地热井成井的基本知识

地热井成井的基本知识编写本材料的初衷 为了贯彻国家保护环境、推行低碳经济的国策，为进一步发展浙江的旅游疗养事业，我省近几年明显加快了地热资源勘查工作的速度。许多地区和部门施工了一些的地热勘察井。我省正处在取得更多、更大发现的前夜,但从全国范围来说在地热资源勘探开发方面浙江却处在倒数前三名之内。 目前我省的地热钻井，特别是大口径的深井，基本依靠省外的施工队伍。在市场经济条件下，施工队伍的素质参差不齐。有不少本身不具资质的钻井队因挂靠在具资质的单位而中标施工，而具资质的单位又很少对其进行管理。因此，业主及被委托的项目负责单位，派出监理人员实施现场监督显得十分重要。 此材料是为了监理人员的实际需要而编制的。由于地热成井涉及的方面很多，因此，内容显得比较繁杂，但深度不够。由于需要从事这一工作的年青人，以往对这方面的接触较少，为了能用较短的时间初步掌握多方面的知识，也只能这样。希望这份材料对大家有所帮助。　　　　　　　　　　　　主要内容　　　　　　 一、地热钻井的类型 二、地热钻井工作的基础知识 三、常用的地质录井方法 四、热储层段的判别 五、地热井的成井（完井）方法 六、洗井和抽水试验地热钻井的类型地热钻井主要有四种类型：一、地质探井：主要用于了解勘探区有关地层剖面结构、厚度，埋藏深度，以及断裂构造等情况。多用于基本地质情况不明，勘探风险很大的地区。通常采用井径较小的取心钻进，但最好也能进行简单的抽水试验。二、探采结合井：通过地球物理勘探、资料收集和综合分析，认为勘探区具有地下热储的形成条件，但还有某些重要资料有待查明，多布置钻采结合井。是目前我省地热勘察中最多采用的一种钻井类型。井径要求较大，层套管部分，应满足下放潜水泵对泵室的要求。根据所存在的地质问题，可分段取少量岩心。三、开采井（生产井）：当一个地区已发现了地热田，并且控制了其范围，在地热田范围内按照合理的井距，以开采地热资源为目的的钻井。由于热储层的位置等都比较明确，因此，对录井工作的要求低，不需要取心。四、回灌井（注水井）：随着地热田的开发，产水层的水位会逐渐下降。如果水位严重下降，则会对地热田的开发带来威胁，特别是热储层为封存水或开采量明显大于自然补给量的地热田。因此，需要打注水井将水回灌到热储层中，以保持热储层的能量和水位，使地热田能够长期稳产。用于浅部探井的立轴式取心钻机用于浅部探井的立轴式取心钻机 立轴式取心钻机主要用于金属、非金属、煤炭等固体矿产的勘探和浅部的水文地质、地质勘察。也有用于地热资源勘察的。 其优点是全部取芯，对地下情况的观察比较直观。但地热井的深度一般较大，对成井所要求的井径也比较大，而立轴式取心钻机由于动力小、泥浆泵的排量小，一般难以满足地热勘察的要求。尽管有的取心钻机也可打千米深甚至更深的钻井，但基本上都依靠扩孔，且需多次换径，使井身结构很复杂。因此，专业的地热勘察施工队伍普遍采用石油钻机或水源钻机。打同样井深的水源钻机与石油钻机相比，其动力、泥浆泵的排量等要小一些，相对轻便，成本较低，相应的安全余量也低一些。二、地热钻井工作的基础知识 地热钻井多采用石油钻机或水源钻机二、地热钻井工作的基础知识钻机包扩三大系统(提升系统、旋转系统、循环系统）。主要设备有八大件（天车、游动滑车、大钩、水龙头、转盘、绞车、泥浆泵、井架）钻机及井场布置地热钻井对场地的要求 地热钻井对场地的要求相对较高，所需的面积较大，除了其钻井设备相对较大，钻机前面需放置钻杆、钻铤、套管，以及停放测井车辆之外，主要是泥浆池、备用泥浆池和泥浆循环和净化系统占用了较大面积。由于地热钻井基本上采用不取心钻进，上返的岩屑很多。为了尽可能减少泥浆对热储层的污染侵害，以及提高钻井速度，对泥浆净化的要求较高，一般采用三级净化，泥浆循环系统的长度要求不少于15米。此外，还要有值班房、堆放配置泥浆用的粘土、化学药剂，固井用水泥的位置等。对场地所需的具体面积，依钻机的类型、是否使用柴油发电机等有所不同，一般需要40×50米左右的场地，但在城市中打井受到实际可用场地的限制，也可以适当压缩，具体要求可以和钻井队协商。 钻机所在的位置对地面需要硬化，硬化不佳地面下沉容易出现井斜。此外，还要考虑排污、尽可能减少环境噪声对居民的影响以及供电、设备进出的道路和桥梁等问题。地热钻井常用的钻机类型 要根据预定的钻井深度，合理选择钻机类型。选择的钻机过大，会增加成本，过小，则可能达不到预定的目标。在打探采结合井时，由于地下情况尚不很清楚，应适当留有余地，以便必要时加大钻井深度。 根据我省目前地热勘察的深度多数在2000-3000米，可采用的钻机类型主要有三个系列，即TSJ系列、GZ系列、ZJ系列。