地熱測井丨地大熱能：發現地球深部綠色能源的眼睛

在能源供應緊張的今天，清潔的地熱能的利用為我們開辟了能源利用的一個新領域——地熱能。地球由地殼、地幔、地核三部分構成，地表以下平均每100米溫度升高約3℃。科學家研究顯示：地核與地幔邊界的溫度大約為3700℃，而地核內部溫度可能高達5000℃，幾乎與太陽表面一樣熾熱。因此，地球內部蘊藏著驚人的熱量。眾所周知，地熱資源，是指在當前經濟技術條件下，地殼內可供開發利用的地熱能、地熱流體及其有用組分，是一種清潔能源。與煤炭、石油和天然氣等傳統的化石能源相比，地熱能源具備數量巨大、可再生和不污染環境三大要素和清潔、環保、就地取用等優勢。

地熱井，指的是井深3500米左右的地熱能或水溫大于30℃的溫泉水來進行發電的方法和裝置，地熱分高溫、中溫和低溫三類。高于150℃，以蒸汽形式存在的，屬高溫地熱；90℃～150℃，以水和蒸汽的混合物等形式存在的，屬中溫地熱；高于25℃、低于90℃，以溫水、溫熱水、熱水等形式存在的，屬低溫地熱。2010年3月12日在北京市大興區鳳河營村成功打出一口地熱井，經過測量溫度達到103℃，打破了北京地熱出水溫度的紀錄，成為北京首個中溫地熱井。2017年5月在青海省共和縣恰卜恰鎮完井的GR1干熱巖勘探孔再獲溫度新高，井底溫度達到200℃以上，取得了一批重要成果，為我國進一步開展干熱巖勘查開發研究打下了重要基礎。

地球物理測井，簡稱測井，是應用地球物理方法測量井中巖層的各種物理信息，研究油氣田、煤田等鉆井地質剖面，解決某些地下地質、生產及鉆井技術問題的一門應用技術學科。具體地講，是通過井下專門儀器，沿鉆井剖面測量巖層的導電性、聲學特性、放射性、電化學特性等地球物理參數的方法。測井方法眾多，聲、電、放射性只是最基礎的方法。每一種測井方法都只能間接地、有條件地反映巖層特性的某一個側面，要想全面認識地下地質情況，發現和評價儲層，應該綜合應用多種測井方法。

地熱測井是對地熱井鉆孔所穿透的地層的各種特性數據記錄下來的所有作業。地熱鉆孔內異常高溫，不利的井孔條件，異常的地質環境（破碎的、火成的、變質的）以及特殊的參數要求等，大大地限制了現有的石油測井儀器的應用。因此要求研制專門用于地熱環境的測井設備。在進行測井作業時通常需要采取預防措施。有時井孔需要冷卻。地熱測井工作除在鉆進、完井和試井過程中進行外，將持續到整個生產期間。為了使描述說明整個熱儲或地熱資源所使用的測井測量方法和解釋技術得到必要的發展，優先進行的測量項目的次序如下：①用時間間隔溫度測量法作出地層真實溫度剖面圖；②地層的巖性、深度和厚度；③粒間滲透率和裂隙滲透度；④粒間孔隙度和裂隙孔隙度；⑤裂隙發育狀況；⑥鉆孔幾何形狀；⑦流體成分；⑧熱導率和比熱容；⑨巖石的彈性系數。

鉆井的深度范圍很大，淺的只有幾十米，深的則可以達到數千米。井內特征復雜，裸眼不可見，井內環境是黑暗、潮濕、高溫、高壓。為了得到地下詳細的地質情況，找到地熱儲層的具體位置，地球物理測井不可或缺。簡單說，在高溫、高壓、潮濕、黑暗的井下世界里，有一雙“明亮而智慧的眼睛”，可以去觀察地層、看清地層及其地質特征等，這就是測井！利用測井，我們可以獲取地下的巖石的巖性、物性，例如獲取溫度、電性、彈性、放射性，還可以利用成像測井獲取地下巖石的裂縫、孔洞的發育情況，評價地層的地應力等。有了測井這雙“眼睛”，地質人員可以獲得地下幾千米深地層的各種信息，就可以用來評價該井位有沒有地熱，適不適合開采地熱，以及指導后續工作如何開采地熱。

1927年，法國斯倫貝謝兄弟發明電測井以來，測井技術經歷了五代的更新換代：從第一代的半自動測井儀，經歷了模擬、數控、成像等階段。我國測井儀器經歷了從引進、集成、吸收的幾個階段，目前已實現了國產化，性能指標接近國外先進的測井儀器。例如在青海干熱巖開發現場進行的地熱測井，使用的都是國產測井儀器，常規測井儀器能達到200℃以上的耐溫指標，成像測井儀器也能達到175℃~200℃的耐溫指標，基本滿足干熱巖測井的需求，但如果要進行更深層的地熱勘探，地熱測井儀器的性能還遠遠不夠，仍需科研人員進行攻關，研發出更高性能指標的地熱測井儀器。

總之，地熱開發利用的技術原理雖然簡單，但實際應用過程中仍存在大量的技術性難題，例如在干熱巖中鉆井，對鉆桿、鉆頭的壽命以及具有“鉆井血液”之稱的泥漿穩定性都是極大的挑戰；地熱井的高溫，對測井等井下儀器的考驗也是極大地，而地層中含有大量的礦物質，在地熱開發中，被氣化的礦物質會重新在井壁結垢，類似血管中的“血栓”，沉積時間一久很容易將開采通道堵死。面對眾多的技術性難題，科研人員唯有加快技術探索的步伐，才能在這場國際能源競賽中拔得頭籌！（作者單位：中國地質科學院地球物理地球化學勘查研究所）

湖北地大熱能科技有限公司專注于地熱資源開發與利用，已經擁有16年悠久歷史，在溫泉鉆井，地熱鉆井有著豐富的項目經驗，地熱鉆井團隊有著科學的管理模式、過硬的技術能力、嚴格的質量把控體系，在鉆井過程中嚴格按照科學的方法實施鉆進，并根據不同的情況科學的預判鉆井施工問題并解決，為提高鉆井成果率，延長地熱井的使用壽命，確保客戶投資后的長期收益。