摘要：本文以河南省部分地區(qū)地?zé)醿?chǔ)藏特點(diǎn)為例，在進(jìn)行地?zé)豳Y源開采的時(shí)候選用適當(dāng)?shù)膶?dǎo)熱介質(zhì)直接將熱能帶到地表，通過地表熱交換系統(tǒng)將熱能轉(zhuǎn)儲(chǔ)到水中，由加熱后的熱水向用戶供暖，滿足小區(qū)、醫(yī)院、公共辦公場(chǎng)所、酒店公寓等冬期供暖需要。整個(gè)熱轉(zhuǎn)換系統(tǒng)和地表熱交換系統(tǒng)嚴(yán)格密封，不存在介質(zhì)滲漏現(xiàn)象，而且換熱效率高，既達(dá)到供暖要求，又不污染環(huán)境，是一種實(shí)用性極強(qiáng)的地?zé)釕?yīng)用系統(tǒng)。

　　關(guān)鍵詞：地?zé)?環(huán)保;熱交換

　　0前言

　　河南省地處中原地帶、黃河中下游地區(qū)，以沖積平原為主。地層上部以第四系、第三系、新近系居多，厚度大、分布范圍廣，這為河南省深部地?zé)醿?chǔ)藏創(chuàng)造了良好的條件。但近年來因開采層位集中而且以開采地?zé)釡厮疄橹鳎�開采幅度大，在鄭州、漯河、開封、周口、商丘、新鄉(xiāng)、安陽(yáng)等地區(qū)已形成地下漏斗，給淺部地?zé)衢_發(fā)敲響了警鐘。

　　目前在開封市、蘭考縣、延津縣、封丘縣、杞縣等市縣已經(jīng)逐步開展深部地?zé)衢_發(fā)應(yīng)用，因?yàn)殚_采層位多數(shù)為新近系明化鎮(zhèn)組、古近系館陶組砂巖系列含水層，孔隙率相對(duì)穩(wěn)定致密，抽水量穩(wěn)定，回灌時(shí)因受孔隙水壓力影響較為困難，所以，在地?zé)崂�用系統(tǒng)中采取一抽二回或一抽三回的地?zé)岢榛叵到y(tǒng)進(jìn)行供暖。但即使這樣，仍存在回灌困難的問題。為了使回灌效果有較大提高，部分回灌井結(jié)構(gòu)采熱段采用定向井技術(shù)，在下部拉近與抽水井的距離，收到了一定的效果，但不太明顯。

　　有些投資公司甚至采用地下定向?qū)�接井的形式開采地?zé)幔�形成循環(huán)抽水取熱，但成對(duì)的井組直接成本很高，投資回報(bào)周期較長(zhǎng)，影響其進(jìn)一步的發(fā)展。從已掌握的現(xiàn)有資料可知，上述河南區(qū)域的中深層地?zé)嵋缘蜏氐責(zé)釣橹鳎�即溫�?35℃～50℃)，儲(chǔ)藏深度900～1300m;溫?zé)崴?46℃～62℃)，儲(chǔ)藏深度1300～1800m;和熱水(57℃～73℃)，儲(chǔ)藏深度1800～2200m左右。目前很多地區(qū)開發(fā)地?zé)嵘疃纫?500m以淺為主。

　　目前，蘭考、延津、封丘、開封等市縣供暖則以1800～2200m為主要開采層位，并根據(jù)國(guó)家大政方針要求，地?zé)衢_采必須進(jìn)行回灌，否則地方水務(wù)管理部門不能審批地?zé)衢_采項(xiàng)目。河南地?zé)嵋灾械蜏責(zé)醿?chǔ)為主，根據(jù)地?zé)衢_采的一般規(guī)律，地?zé)峋疁y(cè)井溫度在60℃以上時(shí)，成井結(jié)束后經(jīng)抽水試驗(yàn)出水溫度則至少可達(dá)65℃以上，具備了深部取熱的基本條件。

　　以鄭州東部、開封、商丘、新鄉(xiāng)、安陽(yáng)等平原地市的沉積巖區(qū)域，當(dāng)鉆探深度在1800～2200m時(shí)，地層溫度可以達(dá)上述要求。但從保護(hù)地?zé)崴�資源的角度出發(fā)，對(duì)地?zé)岵蔁嵯到y(tǒng)、地下地上熱交換系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，換熱井施工完成后，將熱水連到供暖區(qū)域，滿足供暖需要。上述這種只采熱不取水的供暖方式具有環(huán)保、高效，節(jié)約地?zé)崴�資源、采熱/制冷兩不誤等特點(diǎn)。積極推廣這種新型的地?zé)峁┡�、供生活熱水系統(tǒng)，是倡導(dǎo)國(guó)家保護(hù)地?zé)豳Y源、合理開發(fā)利用地?zé)豳Y源的實(shí)際行動(dòng)，并具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