如TSJ-2000型、TSJ-2600型、TSJ-3000型，GZ-2000型、GZ-2600型、GZ-3000型，ZJ20-135J型、ZJ20-170J型等。TSJ-2000型钻机使用89mm钻杆时，其最大钻井深度为2000米。而GZ-2000型为加重2000型钻机。在使用89mm（3.5"）钻杆时，其最大钻井深度可达2600米。GZ-2600型使用89mm钻杆时，最大钻井深度可达3000米。ZJ系列的钻机，为国产的石油钻机。其中较小的ZJ20-135J型使用127mm（5"）钻杆钻井深度可达2000米、ZJ20-170J型使用127mm钻杆钻井深度可达2500米。 钻机类型与泥浆泵、井架等并不是固定配套的，可以根据需要选配。钻柱的连接钻柱的连接 钻柱自上而下为方钻杆、钻杆、钻铤、钻头及其间的接头。 方钻杆系在钻柱的最上方，上连水龙头；下连钻杆的方形钻杆。由转盘、方补心通过方钻杆带动整个钻柱旋转并向下钻进。一般长度为13-14.5米，比普通钻杆长2-3米。 钻杆长8-12米，最常见的是9米多。直径有31/2英寸（89mm）、4英寸、41/2英寸、5英寸（127mm）、51/2英寸。地热勘察中常用的钻杆直径为89mm、114mm、127mm。 钻铤主要安装在钻柱的最下部。主要特点是壁厚大，相当于钻杆壁厚的4-6倍。具有较大的重力和刚度。在钻井过程中给钻头施加压力。减轻钻头的震动、摆动和跳动。使钻头平稳工作，控制井斜。其长度为9150mm或9450mm，直径有104.8-279.4mm等多种规格。 钻头有牙轮钻头、刮刀钻头、合金钻头、金刚石钻头、PDC钻头、取心钻头、扩孔钻头等。钻具 主要由方钻杆、钻杆、钻铤和钻头组成钻头 地热钻井施工最常用的钻头是牙轮钻头，特别是三牙轮钻头。它在旋转时具有冲击、压碎和剪切破碎岩石的能力。牙轮钻头按牙齿的类型分为铣齿（钢齿）牙轮钻头和镶齿（在牙轮上镶有硬质合金）牙轮钻头。在钻软地层时应选择长齿和齿数少的钢齿或镶齿钻头，以充分发挥钻头的剪切破坏能力。随着岩石硬度增大，牙齿应相应减短或加密，以加强其冲击、研磨、压碎能力。在软硬交替的地层，应选择适应这套地层中较硬岩石的钻头类型。 刮刀钻头适合于松软地层。 金刚石钻头适合于坚硬地层，能长时间高速运转，但对地层选择性强。 PDC钻头即聚晶金刚石切削钻头，与牙轮钻头相比，具有机械钻速高、寿命长、井壁规则、防斜、纠斜以及便于泥浆携带岩屑的特点。钻井时效可提高30-50%。但岩屑细小，砂岩和泥岩的钻时差别不明显，给录井工作带来一些困难。提升系统提升系统 提升系统包括井架、天车、游动滑车、大钩、吊环、吊卡、绞车等。 井架（钻塔）主要有四角型和A型两种。2000-3000井深的地热勘察多采用27米高的井架，采用ZJ型钻机多用35米高的井架。 天车固定在天车台上，它的滑轮与游动滑车通过钢丝绳相连。 游动滑车随钻具的上下而活动。 大钩主要用来悬挂水龙头及提下钻具、套管。 吊环用于提升吊卡 吊卡用于起下钻时，提升和下放钻具，并使钻具坐于转盘上，钻进时用于接单根。 绞车通过钢丝绳与天车、游动滑车、大钩、吊环、吊卡等用于提升和下放钻具、套管等。旋转系统旋转系统 旋转系统包括转盘、方补心、卡瓦等 转盘是由动力机（电动机、柴油机）带动使之产生水平旋转的的机械。 方补心是通过与转盘的配合，驱动方钻杆。 卡瓦是在钻井过程中用来卡住并悬持井中钻柱的工具。按用途分有钻杆卡瓦、钻铤卡瓦、套管卡瓦等；由卡瓦体的数量来分有三片式、四片式和贴片式等类型。 吊钳：分内钳和外钳。工作时相互协作，主要用于起下钻和下套管作业时，卸钻具丝扣及紧扣。通常要用拉钻机的猫头绳帮助吊钳卸紧扣。泥浆循环系统泥浆循环系统 泥浆循环系统由泥浆池、泥浆泵、水龙头、震动筛、泥浆槽、除砂器、管线等组成。 泥浆池用来储存泥浆，除主泥浆池外，还有备用泥浆池。 泥浆泵的作用主要是维持泥浆循环。通过钻柱将泥浆送至井底，再将钻头所破碎的岩石碎屑由泥浆携带，通过井壁与钻柱之间的环形空间送至地表。泥浆泵的型号很多，常用的有3NB-350型、BW-1200型、TBW-1200型、BW-600/60型等。泵的大小主要与输入的功率有关，一个泵配有不同直径的缸套，加大缸套的直径可增加排量，但相应降低了其压力。 水龙头是将由泥浆泵经高压管线和水龙带传送过来的泥浆注入钻柱的工具。水龙头连接在方钻杆上，在钻进时随方钻杆的上下而移动，但不随方钻杆旋转。泥浆循环系统 震动筛：泥浆自井口中返出，经双层震动筛（上层40目，下层60目）处理后流入泥浆罐，再由砂泵从罐中泵入清洁器（除砂器和除泥器）。经过震动筛随泥浆上返的较大岩屑被筛离出来，堆落在震动筛的前面。岩屑录井就在震动筛处取砂样。 