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地熱資源的勘查技術現(xiàn)狀

地球物理方法應用于地熱探測具有悠久的歷史，隨著地熱勘探向復雜山地、深部熱儲層、干熱巖勘探開發(fā)等方向進軍，地球物理技術在地熱勘探開發(fā)中起的作用越來越大。其作用主要包括：①確定基底起伏、②隱伏斷裂及巖漿的空間展布；③描述熱儲特征及圈定富集區(qū)；④檢測干熱巖熱儲改造特性等。

地熱地球物理勘查技術是依據(jù)地熱資源的巖石物理特征、地球物理相應特征，落實地熱田的生-儲-蓋-控熱構造等地質(zhì)問題。圈定地熱異常范圍、熱儲空間分布特征；圈定隱伏巖漿巖及蝕變帶分布；確定基底起伏及隱伏斷裂的空間分布；確定勘查區(qū)地層結構、熱儲物性及巖性特征、富集區(qū)分布；確定干熱巖人工造儲體積、換熱面積大小等。

地熱地球物理勘查技術主要有：電（磁）勘探、重磁勘探、地震勘探、（人工地震、微地震、隨鉆地震）、遙感、測井等。利用電磁勘探解釋斷裂構造、熱儲異常范圍與埋深、地熱相關蝕變帶、熱儲特征；利用重磁勘探解釋斷裂構造、熱儲異常范圍與埋深、地熱相關蝕變帶；利用地震勘探較準確的圈定地層結構、熱儲埋深及斷裂特征；利用微地震確定干熱巖人工造儲特征。

解決不同不同類型地熱資源勘探開發(fā)問題，需要不同的地球物理技術流程與組合。常規(guī)地熱能發(fā)育深度一般為200～3000m，其特點是地熱水溫度大于25℃，主要發(fā)育與巖石空隙中，依據(jù)構造成因可分為沉積盆地型與隆起山地型。以下對不同種類地熱資源的物探技術進行說明。1、隆起山地型地熱資源物探技術

隆起山地型對流高溫地熱資源主要分布于藏南、川西、滇西和中國臺灣地區(qū)，中低溫地熱資源主要分布于東南沿海地區(qū)和膠東、遼東半島。該類成因與溫泉基本相同，不同的是由于地熱水循環(huán)的動力條件不足和導通條件稍差而未能露出地表，埋藏在地下一定深度。已知大型水熱系統(tǒng)都和斷層廣泛發(fā)育的地震活動區(qū)共生。該類型地熱系統(tǒng)勘探的重點在于基底起伏特征分析、隱伏控熱斷裂帶、復雜地表地球物理勘探技術應用、及地層典型特征的描述，采用的物探技術主要有遙感、直流電法、可控源電磁法、大地電磁法、高精度重磁法等

一、埋鉆事故產(chǎn)生的原因

（1）松散的砂層、卵石層孔壁坍塌造成埋鉆。

一是在松散的地層進行成孔，泥漿比重小，不足以支撐孔壁，可能造成孔壁坍塌；二是由于地下水位很低，泥漿黏度小，在松散的卵石層，很可能造成孔內(nèi)突然水位下降，孔壁不穩(wěn)造成坍塌。

（2）致密的砂層、粘土層孔底真空引起抱鉆。

在鉆進致密的砂層、粘土層時，由于鉆頭未及時修補或磨損過快，鉆頭邊緣墊塊磨損嚴重，再加上粘土縮頸或懸浮的砂下沉，鉆頭周邊與孔壁之間沒有間隙，形成活塞效應，使得鉆頭難以提出從而抱鉆。

（3）鉆進過深，摩擦力大于提拔力而造成的抱鉆。

夜里施工時，人員處在困乏狀態(tài)，很容易使鉆進進尺過大，造成鉆頭底部干燒燒結，再加上側壁摩擦力過大造成埋鉆。泥漿質(zhì)量有問題時會導致沉渣過多，如機手缺乏經(jīng)驗，清渣時由于負載輕、鉆進太深，也會導致埋鉆。

（4）地層水位過高，形成水的負壓造成埋鉆。

在地下水位較高的地層施工時，必須控制水頭高度。如在鉆800mm的基孔時，每次鉆頭提出地面，孔內(nèi)泥漿面就會下落3m左右，如果地下水位高于3m，就會形成負壓，孔壁在長期負壓下會發(fā)生坍塌甚至埋鉆。

