摘要：本文對地熱井的施工現(xiàn)狀和使用問題進行闡述，并進行了研究和分析，探討了地熱井的發(fā)展方向。

　　關鍵詞：地熱井;施工現(xiàn)狀;使用問題

　　Abstract: in this paper, the present situation of the construction of the use and geothermal well describes, and the research and analysis, this paper discusses the development direction of geothermal well.

　　Keywords: geothermal well; Construction the present situation; use

　　地熱作為一種清潔能源和資源，在礦泉飲用、養(yǎng)殖種植、發(fā)電、供暖、醫(yī)療保健和洗浴等方面廣泛的使用。隨著社會主義市場經(jīng)濟的不斷發(fā)展和我國人民生活水平的提高，地熱資源的利用項目不斷增多，尤其是在我國的西安、天津和北京等地區(qū)，都有較快的發(fā)展，并形成了產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展，在其它地區(qū)，對地熱資源的利用和開發(fā)也逐步發(fā)展起來，提高了環(huán)境效益、經(jīng)濟效益和社會效益。但是，我國目前的施工技術、施工材料和施工工藝都存在著一定的缺陷，因此，會對地熱井的地質(zhì)環(huán)境和使用壽命造成影響。

　　1、地熱井的施工技術現(xiàn)狀

　　我國目前主要有地礦、煤田和石油等系統(tǒng)實施地熱井施工工作，還有一些個體戶和股份有限公司，其中石油體系由于具有設備資源，因此占據(jù)了大部分市場。在鉆井深度上來說，我國的地熱井一般深度在1000m到4000m之間，流體的溫度一般維持在40到100攝氏度之間，在鉆探過程中遇到的地層主要是奧陶系、石炭系、三迭系、二迭系、第三系和第四系等。從鉆井的技術水平上來說，都有自身的特色，其中也存在著共同點，例如，使用的鉆頭多為三牙輪，使用回轉(zhuǎn)鉆進作為主要施工技術。不同點主要有：地礦、煤田和石油的鉆井技術有著獨特的行業(yè)特征，在成井材料、固井止水和鉆井結構上，有明確的反應。石油系統(tǒng)常用三開、四開的鉆井結構，使用水泥作為固井止水的材料，使用石油管材作為成井材料，鉆井使用的費用很高。煤田系統(tǒng)常用三開、四開的鉆井結構，使用水泥作為固井止水的材料，使用普通鋼管、石油管材作為成井材料，鉆井使用的費用較高。地礦系統(tǒng)常用三開、二開的鉆井結構，使用碎石粘土球作為固井止水的材料，使用橋式濾水管和普通鋼材作為成井材料，鉆井使用的費用較低。針對目前使用地熱井的情況，煤田系統(tǒng)和石油系統(tǒng)使用的石油套管和水泥固井技術較為合理。無論使用何種施工技術，對我國很多地區(qū)進行的地熱井檢測和調(diào)查的結果表明，地熱井的水量不斷減少，井管的錯位、破裂和腐蝕現(xiàn)象十分嚴重，出現(xiàn)上述問題的地熱井又會引起水量減少、水質(zhì)惡化、水溫下降、出混水和涌砂的現(xiàn)象，最終導致地區(qū)性的地面沉降和深層水污染問題。

　　2、地熱井使用問題

　　地熱井在使用五年之后，都會出現(xiàn)水量不斷減少，井管的錯位、破裂和腐蝕等現(xiàn)象，出現(xiàn)上述問題的地熱井又會引起水量減少、水質(zhì)惡化、水溫下降、出混水和涌砂的現(xiàn)象。對于煤田系統(tǒng)和石油系統(tǒng)的地熱井來說，很容易出現(xiàn)水量降低的問題，但是在地礦體系的地熱井之中，很容易產(chǎn)生出混水、涌砂、水質(zhì)惡化和水溫下降的問題。尤其是在河南地區(qū)，地熱井在使用了三年之后，就會出現(xiàn)上述問題。