除砂器和除泥器：泥浆经过震动筛，一般只能清除全部固相量的25%左右，74µm以下的细颗粒仍留在泥浆中，对钻井速度等的影响仍很大。泥浆一般要经过三级净化。即还需要经过除砂器和除泥器的进一步净化。两者的结构和工作原理基本相同。都是由水力旋流器和目数更高的小震动筛组成。水力旋流器是一个锥形的圆筒，是利用颗粒所受离心力的大小进行分离。 地热钻井一般较深，提下钻一次，耗时较多，因此，取芯很少，而是采用一系列的地质录井和测井方法来了解地下地质情况，建立地层岩性剖面。。 所谓录井就是在钻井过程中，采用各种方法随时记录各种相关的信息。它是最及时、最直接获取地质资料的重要手段。同时也为安全钻井实施了实时监测。在地热勘察中采用的录井工作主要有：岩屑录井、钻时录井、泥浆录井和井温录井。 既然录井是记录各种信息随井深的变化，首先要明确，井深是从钻台上转盘的平面算起，转盘平面高出地面的高度，通常称为补心高。三、常用的地质录井方法岩屑录井 岩屑录井：在钻井过程中，地质人员按照一定的采样间隔和迟到时间，连续收集和观察岩屑（砂样）并恢复地下地质剖面的过程，称为岩屑录井。岩屑在震动筛处捞取，砂样盆放在震动筛前，岩屑沿筛布斜面落入盆内。在取样时间内如岩屑过多，应垂直切去一半岩屑拌匀，依此类推，不可只取上部的岩屑。岩屑应用清水洗净，晾晒干后装袋保存，若挑样数量应不少于500克。同时将写好井号、井深、编号的标签放入袋内。岩屑描述时要注意判别真假岩屑，所谓真岩屑是指所代表井深的岩屑，即新岩屑。其色调比较新鲜，棱角比较清楚。多次循环的老岩屑无棱角，欠新鲜。过大的岩屑可能是掉块。描述时不能打开一袋描述一袋，要大段摊开（至少10袋），宏观细找。确定分层要远看颜色，近查岩性。发现新岩屑要往上追索，确定最早出现的井深。 岩屑迟到时间的确定：钻头破碎井底的岩石形成岩屑，但岩屑被泥浆携带返回到地面震动筛处需要一定的时间，称为迟到时间。捞取某一井深的岩屑并不是在钻达这一井深的时间，而是需要加上相应的迟到时间后才捞取。 常用的测定迟到时间的方法有理论计算法和实测法。理论计算公式为T=V/Q=Π（D2-d2）×H/4QT为岩屑迟到时间，min；V为井内环形空间容积，M3Q为泥浆泵排量，m3/min；d为钻杆的外径，mD为钻头直径，m；H为井深，m实测法更为常用，其方法是选用与岩屑大小、比重相似的物质作指示剂，如染色的岩屑、红砖块、瓷块等，在接单根时从井口投入钻杆内，记下开泵时间。指示剂随钻井液经钻柱到井底，再从随钻井液返到井口震动筛处。记下第一片指示剂到达的时间，两者之差即为循环周时间。岩屑迟到时间等于循环周时间减去岩屑下行时间。岩屑下行时间=（V1+V2）/QV1为钻杆内容积；V2为钻铤内容积；Q为泵排量。一般每隔100米井深需测一次迟到时间。岩屑录井钻时录井 钻时录井即系统地记录钻时，并收集与其相关的各项数据、资料的过程。钻时的定义是钻进过程中每钻单位厚度岩层所用的纯钻进时间，单位为min/m。常用的钻时录井间距有1m和0.5m两种。 进行钻时录井须先计算井深。井深的起始零点是转盘的上平面。井深=钻具总长+方入钻具总长=钻头长度+接头长度+钻铤长度+钻杆长度，单位是m。方入是指方钻杆下入转盘面的深度，单位是m。上面所指的方入是指钻头接触到井底时的方入，即“到底方入”，进行钻时录井时为了方便都是使用“整米方入”，即指井深为整数米的方入。整米方入=整米井深-钻具总长。由于方入部分是在转盘面以下，看不到，所以是用“方余”来计算“方入”。方入=方钻杆的长度-方余。实际工作中是用粉笔在方钻杆上画上几个临时记号，分别对应整米井深的方入。当一个记号到达转盘平面时，记下当时的时间，待下一个记号到达转盘平面时，再记下其时间，两者的时间差即为钻时。钻时录井 由于每根钻杆的长度不同，每接一个单根，都需要重新计算整米方入，并在方钻杆上重新画上整米方入的记号。因加单根时的井深不是整数米，其前后两部分的纯钻时间相加即为该深度的钻时。 钻时曲线图的绘制：以井深为纵坐标，钻时为横坐标，标定出不同井深的钻时，以折线相连。 影响钻时的因素较多，除我们所关心的岩石性质之外，还受钻头类型与新旧程度、钻井参数、泥浆液性能等因素的影响。所以在绘制的钻时曲线旁还要有一栏备注，记下（可用符号或文字）接单根、起下钻、换钻头时的井深，以便在解释时综合考虑各种因素的影响。 为了更好地判断地下情况，可将另外一些信息也记录在备注栏内，如跳钻可能遇到砾岩层、放空可能遇到溶洞等。钻时录井泥浆录井 水热型的地热资源是一种流体矿产，泥浆录井对发现和保护这种资源有重要价值。使用的泥浆性能不妥，不利于及时发现热储层，甚至使热储层受到污染而堵塞，导致不出水或使出水量减少。 