢管主要尺寸见表B.2。

表 B.2 真空保温钢管规格表

规格(外径/内径)mm /mm 外管外径(mm) 内管内径(mm) 接箍外径(mm) 连接螺纹 长度范围(m) 连接

方式 114/81 114.30 80.90 127.00

API偏梯形螺纹

10～12

外管接箍连接方式 127/88 127.00 88.30 141.30 139/104 139.70 103.88 153.60 177/143 177.80 143.00 194.46 219/161 219.08 161.70 241.30 244/177 244.48 177.02 270.39 273/198 273.05 198.76 298.45 298/224 298.45 224.42 320.42 377/320 377.00 320.42 365.12 B.4 管材要求

B.4.1 单井管材进行1次200℃的高温力学性能试验，通过200℃力学性能衰减系数和安全系数要求，确定其最大的下井深度，螺纹连接强度的安全系数不得低于1.3。

B.4.2 真空保温钢管夹空中应进行抽真空处理，并填充防辐射铝箔、无机保温材料和吸氢剂等，保温层满足确定的导热系数要求。

B.4.3 管材和管体平直度应符合GB/T 19830的要求。

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B.4.4 内层管外表面和外层管内表面处理后应无铁锈污物，见金属本色。

B.4.5 管体与接箍螺纹的加工和检测应符合API SPEC5B的要求。

B.5 接箍保温

应采用API 5CT标准管材加工成保温接箍，保温接箍中间填充隔热材料或抽真空处理。

B.6 停用条件

真空保温钢管视导热系数(检测温度200 °C)大于0.2W/(m · °C)时，停止使用。

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附 录 C

(规范性)

中深层地热能开发钻完井工程汇交资料

C.1 中深层地热能开发钻完井工程设计资料

中深层地热能开发钻完井工程设计资料包括：钻完井工程设计书和固井工程设计书。

C.2 中深层地热能开发钻完井工程原始资料

C.2.1 钻完井井史;

C.2.2 钻完井工程班报表;

C.2.3 钻井液班报表;

C.2.4 井下复杂情况事故报告;

C.2.5 钻时记录;

C.2.6 钻具记录;

C.2.7 测斜记录;

C.2.8 钻头记录卡片;

C.2.9 套管记录;

C.2.10 井控原始记录;

C.2.11 安全与职业健康、钻井质量、环境保护原始记录。

C.3 中深层地热能开发钻完井工程成果资料：

C.3.1 钻完井工程报告：

C.3.2 钻井地质、工程基本数据;

C.3.3 钻完井工程主要技术措施;

C.3.4 钻井液技术报告;

C.3.5 取心施工技术报告。

C.3.6 固井施工技术报告;

C.3.7 录井施工技术报告;

C.3.8 测井施工技术报告。

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