　　(一)地熱井水量減少

　　一般水井在使用了2到6年之后，都會出現(xiàn)水量減少的問題，尤其是地熱井的現(xiàn)象更為嚴重，主要是由以下幾個方面的原因組成的。

　　客觀上，首先，地層中的砂和粘土等顆粒和水中的有機物，會在重力和水流的作用下，在地熱井的井底沉淀，最終造成淤積，使含水層受到填充和掩埋。第二，地下水中還有大量的鈣離子和鎂離子等，這些離子和水之中的硫酸根和碳酸根等陰離子產(chǎn)生了反應，產(chǎn)生的沉淀物在裂縫中沉淀并膠結，最終使含水層堵塞。第三，在地下水的缺氧條件下，鐵離子會以無色的形式存在，一旦進行抽水，或者動水位和靜水位的水與空氣接觸之后，水中出現(xiàn)化學反應，產(chǎn)生了黃色沉淀物，隨著時間的增長，沉淀物不斷增加，這些沉淀物又和其它沉淀物一起在井內(nèi)淤積，使水井的深度減少，掩埋了大部分的進水通道，最終造成了水量的不斷減少。第四，地熱井中的井管結垢和腐蝕現(xiàn)象十分普遍，尤其是地熱井之中的沉淀膠結會進一步增加金屬腐蝕的速度，腐蝕物通過進一步的反應又會產(chǎn)生新的結垢物，隨著時間的增加不斷增多，尤其是在濾水管縫隙之中充滿了高強度結垢物之后，會對進水通道造成了堵塞。第五，地熱井之中的微生物粘泥還會造成堵塞，厭氧菌、硫酸鹽和鐵細菌都會造成堵塞地熱井井管的現(xiàn)象。上述微生物能夠通過自身的大量繁殖產(chǎn)生結垢的現(xiàn)象，另一方面上述微生物會產(chǎn)生大量的分泌物，分泌物和其它物質(zhì)發(fā)生化學反應，最終在地熱井中產(chǎn)生膠結物。在地熱井的金屬井管中經(jīng)常會看見由很多鐵細菌繁殖產(chǎn)生的銹蝕，鐵細菌只能在含有鐵的水中進行生長，并在在鐵化合物之中包裹，鐵細菌是一種好氧菌，但是水的含氧量不能太多，最終在水中生長出紅棕色的沉淀物。

　　(二)地熱井金屬井管錯位、破裂和腐蝕

　　隨著環(huán)境對土壤和地下水造成的重要污染，金屬井管會產(chǎn)生嚴重的腐蝕，產(chǎn)生腐蝕的環(huán)境主要有土壤和地下水介質(zhì)兩種。在金屬井管破裂、腐蝕之后，會造成水質(zhì)惡化、水溫下降、出混水和水井涌砂的現(xiàn)象。當?shù)責峋�金屬井管具有很高雜質(zhì)含量并且表面粗糙的特征，水介質(zhì)中的井管會產(chǎn)生腐蝕電池。腐蝕學上將較為活潑的地點稱為陽極，將不活潑的地點稱為陰極，陰極很容易受到腐蝕，在一般的水中，會產(chǎn)生氧化還原反應。在一些舊的地熱井之中，經(jīng)常會出現(xiàn)黑色水和黃色水的現(xiàn)象，這也是金屬井管被腐蝕的現(xiàn)象，產(chǎn)物在干燥之后會形成粉末狀，具有密度較小的特征，存在于地熱井的縫隙之中。

　　金屬井管普遍存在著被腐蝕的現(xiàn)象，但是一些地區(qū)的井管受到多種類型的腐蝕，以局部孔蝕為主，腐蝕的類型主要有以下幾種。第一，均勻腐蝕，指的是在腐蝕過程中，金屬井管的暴露面上受到均勻的腐蝕，金屬井管變薄，在一些地下水的酸堿度偏低的地區(qū)很容易出現(xiàn)上述狀況。第二，電偶腐蝕，指的是在一些導電性很強的水介質(zhì)之中存在著不同的金屬，因為金屬具有不同的電位電極，很容易造成電子的行動，最終形成腐蝕電池。第三，縫隙腐蝕，指的是在井管的縫隙之中存在著靜止流體，最終形成腐蝕電池，在任何地熱井之中都存在著這種類型的腐蝕，產(chǎn)生的主要沉積物有微生物黏泥、水垢、腐蝕產(chǎn)物和泥沙等。同時，還存在著孔蝕、磨損腐蝕和應力腐蝕等。

　　金屬井管在土壤之中的腐蝕原理和在水中的腐蝕原理相同，因為土壤具有固定性、不均勻性和多相性的特征，最終導致腐蝕電池的產(chǎn)生。土壤的含鹽量、酸度、電阻率、含水量和孔隙度都會對井管的腐蝕程度產(chǎn)生影響。當溫度在三十攝氏度左右的時候，土壤中存在著大量的硫酸鹽，這些厭氧菌參與了整個電極的反應過程。在一些地區(qū)，金屬井管在較短的時間中就出現(xiàn)了嚴重的腐蝕現(xiàn)象，這是由于多種腐蝕造成的。

　　總之，金屬井管的腐蝕和膠結成垢是一種十分常見的現(xiàn)象，會對地熱井的使用壽命造成影響，同時，腐蝕和結垢相互促進、相互影響和相互伴生，結垢能夠加快腐蝕的速度，腐蝕能夠加快結垢的速度。金屬井管的錯位主要發(fā)生在裂縫區(qū)、采煤區(qū)，主要是因為地層應力不均勻和地質(zhì)應力不均勻造成的。

　　3、結語

　　總之，在我國目前的技術水平和經(jīng)濟水平之下，無法從根本上避免上述問題，但是可以通過相關的施工手段進行解決，隨著知識經(jīng)濟的來臨，地熱鉆探技術的新方法、新技術、新研究不斷發(fā)展，應該制定規(guī)范的工程驗收標準和施工規(guī)范，對地熱井市場進行科學化的管理，投入大量的人力、物力、財力對新工藝和新材料進行應用和研究，加快過濾器的推廣和研制工作，同時，定期對舊井進行處理，使地熱井出現(xiàn)的問題能夠及時解決。

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