泥浆录井是指在钻井过程中，每隔一定深度或时间，观察、化验并记录返出井口泥浆的密度、粘度、失水量、泥并、含砂量及泥浆漏失量、涌出量等各项资料，并将这些资料填绘在柱状图上。 为了尽量减少泥浆对热储层的侵害，应尽可能采用低密度的泥浆甚至清水钻进。一般的情况下，勘探地热资源不像勘探油气资源那样，存在井喷引起火灾的风险，用低密度的泥浆钻井是完全可行的，还可以提高钻井速度。遇到岩石破碎垮塌井段必须采用较大密度的泥浆护璧时，钻穿后应换回低密度泥浆，特别是预测的热储层段，要坚持使用低密度的泥浆。粘度要控制在30秒以下。在施工设计中对采用的泥浆性能有具体要求，要严格执行。泥浆录井 注意观察泥浆池面的变化，有无漏失或涌出现象，并记录其漏失量和涌出量。漏失层段一般都是含水层，有时是比涌水层更好的含水层。 注意观察泥浆粘度的变化，地层中出水量较大会使泥浆的粘度降低。如果地层中含有气体（烃类气体、氮气、二氧化碳气、氢气、硫化氢气等），会使泥浆的粘度上升，甚至使泥浆成为豆腐脑状。有的水层含有溶解气，随着返出地表，压力降低，溶解气自水中脱出，也可能造成气侵，使泥浆粘度上升。 使泥浆能够在井下循环的关键设备是泥浆泵。有多种型号、多项参数指标，最重要的指标一是压力，二是排量。钻的井越深需要的压力越大，钻的井径越大需要的排量越大。排量过小，岩屑不能及时上返，井底的岩屑越聚越多，严重影响钻井速度。通过对泥浆含砂量的测定，可以了解泥浆的净化程度。泥浆录井对钻井施工也有重要意义。井温录井 井温测井是指在钻井过程中，每隔一定的井深或时间，在由井下返回的泥浆出口处，用温度计测量并记录温度随井深的变化情况。 泥浆出口温度的突然增高，通常意味着钻遇热水层。由于泥浆的护壁作用，一段时间后，在井壁形成泥并，封堵了热储层，使热水不能继续向井筒中流动，泥浆出口的温度可以再次降低。四、热储层段的判别 岩屑录井、钻时录井、泥浆录井、井温录井等都可为判别热储层段提供重要信息，但判别热储层段更大程度上是依靠测井资料。依据多条测井曲线的综合分析，一般可以判别出热储层段的岩性、厚度、位置、层数以及热储层的相对优劣。对选择成井方法、确定筛管（过滤管）的位置有重要价值。 测井的方法有很多，每种方法中又有多种类型。就大类而言，常见的主要有电阻率、放射性、声波、自然电位、井径、井温等。 电阻率测井包括不同电极距的梯度、电位视电阻率测井，深浅侧向测井，微电极测井、感应测井等。它的原理是不同的岩石类型及其所含的流体性质不同，其电阻率有明显的差异。电阻率测井应用的非常普遍，是划分和对比地层、判定岩性以及与其他测井曲线相配合判别热储层的重要测井方法。电阻率测井 电阻率测井因电极系的结构和排列方式不同有多种类型，但其原理基本一致。我们只要掌握几个基本要点，就可以进行一些初步的定性解释。 碎屑岩中泥岩的电阻率最低，随着粒度的加大，泥岩→粉砂岩→细砂岩→粗砂岩→砾岩，其电阻率值逐渐增大。 碳酸盐岩、变质岩的电阻率很高。 侵入岩、火山岩的电阻率较碳酸盐岩、变质岩的电阻率低，但比碎屑岩的电阻率高。越偏基性其电阻率越高。侵入岩的电阻率高于基性程度相同的火山岩的电阻率。酸性火山灰凝灰岩的电阻率很低。 深部的地下水矿化度普遍较高，导电性好，比钻井中泥浆的电阻率要低（采用盐水泥浆时例外），因此探测深度较大的长电极系测井曲线所显示的视电阻率比探测深度较小的短电极系测井曲线所显示的视电阻率要低。即所谓的“增阻侵入”，是判断水层的重要标志。双侧向测井 侧向测井是电阻率测井系列中的一种方法。与普通的电阻率测井的主要区别在于，它是在供电电极的上、下方装有屏蔽电极，使主电流只沿侧向（垂直井轴）进入地层。 双侧向测井是将探测深度不同的两种侧向测井组合在一起。其成果在定性解释方面比较直观，近年来得到了广泛的应用。 双侧向测井特别是其中的深侧向测井所测得的视电阻率更加接近岩石的真电阻率。在使用淡水泥浆的情况下，水层的曲线特征是深侧向的电阻率值低于浅侧向的电阻率值。为“增阻侵入”。 双侧向测井还可以用来判断碳酸盐岩裂缝性储集层中裂缝倾角的大小。低角度裂隙泥浆侵入地层深，而深、浅双侧向的差异小或无差异，电阻率为低值，显示的井段短（不超过1米）；高角度裂隙泥浆侵入地层浅，而深、浅双侧向的有明显的异常，电阻率为中低值，异常的井段较长。微电极测井 微电极测井，其电极距只有几厘米。包括微梯度和微电位两条曲线。微梯度电极系比微电位电极系的探测深度小。在渗透性地层上，微梯度电极系受泥并影响较大。因泥并的电阻率较低，测得的微电位曲线的幅度高于微梯度曲线得幅度，称为“正幅度差”；在非渗透性地层上幅度差不明显。因此，根据微电极曲线可以划分出渗透性地层。此外，用微电极曲线划分薄层的效果很好。放射性测井 放射性测井也有多种类型，主要有自然伽马、中子伽马、伽马伽马（密度）、中子测井等。