在能源供应紧张的今天,对清洁的地热能的利用为我们开辟了能源利用的一个新领域。地球内部分为地壳、地幔、地核三个主要圈层,从地表向下平均每深入100米,温度升高约3℃ 。科学家研究显示:地核与地幔边界的温度大约为3700℃,而地核内部温度可能高达5000℃,几乎与太阳表面一样炽热。因此,地球内部蕴藏着惊人的热量。众所周知,地热资源指的是在当前经济技术条件下,地壳内可供开发利用的地热能、地热流体及其有用组分,是一种清洁能源。与煤炭、石油和天然气等传统的化石能源相比,地热能源具备数量巨大、可再生、不污染环境三大要素以及清洁、环保、可就地取用等优势。
地热井,指的是利用井深3500米左右的地热能或水温大于30 ℃的温泉水来进行发电的方法和装置,地热分高温、中温和低温三类。高于150℃,以蒸汽形式存在的,属高温地热;90℃~150℃,以水和蒸汽的混合物等形式存在的,属中温地热;高于25℃ 、低于90℃,以温水、温热水、热水等形式存在的,属低温地热。
地球物理测井,简称测井,是应用地球物理方法测量井中岩层的各种物理信息,研究油气田、煤田等钻井地质剖面,解决某些地下地质、生产及钻井技术问题的一门应用技术学科。测井方法众多,声、电、放射性只是最基础的方法。每一种测井方法都只能间接地、有条件地反映岩层特性的某一个侧面,要想全面认识地下地质情况,发现和评价储层,应该综合应用多种测井方法。
地热测井是对地热井钻孔所穿透的地层的各种特性数据记录下来的所有作业。地热钻孔内异常高温,不利的井孔条件,异常的地质环境(破碎的、火成的、变质的)及特殊的参数要求等,大大地限制了现有的石油测井仪器的应用。因此要求研制专门用于地热环境的测井设备。在进行测井作业时通常需要采取预防措施。有时井孔需要冷却。地热测井工作除在钻井、完井和试井过程中进行外,还将持续到整个生产期间。
自1927年法国斯伦贝谢兄弟发明电测井以来,测井技术经历了五次更新换代:从第一代的半自动测井仪,又经历了模拟、数控、成像等阶段。我国测井仪器经历了引进、集成、吸收几个阶段,目前已实现了国产化,性能指标接近国外先进的测井仪器。例如在青海干热岩开发现场进行的地热测井,使用的都是国产测井仪器,常规测井仪器能达到200℃以上的耐温指标,成像测井仪器也能达到175℃~200℃的耐温指标,基本满足干热岩测井的需求,但如果要进行更深层的地热勘探,地热测井仪器的性能还远远不够,仍需科研人员进行攻关,研发出更高性能指标的地热测井仪器。
总之,地热开发利用的技术原理虽然简单,但在实际应用过程中仍存在大量的技术性难题,例如在干热岩中钻井,对钻杆、钻头的使用寿命及有“钻井的血液”之称的钻井液稳定性都是极大的挑战;地热井的高温对测井等井下仪器的考验也是极大的。又如地层中含有大量的矿物质,在地热开发过程中会气化,然后在井壁结垢,沉积时间一久很容易将开采通道堵死,类似“血栓”。如何才能在这场国际能源竞赛中拔得头筹,是我们需要回答的问题。
(摘编自《发现地球深部绿色能源的眼睛——地热测井》)