隨著全球能源的不斷幵發(fā)和利用,非可再生資源日益枯竭,探索可再生清潔能源已成為當(dāng)前人類面臨的重要挑戰(zhàn)[”,地?zé)豳Y源因其蘊(yùn)含豐富且無污染逐漸成為世界各國解決能源危機(jī)的關(guān)注點(diǎn)。與傳統(tǒng)的有機(jī)能源相比,地?zé)豳Y源無污染,可反復(fù)利用,屬于可再生資源。人類利用地?zé)?/a>資源可以追溯到很久以前,比如利用溫泉取暖、沐浴、養(yǎng)殖等等^。到20世紀(jì)初地?zé)?/a>資源才開始進(jìn)行大規(guī)模的開發(fā)利用。目前全世界開發(fā)地?zé)豳Y源的國家已經(jīng)有120多個(gè),其中較為典型的國家有美國、冰島、日本、菲律賓、新西蘭等['],每年地?zé)豳Y源年利用率達(dá)到3.65X106噸石油當(dāng)量,并且每年以12%的速度遞增。專家預(yù)計(jì)到2100年,地?zé)豳Y源利用率能達(dá)到全球能源總量的30%?80%。目前,歐美等國家已將地?zé)豳Y源列為優(yōu)先開發(fā)的替代性能源。

 

  熱地資源的利用主要可以分為兩大類:直接利用和發(fā)電,而對于不同溫度的地?zé)?/a>介質(zhì)可利用的范圍也有所不同,按照儲熱體的屬性,可分為水熱型和干熱型,按照地?zé)峋?/a>中介質(zhì)的溫度可分為三類:低溫地?zé)?/a>、中溫地?zé)帷?a href="http://kaichele.cn/t/高溫地?zé)?html" >高溫地?zé)?/a>高于25°C、低于90°C,以溫水、溫?zé)崴?、熱水等形式存在?屬于低溫地?zé)?9(rc?15(rC,以水和蒸汽的混合‘物等形式存在的,屬于中溫地?zé)?高于I5(rc,以蒸汽形式存在的,屬于高溫地?zé)?/a>。按照溫度不同利用的范圍包括以>下幾類-1)200?400°C直接發(fā)電及綜合利用;2)150?20{rc雙循環(huán)發(fā)電,制冷,工業(yè)干燥,工業(yè)熱加工;3)100?15(rc雙循環(huán)發(fā)電,供暖,制冷,工業(yè)干燥,脫水加工,回收鹽類等;4)50~10(rc供暖,溫室,家庭用熱水,工業(yè)干燥;5)20~5(rc沐浴,水產(chǎn)養(yǎng)殖,飼養(yǎng)牲畜,土壤加溫,脫水加工。

 

  目前可直接利用的地?zé)嵋褟V泛應(yīng)用于洗浴、采暖、灌溉、養(yǎng)殖、畜禽伺養(yǎng),節(jié)約能源的同時(shí)帶來了良好的經(jīng)濟(jì)效益。地?zé)崮馨l(fā)電具有高效、穩(wěn)定、連續(xù)的優(yōu)點(diǎn),相對其他能源來說,其利用率相對較高。

 

  但是同時(shí)高溫地?zé)岬你@采工藝較為落后,高溫地?zé)岬睦煤烷_釆程度比較低,我國可開采地?zé)?/a>點(diǎn)就有5500多個(gè),地?zé)崽?/a>45個(gè),但在全球范圍內(nèi)利用率僅排名15位,整體利用水平較低。我國地?zé)?a href="http://kaichele.cn/t/資源.html" >資源幵發(fā)還處于起步探索階段,還不能形成供暖、發(fā)電、熱電聯(lián)產(chǎn)的完整產(chǎn)業(yè)鏈。針對國內(nèi)對地?zé)豳Y源利用率低下的情況,大力研發(fā)新技術(shù)以滿足在高溫地?zé)?/a>環(huán)境下的鉆井要求已成為高溫地?zé)峋@探的關(guān)鍵。

 

  2006年中石油長城鉆探公司在肯尼亞獲得總額超過2300萬美元的地?zé)岚l(fā)電鉆探項(xiàng)目,預(yù)計(jì)能為肯尼亞增加70兆瓦發(fā)電量。在隨后的兩年內(nèi)該公司又與肯方簽訂了 25 口地?zé)徙@探項(xiàng)目,這是中國公司在國外舉接最大的地?zé)釒园l(fā)項(xiàng)目,是提升我國地?zé)徙@井技1高溫地?zé)峋?/a>牙輪鉆頭掉齒機(jī)理研究術(shù)很好的機(jī)會(huì)。肯尼亞位于非洲東部,境內(nèi)地區(qū)蘊(yùn)含大量高溫地?zé)豳Y源,其中OLKARIA地區(qū)是肯尼亞地?zé)崦娣e最大的區(qū)塊,面積達(dá)80km2。此地區(qū)地質(zhì)多為火成巖,鉆井條件十分復(fù)雜,打井過程中隨時(shí)可能發(fā)生溫度高達(dá)200至35(rC的地?zé)峋?/a>噴、氯化氧有毒氣體泄漏等,也很容易發(fā)生卡鉆現(xiàn)象,同時(shí)作業(yè)區(qū)位于環(huán)境敏感區(qū),土層單薄、植被脆弱,極易發(fā)生泥石流和滑坡,當(dāng)?shù)丨h(huán)保要求高?？夏醽?a href="http://kaichele.cn/t/地?zé)徙@井.html" >地?zé)徙@井面臨技術(shù)和環(huán)保的雙重挑戰(zhàn)。

 

  在鉆井過程中由于地質(zhì)條件惡劣,井底漏失嚴(yán)重,井底溫度經(jīng)常能夠超過30(rc,鉆具磨損嚴(yán)重特別是在井底擔(dān)任超重負(fù)荷的鉆頭失效非?？臁Ｓ捎诘貙虞^硬,且不均質(zhì)地層較多,對鉆頭的牙齒會(huì)造成沖擊,而用燒結(jié)方法制成的PDC齒不耐沖擊,所以在均質(zhì)地層中表現(xiàn)優(yōu)良的PDC鉆頭并沒有被廣泛的用于高溫地?zé)徙@井中。目前高溫地?zé)?/a>井通常使用碳化媽鑲齒三牙輪鉆頭m,但地?zé)峋?/a>的獨(dú)特鉆進(jìn)環(huán)境使得傳統(tǒng)三牙輪鉆頭在井底掉齒現(xiàn)象非常普遍,如圖1-1、圖]-2,嚴(yán)重影響了鉆井速度,縮短了鉆頭的使用壽命,導(dǎo)致起下鉆次數(shù)增加。目前國際能源開釆正向著深井及超深井方發(fā)展,隨著地層深度增高,地層溫度也會(huì)顯著升高^,為了適應(yīng)鉆采對深度的要求,為了滿足高溫地?zé)峋械男枰?就需要對傳統(tǒng)的牙輪鉆頭提出新的要求,特別是針對牙輪鉆頭在高溫地?zé)峋械酏X的現(xiàn)象,分析其掉齒機(jī)理,提出有效的解決方案己成為當(dāng)務(wù)之急。