　　1地?zé)豳Y源采熱的可行性

　　河南省的鄭州東部、開封、商丘、新鄉(xiāng)、安陽(yáng)等多數(shù)地區(qū)基巖埋深均在1300m以上，下部基巖依次為三疊系、二疊系、石炭系，然后是奧陶系、寒武系灰?guī)r，基巖以下的三疊系一般厚度較大，不同的地區(qū)因地質(zhì)結(jié)構(gòu)不同，同等深度的地?zé)嵩鰷赜幸欢ǖ牟町悺?/p>

　　1.1熱儲(chǔ)可行

　　根據(jù)地?zé)岵膳�的一般要求，如果地下熱�?chǔ)溫度達(dá)到55℃以上即具備開采利用價(jià)值。因此，河南省上述地區(qū)均具備地?zé)衢_發(fā)利用價(jià)值。

　　1.2技術(shù)可行

　　因地?zé)崴�資源是不可再生資源，當(dāng)?shù)責(zé)衢_發(fā)到中后期，地?zé)崴�資源越來越少，甚至瀕臨枯竭，所以，采取直接取水供暖模式已明顯不可行。但隨著地?zé)峁┡�技術(shù)的不斷進(jìn)步，探索通過熱交換系統(tǒng)將地下熱儲(chǔ)采集并輸送到地表，在地表進(jìn)行二次熱交換，然后將熱量轉(zhuǎn)換到水介質(zhì)供熱系統(tǒng)中，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)服務(wù)區(qū)域供暖。

　　2地?zé)崮軗Q熱技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)

　　這種供暖系統(tǒng)因?yàn)椴灰蚤_采地?zé)崴疄榍疤幔�具有如下特點(diǎn)：(1)減少環(huán)境污染，該系統(tǒng)以地下熱儲(chǔ)為能源，不采用燒煤、燒燃?xì)獾燃訜岱绞焦┡�，可減少CO2、SO2等污染物的排放，不污染環(huán)境;(2)地下?lián)Q熱技術(shù)不開采地下熱水，有利于保護(hù)地下熱水資源;(3)該技術(shù)采用導(dǎo)熱介質(zhì)作為傳熱載體，在井底段由井底熱交換器加熱后，經(jīng)導(dǎo)管輸出到地表，在地表由另一部熱交換器將熱能轉(zhuǎn)換到地面水循環(huán)體系中，經(jīng)過加熱的水由中央空調(diào)系統(tǒng)輸送到用戶家中，實(shí)現(xiàn)供暖，熱損少，熱交換效率較高。

　　(4)安全、經(jīng)濟(jì)，該技術(shù)在運(yùn)行過程中不消耗電力或只消耗很少的電能，就可不間斷地為用戶提供熱源，運(yùn)行費(fèi)用遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)供暖成本，安全經(jīng)濟(jì);(5)可行性強(qiáng)，目前的地?zé)徙@井技術(shù)已經(jīng)呈現(xiàn)多樣化，經(jīng)過鉆井施工企業(yè)的不斷努力，鉆井成本呈逐年下降趨勢(shì)，對(duì)地?zé)釗Q熱供暖系統(tǒng)由理論推向?qū)嵺`應(yīng)用起到直接的推動(dòng)作用，可行性較強(qiáng)。

　　3地?zé)徙@井施工技術(shù)方案

　　3.1地?zé)峋�身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　一、二開均水泥固井，固井質(zhì)量達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)。

　　3.2鉆井設(shè)備選擇

　　根據(jù)該類地?zé)徙@井的設(shè)計(jì)深度、鉆進(jìn)地層特點(diǎn)、鉆井周期及其他要求，可選用的鉆機(jī)有：ZJ20、ZJ30、ZJ40、TSJ-2600等型鉆機(jī)，泥漿泵可選用3NB-500、800、1000、1300系列，配備振動(dòng)篩、除砂器、除泥器等泥漿凈化設(shè)備進(jìn)行施工。

　　3.3鉆具組合

　　一開鉆具組合：Φ500mm牙輪鉆頭+Φ203mm鉆鋌2根+Φ177.8mm鉆鋌數(shù)根+133mm方鉆桿。二開鉆具組合：Φ311.1mm牙輪鉆頭+Φ172mm螺桿1根+Φ177.8mm鉆鋌1根+Φ308mm扶正器+Φ177.8mm鉆鋌8根+Φ127mm加重鉆桿10根+Φ127mm鉆桿(Φ89mm鉆桿)+133mm方鉆桿。