（5）上部回填過厚，護筒底部坍塌造成埋鉆。

有些基樁需在厚回填層上施工，而回填層又不密實，粘聚力很小，當使用較短護筒時，護筒底部回填受變水位影響，粘聚力幾乎消失，從而造成樁孔上口坍塌埋鉆。

（6）鉆機出現(xiàn)故障，鉆頭鉆桿不能取出造成埋鉆。

鉆機發(fā)生故障或鋼絲繩斷裂，鉆桿未能及時提出，鉆頭在孔底時間過長，孔壁因長時間浸泡而坍塌。

鉆井是一項系統(tǒng)工程，是多專業(yè)、多工種利用多種設備、工具、材料進行的聯(lián)合作業(yè)。同時它又是多程序緊密銜接，多環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣的連續(xù)作業(yè)。施工的全過程都具有相當?shù)膹碗s性。 每一口井的完成包括鉆前工程、鉆進工程和完井作業(yè)三個階段。每一項工程階段又有一系列的施工工序。其主要工序一般包括：定井位、道路勘測、基礎施工、安裝井架、搬家、安裝設備、一次開鉆、二次開鉆、鉆進、起鉆、換鉆頭、下鉆、完井、電測、下套管、固井作業(yè)等。鉆井施工工序編輯

1.鉆前作業(yè)

鉆前作業(yè)的主要工作在于準備鉆井條件。鉆前作業(yè)的主要工作有:修筑簡易公路搬運井架等鉆井設備，平整井場安裝井架，鉆井用水和器材的準備等。

它包括以下內(nèi)容：測定井位、落實水源、修筑道路、基礎施工、井架安裝、鉆機搬遷與安裝、土方工程施工、全套水、電、訊路的鋪設和安裝防凍保溫設施以及備齊開鉆鉆具和用料，做好開鉆井口準備（包括下導管和沖鼠洞）。

2.鉆表層

地表地層一般比較松軟，在鉆開后必須進行專門的加固處理才能繼續(xù)向深部鉆進。這種加固一般采用下入大尺寸的表層套管并用水泥將套管與地層緊密膠結(稱固井)來完成。因此，鉆地表地層(現(xiàn)場慣稱“一開”)時，必須使用大尺寸鉆頭，并且鉆進深度適當(太淺則松軟地層未加固好影響后續(xù)鉆進，太深則增加成本造成浪費，一般在兒十米到一二百米左右)。一開鉆達硬地層后，即下套管固表層，待固井水泥凝固后再繼續(xù)鉆進。

3.進抵目的層的鉆進

表層固好后，就使用較一開小一定尺寸的鉆頭向地層深部鉆進(簡稱“二開”)。這時一般需要進行地質(zhì)資料的連續(xù)錄取并在需要的時候或需要的井段對有關的地質(zhì)資料進行加密錄取，以解決地質(zhì)研究與鉆井工程的相關需要問題。在鉆達目的層之前，在遇到某些特殊情況如易垮塌層、高產(chǎn)水層、異常高壓(或低壓)層等在鉆進中難于控制的層段時，還需要下入技術套管固井后，再用較“二開”更小的鉆頭向目的層鉆進(習稱“三開”)。在鉆達目的層后，一般要進行許多特別要求項目的資料錄取(如取巖心、測井等)。

4.中途測試

某些探井在鉆達設計目的層位以前可能發(fā)現(xiàn)良好的油氣顯不，這時可以根據(jù)需要停鉆，利用鉆桿做地層流體從井底流向井口的導管，進行以證實地層含油性和產(chǎn)能為主要目的的測試。這就是中途測試，中途測試結束后一般都要繼續(xù)鉆進。

5.完井電測

在探井鉆進的過程中，若發(fā)現(xiàn)有價值的油氣水層時，可以視具體情況隨時安排需要項目的測井，但這種情況一般不多，若非特別緊急或重要，一般都安排在終鉆時與其它重要層段一起進行電測。在一口井完鉆時，一般都要進行一次系統(tǒng)全面的測井，以取得該井全井多個項目的電測資料。這種測井，稱為完井電測，以與其它測井相區(qū)別。完井電測可取得全井各層段系統(tǒng)的測井資料，它對井下地層的詳細劃分對比、目的層的巖性物性含油氣性認識等都有著極重要的意義，它是鉆井中所必須錄取的重要資料。

6.固井與完井

對已鉆成的井眼進行井壁加固，稱固井。鉆開目的層并建立目的層與井筒的連通方法的作業(yè)，稱完井。完井的目的有二:一是建立保證油氣順暢地從地層流向井筒的通道;二是加固油層部位的井壁。

完井工程是指從完鉆井深至交井的工程階段。

埋鉆事故的處理

埋鉆或抱鉆事故發(fā)生后，應及時調(diào)整泥漿性能，控制事故繼續(xù)擴大，并及時分析原因采取相應措施，以免錯過處理時機。埋鉆的處理可以總結成“清、透、頂、炸、擴、撈、砸、挖”等方法和步驟。