这里只简略介绍自然伽马测井，因为它应用的很普遍，在划分岩性、对比地层方面有重要价值。 自然伽马测井是测定岩石本身所含有的放射性物质，测井仪器不需要配备放射性标准源。 放射性物质铀、钍、钾等在泥质岩石中含量较高，其放射性较强，因此，常用自然伽马测井曲线来判断岩石的泥质含量。纯砂岩的放射性强度很弱，随着泥质含量的增加，其放射性的强度逐渐增高。 由于泥质含量高的岩石其孔隙性、渗透率差，不可能成为好的热储层，因此，在判别热储层时自然伽马测井曲线也有一定的作用。当然，泥质岩石裂隙破碎带含水自当别论。 岩浆岩、变质岩的放射性强度主要取决于其中钾长石的含量。自然电位测井 自然电位测井是在未向井中通电的情况下，测量两个电极之间存在的电位差。它是由地层和泥浆之间发生的电化学等作用产生的自然电场。自然电位测井是最常见的测井方法，在划分地层，特别是在砂泥岩剖面中划分渗透层，判别热储层有十分重要的作用。 在使用淡水泥浆的情况下，即地层水的矿化度大于泥浆的矿化度。泥岩所在位置的自然电位曲线平直（基线），而砂岩处出现负异常，曲线向左侧偏移。向左侧偏移的幅度越大，说明岩层的渗透性越好，而且负异常很大的基本上都是水层。如果使用盐水泥浆曲线偏移方向恰好相反。 在碳酸盐岩剖面中不能认为曲线出现左偏负异常就是渗透层段，因为碳酸盐岩的岩性特点使其普遍左偏。但也不是毫无用处，可在相同的岩性中进行比较，但其幅度较小。自然电位测井在碳酸盐岩剖面中效果不佳，同时又缺少其他孔隙度测井系列时，问题也并不很严重，因为地热井在较厚的碳酸盐岩井段普遍是裸眼成井，如遇薄层碳酸盐岩，仍需向下继续钻进，成井时将碳酸盐岩段下筛管即可。 自然电位曲线大都存在基线偏移现象，即在曲线上可以看到随时间有朝更负的数值缓慢而稳定的偏移，它是因电极在钻井液中缓慢极化而引起的。所以判断异常的大小，不能以图上标的刻度为准，而要以泥岩基线为准（泥岩处为0）声波测井声波时差测井 声波测井是研究声波在岩层中传播速度和其他声学特征变化，确定岩层的地质特征和井的技术状况的一种测井方法。主要有声速类测井和声幅类两大类声波测井。应用最为广泛的是声波时差测井和声幅测井。 声波时差测井是测量声波通过井下单位厚度岩层的传播时间，即时差ΔT（μs/m），由于时差的倒数是声速，V（m/s），因此，又叫声速测井。声波时差测井 岩石的孔隙度增高，声波传播速度降低，时差变大；岩性、厚度相同，地层越老传播速度越快；埋藏深度加大传播速度加快。因此，可以用声波时差来研究岩性和孔隙度。 虽然说孔隙度越高声波时差越大，但泥岩的时差却大于砂岩的时差。这是由于泥岩有很多微孔隙，虽不能作为孔隙性储层，却使其时差加大。而可成为热储层的砂岩其时差却是中等的。具体多大的时差可以成为储层，与地区特点和仪器类型有关，要逐步积累资料。 普通应用的是单发双收的仪器，即一个发射探头和两个接收探头，记录点在两个接收探头之间。合理选择源距使滑行纵波成为首波对其进行测量。单发双收的声波时差测井受井眼不规则的影响较大，为此，研制了双发双收补偿声波测井，受井眼尺寸变化影响较小。在没有此种仪器的情况下，可参考井径测井曲线，以免出现错误的解释。声波时差测井—周波跳跃 声波时差测井曲线中常可见到一个重要的现象，称作“周波跳跃”。其特征是时差值大大增加，且高低变化很快，多呈周期性的跳跃。它是由于声波衰减使某一接收器不能触发造成的。岩石的裂缝发育带和气层是引起声波衰减的最主要因素，所以，出现明显的“周波跳跃”，基本可以判断为裂缝发育带或气层。声幅测井 声幅测井在裸眼井中主要用于识别硬地层的裂缝带及疏松岩层。在这种层段由于地层的吸收，声波的幅度衰减很快，其幅度值小。 声幅测井在套管井中主要用于检查水泥固井的质量。对固井质量的判断，应用相对振幅的概念。相对振幅＝目的层段的曲线幅度/自由套管曲线的幅度×100％。自由套管为管外为泥浆的井段。相对振幅＜20％，表示水泥胶结良好；20％＜相对振幅＜40％，表示水泥胶结一般；相对振幅＞40％，表示水泥胶结差。最好在注水泥20-40小时进行声幅测井。溶洞型地层，声波绕溶洞传播，增加了波的传播路径，溶洞还引起波的散射，造成幅度较大的衰减，所以其声波的幅度很小，而在时差曲线上显示时差值高，并可能出现“周波跳跃”。声幅测井井径测井 井径测井是用井径仪来测量钻孔直径的，在下套管前测量井径可用来计算水泥的用量。还可以根据井径的不规则形态分析判断渗透性地层和判断地下裂隙的发育程度和裂隙的方向。 地层破碎带常引起坍塌，井径扩大；泥岩可因泥浆浸泡、冲刷而跨塌，出现扩径；砂岩特别是渗透性好的砂岩，一般都有泥浆侵入，在井壁上形成泥并，多小于钻头直径，并且光滑平整；碳酸盐岩基本等于钻头直径，渗透性白云岩可略缩径。