　　3.4鉆探設(shè)備安裝及鉆進(jìn)技術(shù)要求

　　(1)設(shè)備安裝做到水平、周正、穩(wěn)固，鉆機(jī)安裝要保持三點(diǎn)一線和轉(zhuǎn)盤水平。(2)施工現(xiàn)場(chǎng)布置應(yīng)緊湊、整齊、合理，管材、工具和附屬設(shè)施應(yīng)擺放整齊，所有物資材料不得隨意堆放。(3)合理布置泥漿循環(huán)系統(tǒng)，設(shè)置泥漿罐的泥漿凈化系統(tǒng)應(yīng)按除渣、除砂、除泥的順序依次對(duì)泥漿進(jìn)行凈化處理并對(duì)泥漿性能進(jìn)行調(diào)整，之后進(jìn)入下一循環(huán)過程。

　　(4)井場(chǎng)供電首選就近的變配電設(shè)施供電，當(dāng)變配電設(shè)施不能滿足施工需要時(shí)，選用自備發(fā)電機(jī)組進(jìn)行電力供應(yīng)。(5)鉆進(jìn)時(shí)，合理選擇鉆進(jìn)參數(shù)，鉆壓不超過鉆鋌總重的80%，時(shí)刻注意轉(zhuǎn)速變化及鉆頭轉(zhuǎn)動(dòng)情況，泵壓、泵量情況，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)處理。每打完一單根均應(yīng)劃眼一至二次，確保鉆孔垂直、圓整。

　　(6)下鉆過程中，嚴(yán)格檢查入孔鉆具，并做好記錄，對(duì)問題鉆具堅(jiān)決拒絕入孔。(7)在鉆進(jìn)過快孔段要做好降低鉆速的措施，防止鉆進(jìn)過快形成螺旋孔，或鉆屑上返不及時(shí)造成孔內(nèi)復(fù)雜。

　　3.5鉆井液參數(shù)

　　一開：泥漿密度1.05～1.17g/cm3，漏斗黏度18～24s，濾失量<15mL/30min，pH8～9，泥餅厚度<1.0mm，含砂量<1%。二開：泥漿密度1.08～1.20g/cm3，漏斗黏度19～26s，濾失量<15mL/30min，pH8～10，泥餅厚度<1.0mm，含砂量<1%。

　　3.6直孔防斜技術(shù)措施(1)鉆機(jī)安裝應(yīng)保證鉆塔天車、轉(zhuǎn)盤中心、鉆孔中心三點(diǎn)一線，鉆塔腳地基穩(wěn)固可靠，嚴(yán)格控制鉆機(jī)安裝精度;(2)一開鉆進(jìn)采用滿眼鉆具進(jìn)行鉆井施工，建立鉆具多點(diǎn)支撐體系，提高下部鉆具的整體剛度;(3)鉆進(jìn)時(shí)，時(shí)刻保持鉆壓在規(guī)定的范圍之內(nèi)，使鉆具一直處于受拉狀態(tài);(4)優(yōu)化鉆進(jìn)參數(shù)，合理控制鉆壓，送鉆均勻，地層變化時(shí)調(diào)整鉆進(jìn)參數(shù);(5)加強(qiáng)對(duì)孔斜的監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)孔斜及時(shí)采取措施控制孔斜，必要時(shí)采取糾偏手段糾斜。

　　3.7其他措施為使整個(gè)項(xiàng)目順利完成并達(dá)到預(yù)期目的，應(yīng)采取相應(yīng)的質(zhì)量、工期、安全保證措施。目前鉆探行業(yè)正在推行環(huán)保鉆探，鉆井現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境保護(hù)尤為重要。因此，在確保鉆井安全的前提下，應(yīng)采取各種環(huán)保措施，比如改善施工工藝，優(yōu)選氣舉反循環(huán)、氣動(dòng)潛孔錘、空氣(泡沫)鉆井等欠平衡鉆井技術(shù)，盡量避免泥漿對(duì)鉆孔周圍地層、外界環(huán)境的污染。如果采用泥漿循環(huán)，應(yīng)選用對(duì)環(huán)境污染少的處理劑和添加劑，施工結(jié)束后的泥漿應(yīng)采取除水、固化等措施，避免污染環(huán)境。

　　4井內(nèi)熱交換系統(tǒng)