但对于未胶结的松散地层，则是泥岩、粘土为缩径，砂层易跨塌而扩径。在解释时可与自然伽马曲线配合使用。 根据井径曲线可以得出井眼的形态，一般是椭圆形，其短轴方向代表最大主应力方向，长轴方向代表最小主应力方向。井温测井和井斜测井 井温测井又称热测井，它可以进行地温梯度测量，可以在产液井中寻找产液层段。也可以利用天然气层被钻穿时，气体膨胀时产生的吸热反应寻找天然气层，包括含水溶气较多的地下水层。在下套管注水泥后还可以利用水泥固结时的散热效应，确定水泥浆的上返高度，检查固井质量。在地热田开采后需打回灌井时，寻找并确定实际注入的井段。 为了取得准确的地温资料，地温测井应在井中泥浆停止循环一段时间后进行。最好在72小时以后，最少也不能少于24小时。同时，采用自上而下的测井方法比较准确，减少了对泥浆的扰动。 井斜测井是测量钻孔倾斜方位和角度的测井方法。井斜超过一定限度会产生一系列的问题，如容易引发井内事故、影响潜水泵的下入和抽水工作、固井时套管偏向一侧，水泥环厚薄不匀等问题。因而在施工设计书中对井斜有明确的要求，达不到要求必须纠斜。井温测井和井斜测井井斜测井 宁波杭州湾新区长热1井设计井深1800米。预测地层剖面为118米以上为第四系，其下为古近系长河群。浙江地调院两次进行井斜测井显示，在井深120米附近发生了井斜。向下最大斜角达4度，超过了400米以上井斜小于1度的设计要求。并经天津的测井队再次证实。 井斜超标存在一系列的隐患，如影响潜水泵的下入、固井水泥环一侧厚一侧薄、提下钻容易刮破套管、影响深部钻进等。长热1井由于表层套管的直径较大，为334mm，尚不至于影响潜水泵的下入。测井资料的综合解释 测井资料是井场的物探资料，同样具有多解性，因此必须对其进行综合解释，包括参考其他录井资料。测井资料的解释分为定性解释和定量解释。首先是进行定性解释，做好这项工作需要熟悉和掌握多方面的资料，并要有一定的经验。某地区熟练的解释人员，仅根据定性解释，就能对钻遇的地层、岩性，储集层的厚度、渗透性能、产液类型等做出基本的判断，但换一个新地区就很难做到。提高定性解释的能力，只能是一个逐渐积累的过程。定量解释需要积累一定的资料，包括实验数据，大多采用两项以上测井数据交会图的进行，或用专门的软件进行计算机处理。地质人员并不一定要掌握，重点是做好定性解释。测井资料的综合解释测井资料的综合解释交会图热储层段的主要判别标志 热储层就是地热勘探中所寻找的矿层，是我们勘探工作的重点所在。在地层、岩性方面的判断存在一些误判，还不至于造成严重后果，不能准确判断热储层段则会影响到成井方法的选择和最终的产水能力。因此，录井、测井等工作都要围绕正确判别和保护好热储层来进行。 综合上述，热储层段（深部的含水层段）有以下特征：在砂泥岩剖面中，自然电位为左偏的负异常（淡水泥浆）；视电阻率值较高，为右偏，短电极系的视电阻率值高于长电极系的视电阻率值，为“增阻侵入”；微电极测井出现“正幅度差”；自然伽马数值低；声波时差为中等数值，明显低于泥岩，但渗透性好的砂岩时差值相对要大一些，出现“周波跳跃”说明存在裂隙层段；井径曲线上好的渗透层段出现缩径，小于钻头直径；井温曲线出现异常或拐点。录井中出现钻时加快，泥浆漏失或上涌，泥浆粘度明显变化，涌水可使粘度降低，含气水层可使粘度增加，井口泥浆温度增高等。但这些标志不可能同时出现。油气水层在测井曲线上的差异油气水层的电性特征碳酸盐岩热储层段的特点 在碳酸盐岩剖面中，由于其非均质性很强，热储层段主要是缝洞型储层，溶蚀孔洞、裂缝、溶洞发育。自然电位测井不能对其有效地划分出渗透层段，因此，在具备条件的地区多采用三孔隙度法，即声波、中子、密度等三种测井资料的两两交会法来确定其基质和缝洞的孔隙度，找出渗透层段。我们目前还不具备这种条件，因此，应充分利用声波测井资料。渗透层段声波时差会增大，以及出现“周波跳跃”。双测向测井曲线中，浅探测的视电阻率值会小于深探测的视电阻率值，为“减阻侵入”。井径测井曲线上可能会发现缩径。此外，地质录井中对热储层的识别方法与砂泥岩剖面相同。五、地热井的成井（完井）方法 地热井的完井方法主要有裸眼法、衬管（筛管和滤水管）法和射孔法三类。其中衬管法又可分为尾管法和同径管法两个亚类。地热井的成井（完井）方法 裸眼成井是指在目的层段（开采层段）不下套管，只在上部非生产层段下套管，属于先期完井（成井）。适用的条件是地层坚实，不跨塌、不掉块。在碳酸盐岩热储层段常采用裸眼成井方法。 筛管和滤水管成井是在松散、易跨塌岩层中常采用的成井方法。它的特点是在开采层段下筛管或滤水管，管外的环形空间不注水泥。筛管是在套管上钻出一些孔眼或刻槽。筛管主要用于易垮塌层段。滤水管是在在筛管的外面再加筛网，以防止细砂进入井内。主要用于松散的砂岩层段。筛管和滤水管成井又可分为两类：一种是异径的，即将筛管（或滤水管）挂在上部更大尺寸的套管的底部：另一种是同径的，即筛管（或滤水管）与上部非上产层段的套管为同一尺寸，一起下入。上部非生产层段需要固井或采用其他止水手段将两部分隔断，以免上部冷水混入。 射孔成井是在生产层段全部下套管并在管外环空注水泥，对准各个产液层段用射孔枪在套管和水泥环上打出孔眼，以便流体流入井内。是采油中最常用的方法，但地热井用的较少。一些油井由于枯竭，将其转为热水井，则多采用补射的方法来增加热水的产量，因为采油时水层是不射开的。固井与挤水泥 固井是在套管外的环形空间中注入水泥浆，待其固结后使套管与地层紧密地连接在一起。具体的方法是将配好地水泥浆由套管的内部压入，水泥浆在套管底部进入套管外的环形空间，并在泥浆泵的压力下使其上返。表层套管水泥浆要求返至地表。技术套管为了节省水泥不需返至地表，但一般要上返400米左右。用泥浆顶替水泥浆，使水泥浆的绝大部分进入管外环空，但不可替空，否则，套管下部没有水泥。管内水泥塞的高度要求不少于10米，待水泥浆后凝36小时后进行试压，要求压力不小于3MPa，稳定时间不少于10分钟。然后钻开套管内的水泥塞继续向下钻进。如试压不合格，可能是套管破裂、接头脱落等原因。声幅测井不合格，则可能是水泥浆未充满管外环空，出现了串槽。在这种情况下就需要采用挤水泥的办法加以补救。有的钻机配备的泥浆泵功率小，不能一次完成固井工作，就采用固井与挤水泥两个步骤来完成固井工作。套管管材 由于地热井的井深一般比较大，又要承受较高的温度、压力，热水中化学成分的腐蚀，且需长期使用，因此，通常采用石油套管。石油套管的钢级普遍应用美国石油学会的API标准。共有H40、J55、K55、M65、N80、C90、T95、C95、P110、Q125十个不同的钢级。数字越大钢级越高。H、J、K、N代表一般强度的石油套管。C、L、M、T代表限定屈服强度的石油套管，具有一定的抗硫腐蚀性能。 J55钢级是API标准中最重要的石油套管钢级，占全世界石油套管总用量的50%以上。J55表示其屈服强度位55000磅/平方英寸（758MPa）。一般的表层套管用J55，油层（水层）套管可用N80钢级的套管。 石油套管的尺寸最小的直径为60mm，最大的为630mm。有40余种不同的规格，可以根据需要选用。固井用水泥 地热井固井用的水泥可以采用油井水泥也可用普通的硅酸盐水泥。 油井水泥有A、B、C、D、E、F、G、H、J等级别。A级和B级适合于自地面至1850米的井深注水泥。在无特殊要求时，用A级油井水泥即可满足要求。B级适用的井深范围与A级相同，但有两类，分别为中抗硫酸盐型和高抗硫酸盐型。 普通硅酸盐水泥的标号是水泥强度大小的标志。系指水泥砂浆硬结28天后的抗压强度。如其检测强度为300-400kg/cm2者通称为300号。普通水泥有200、250、300、400、500、600等型号。按1992年国家标准实际生产有225(R）、325(R）、425(R）、525（R）、625（R）、725(R）等标号的水泥1999年国家制定了新标准，实行以MPa来表示其抗压强度。1992年标准的725(R）相当1999年新标准的62.5(R),625(R）=52.5(R)，525（R）=42.5(R),425(R)=32.5(R)。原来所称的200、300号水泥是不能用来固井的，只能用于一般的房屋建筑。固井若用普通硅酸盐水泥其最低标号为32.5(R)。固井和挤水泥 表层套管固井一般要将水泥浆自环空中返至地表。技术套管水泥的上返高度一般要达到400米。固井时要准确计算水泥浆的用量。替水泥浆时不可替空，套管内要保留一定的水泥塞，其高度应不少于10米。固井后需候凝36小时，然后检查固井质量。有两种办法：一是利用声幅测井，另一种办法是进行试压（蹩压）实验。套管加压至3MPa1以上，30分钟压降不大于0.5MPa。 表层套管（泵室管）与技术套管（或水层套管）之间，要求重叠10-30米。在重叠部分需要挤水泥，俗称“带帽”，以实现重叠部分环空的密封。实施要点是挤水泥前要封闭下部套管。 采水的筛管井段与上部的非生产井段的的套管为同径，且同时下入时，为封堵上部冷水层段需进行止水。其中的一种方法是在封隔部位的套管上打旋流孔，下部加水泥伞的办法固井。有时一次固井不能保证质量，可以二次挤水泥。各种止水方法和止水材料 为了封隔浅部的冷水层就必须采用止水方法。上部地层下套管固井是最可靠的止水方法。同径过滤管成井，虽然利用打旋流孔加水泥伞等工具也能用水泥封闭上部地层，但施工比较麻烦。封隔浅部的冷水层的方法和材料有很多种，要根据地区特点和施工手段和经验来选择。