　　井內(nèi)采用材料為PE-RT的輸水管線將導(dǎo)熱介質(zhì)從外管與內(nèi)管的環(huán)隙由加壓泵送到井底，在井底長(zhǎng)距離的運(yùn)行期間由地層高溫直接對(duì)導(dǎo)熱介質(zhì)在熱交換器部位進(jìn)行加熱，加熱后的導(dǎo)熱介質(zhì)通過內(nèi)管上返至地面的熱交換器內(nèi)，完成井底加熱、傳送熱量到地面的任務(wù)。

　　5地面熱交換系統(tǒng)

　　經(jīng)過加熱的導(dǎo)熱介質(zhì)，通過地表熱交換裝置完成相關(guān)熱能轉(zhuǎn)換工作。傳輸出來的導(dǎo)熱介質(zhì)在地面熱交換器管道內(nèi)充分循環(huán)，將熱量高效傳遞到輸水管道的水介質(zhì)中，被加熱后的熱水通過轉(zhuǎn)輸泵加壓送到客戶需要的區(qū)域，實(shí)現(xiàn)對(duì)小區(qū)、酒店、公共辦公大樓等客戶的供暖。

　　6中深層地?zé)釤峤粨Q系統(tǒng)特點(diǎn)、現(xiàn)存問題及下步研究方向

　　(1)地?zé)釗Q熱井不開采地下水，只取熱，保護(hù)珍貴的地?zé)崴�資源;供暖過程中只消耗很少電力即可維持系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)，經(jīng)濟(jì)安全;內(nèi)管采用特種PE管或雙壁管，一次投入長(zhǎng)期使用，據(jù)推測(cè)其壽命可達(dá)50年。(2)地?zé)峋�取水供暖時(shí)，地?zé)崴�回灌困難是困擾中深地?zé)峁┡�的難題，需要進(jìn)一步研究地?zé)峋�抽回系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)行試驗(yàn)，方可獲得實(shí)踐依據(jù)(現(xiàn)在在供暖建成區(qū)已經(jīng)顯現(xiàn))。

　　(3)地?zé)峋�建成換熱井時(shí)，只取熱不取水，理念先進(jìn)，但尚需對(duì)后續(xù)運(yùn)營(yíng)期的監(jiān)測(cè)維護(hù)做好充分的準(zhǔn)備工作。例如，冬期持續(xù)供暖狀況下，循環(huán)水經(jīng)深部加熱后出水口水溫的衰減問題，衰減后繼續(xù)供暖達(dá)到穩(wěn)定態(tài)后，需要向用戶供暖系統(tǒng)加熱的耗能狀況。(4)換熱系統(tǒng)中針對(duì)導(dǎo)熱介質(zhì)的選擇，需要相關(guān)企業(yè)相應(yīng)展開研究。選擇不同的導(dǎo)熱介質(zhì)時(shí)，其應(yīng)用效果會(huì)有差異，應(yīng)合理甄選最適合的循環(huán)導(dǎo)熱介質(zhì)。(5)供暖期間，取暖的過程是深部地層降溫、中上部、淺層地層加溫的過程，存在地表水體被動(dòng)加熱現(xiàn)象，其對(duì)區(qū)域淺層水系、中部水系的熱影響程度如何(如對(duì)淺層水體熱污染、因淺層水體受熱后水質(zhì)變化的情況)，還需在后期運(yùn)行中開展監(jiān)測(cè)、研究。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]張秋冬，邢向渠，張新春，等.無干擾中深井換熱系統(tǒng)及完井工藝[J].探礦工程(巖土鉆掘工程)，2018，45(10)：70-73.

　　[2]陸青云.鉆井工程施工新技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范手冊(cè)[M].北京：中國(guó)科技文化出版社，2005.

　　[3]何滿潮，李春華，朱家玲，等.中國(guó)中低焓地?zé)峁こ碳夹g(shù)[M]北京：科學(xué)出版社，2004.

　　[4]劉國(guó)志，劉新麗，劉丕新，等.千米地?zé)峋�施工技術(shù)[M].河南：黃河水利出版社，2004.

　　[5]李克相.鉆井手冊(cè)[M].北京：石油工業(yè)出版社，1990.

　　礦井方向論文范文閱讀：地?zé)峋�施工技術(shù)現(xiàn)狀及使用問題探究

　　摘要：本文對(duì)地?zé)峋�的施工現(xiàn)狀和使用問題進(jìn)行闡述，并進(jìn)行了研究和分析，探討了地?zé)峋�的發(fā)展方向。

　　關(guān)鍵詞：地?zé)峋?施工現(xiàn)狀;使用問題