不同地区、不同井深采用的止水材料和工具有粘土、海带、牛皮、化学止水剂、橡胶圈、橡胶带、各种类型的封隔器等。现在应用最广的是封隔器，它不仅可以封隔上部地层，还可以在每一个产水层段的的上下安装封隔器，可避免地层跨塌引起产水层段堵塞。地热井止水用的各种类型封隔器筛管和过滤管成井用的各种类型的管财六、洗井和抽水试验 在进行抽水试验之前首先要进行冲孔换浆（就是用清水替换井筒中的泥浆）和洗井工作。 洗井的目的是破坏和洗去泥浆在井壁形成的泥并。洗井的方法有多种，可分为两大类，即机械洗井和化学药剂洗井。 机械洗井是通过洗井设备产生的抽、压和冲击、震荡作用破坏井壁泥皮。如活塞洗井、压缩空气洗井等。 化学药剂洗井是通过化学反应的溶解、分离及因化学变化产生的压力作用而达到破坏井壁泥皮，疏通堵塞的作用。如焦磷酸钠洗井、盐酸洗井、二氧化碳洗井等。洗井 机械洗井 破壁枪洗井是采用比井眼直径小50-80mm的钢管，上面钻有细孔，利用泥浆泵高压、高流速的水流冲刷井壁。 活塞洗井也叫拉活塞，就是用略大于井径的软性材料在产水井段反复上下抽动。拉活塞要分段进行。井管强度不够，易被活塞拉坏。在细粒产水层中易引起大量进砂。 压缩空气洗井就是用压风机将井内的液体排出，利用地层水和井筒中空气的压力差来破坏井壁的泥并。动水位过深不适合。洗井 化学药剂洗井 焦磷酸钠洗井是利用焦磷酸钠与粘土颗粒能产生络合作用，形成带负电荷的离子，增大了粘土颗粒之间的排斥力，从而起到了分解和破坏泥皮的作用。 盐酸洗井是因为盐酸可溶解泥并和岩石中的碳酸盐，达到解堵的作用。多用于碳酸盐岩热储层。砂岩储层可用土酸代替。 二氧化碳洗井是利用送入井下的液体二氧化碳，因吸热膨胀后气化，在井内产生强大的高压水气流，从而破坏井壁泥皮，疏通孔隙、裂隙通道，并将堵塞物伴随井喷喷出地表。二氧化碳洗井是目前最有效的洗井方法，因为它有正反向的冲击力，瞬间的冲击力很强，在一定程度上可起到压裂作用，可增大裂隙宽度。 上述洗井方法可以联合进行，但最后都要用清水再次清洗，直到水清砂净为止。抽水试验 抽水试验前应根据井的结构、水位降深、流量和其他条件，合理选择抽水设备和测试仪器。当流量小于2L/s可用量桶，大于2L/s应用堰箱或孔板流量计。观测水位的变化常用电测水位计或万用表，水位高时也可用浮标水位计。抽水设备安装好后，应先进行试抽，经调试能满足试验要求后，再正式抽水。试验抽水应作一次最大降深，初步了解水位降深值与涌水量的关系，以便正式抽水时合理地选择水位降深。抽水试验 抽水试验分稳定流抽水试验和非稳定流抽水试验。 稳定流抽水试验：指在抽水过程中要求出水量和动水位同时相对稳定，并有一定延续时间的抽水试验。即在一定的抽水时间内，水位下降和流量的波动值在允许误差范围之内。其降深次数一般不少于三次，每次降距不少于3米。第一次水位降深的延续时间不少于24小时，其余各次视情况而定。各点稳定时间必须达8小时。水样应在最后一个降深抽水结束前采取。 非稳定流抽水试验：分为定流量非稳定流抽水试验和定降深非稳定流抽水试验。定流量抽水时，要求流量变化幅度一般不大于3%，定降深抽水时，要求水位变化一般不超过1%。由于在抽水过程中流量比水位容易固定（因水泵出水量一定），在实际工作中多采用定流量非稳定流抽水试验。非稳定流抽水试验一般宜采用深井泵或潜水泵。抽水试验 潜水泵要根据井眼的大小、水量和需要的扬程进行选择。一般打井时首先由施工钻井队提供试验用的潜水泵，待经过抽水试验确定出水量、水位等资料后，再购置合理型号的潜水泵。 地热井潜水泵型号的意义：如200JQR80-99/9型潜水泵的意义如下：前面的200为使用的最小井径，单位为mm。J代表井用；Q代表潜水型；R为热水型；80为流量，单位为m3/h；99为扬程，单位为米；后面的/9为叶轮的级数。流量测井 流量测井是以分析流体在不同深度上流量变化为基础，从而了解井内流体流动状态的一种测井方法。 流量测井不但能够验证抽水试验的数据，而且能够利用一次混合抽水试验资料，确定多个含水层的水文地质资料。是目前确定含水层的位置、厚度、层数及分层流量和渗透性能的最有效方法。 进行流量测井的仪器有涡轮流量计、电磁流量计、超声流量计等。测地下水通常采用涡轮流量计，水量小时可采用电磁流量计。分点测和连续测量两种。流量测井附录：常用测井曲线代号及单位 测井曲线名称代号单位符号及名称 视电阻率ROMM欧姆米 深侧向电阻率RD或LLD同上 浅侧向电阻率RS或LLS同上 微梯度MIN同上 微电位MNO同上 自然伽玛GRAPI 自然电位SPMV毫伏 声波时差ACμS/M微秒/米 井径CALCM厘米 井斜DEV度 井斜方位AZIM度谢谢！欢迎批评指正！