1、沉渣的處理

“清”即清渣洗孔。清渣可用正反循環(huán)、高噴或用洗井管空壓機進行，清渣應根據(jù)地層確定泥漿質(zhì)量和所用清孔設備，避免造成撈鉆過程中二次塌孔事故的發(fā)生。

2、鉆桿鉆頭的打撈

(1)有些情況下，處理埋鉆事故的關鍵是疏通孔底與鉆頭上部之間的通道，使鉆頭底部與上部形成連通器，避免活塞效應，即為“透”。為了能夠形成連通器，一般在孔邊打幾個比事故孔深的孔，用高壓旋噴進行擺噴，如圖2所示。用于通路形成，轉動動力頭同時增加主繩提拔力，有可能將鉆桿和鉆頭一起提出。有的處理方案采用反循環(huán)鉆機與擴孔鉆頭相結合。(2)“頂”即用千斤頂鉆桿，是處理埋鉆zui常用的力一法。用千斤頂需要有一個堅實的平臺，并在鉆桿上加焊千斤頂施力板，如圖3所示。用3cm肋板與鉆桿焊接，頂板與肋板及鉆桿焊牢，并將2塊頂板連接。工字鋼采用60 x 100cm規(guī)格，并用連接板連接。千斤頂控制系統(tǒng)應聯(lián)動加壓。一般鉆桿上部連接的卡環(huán)或直銷，其所能承受的極限載荷為180kN左右，在千斤頂聯(lián)動加壓至150kN后，應逐步提高壓力，并在每提高3到5kN壓力后停滯1h左右，等待土層蠕變效應的發(fā)揮。加壓的同時轉動動力頭。使用千斤頂?shù)慕Y果可能有幾種:一是鉆頭鉆桿全部頂出;二是鉆頭頂蓋或斗門破壞，鉆桿連同破壞的鉆頭頂出;三是鉆桿內(nèi)桿卡環(huán)或直銷頂斷，內(nèi)桿和鉆頭留在孔內(nèi);四是鉆桿從有舊裂痕處破裂，部分鉆桿和鉆頭留在孔內(nèi)。

(3)“炸”即孔底。如果洗孔后還不能提起，可以利用定位將鉆頭炸壞，提出鉆桿，如圖4所示。一般利用這種方法處理事故的基樁孔都已接近設計深度，經(jīng)設計校驗能夠達到承載力要求，后可直接灌注。(4)“擴”即利用比鉆頭大10cm左右的擴孔鉆頭擴孔至鉆頭斗門以下，然后進行鉆桿鉆頭的撈取。擴孔鉆頭可利用比原有護筒直徑小10cm的護筒改制，改制力一法(5)打撈鉆頭或鉆桿可以用“套、卡、鉤”的力一法。如果是鉆桿內(nèi)心斷裂，連鉆桿帶鉆斗在孔內(nèi)，擴孔和洗孔清渣后，可以下潛水員套住鉆桿鉆具。當埋深較淺時也可用鋼筋支架套取鉆桿，如埋鉆較深時擴孔清理沉渣后可用卡板打撈器進行打撈，卡板打撈器如圖6所示;當沉渣較厚時，也可制作套取器，如圖7所示，將提引器用自制鋼銷固定在三節(jié)鉆桿上，將鍋底形打撈器也固定在同節(jié)鉆桿上。打撈器直壁高度應大于鉆頭力一頭高度，以保證其內(nèi)所焊的鋼絲繩能夠清渣到位。清渣時鋼絲繩套可固定在動力頭上，以保證繩套與鉆桿同步。普通鉆頭埋鉆較淺時也可用下鉤的力一式，使用焊接的剛性桿件，直接下鉆勾住被埋鉆斗的橫梁，提出鉆頭。

(6)有些炸后深度不能達到要求或鉆頭頂斷于孔內(nèi)，可用沖擊鉆砸爛破損鉆頭，進行沖擊鉆進終孔。

(7)有些地區(qū)水位較深，且鉆桿埋深較淺，可用人下開挖的方法處理埋鉆。人工挖孔的尺寸應大于孔徑20cm左右，zui后可用洛陽鏟將鉆頭周圈掏空，使鉆頭順利挖出。

鉆探工作的基本要求

1. 水文地質(zhì)鉆探是以獲取準確可靠的水文地質(zhì)資料，滿足地質(zhì)設計要求，達到地質(zhì)設計目的進行的，因此，要本著需要與可能的精神，在進行鉆探設計和施工中采取切實可行的*方法與工藝，滿足地質(zhì)設計要求。同時，要努力提高地質(zhì)、施工設計的準確程度，以便zui大限度地減少因設計不當而造成的損失。

2.在鉆探工程施工的全過程中，都要始終貫徹“、、低耗、安全”和“質(zhì)量*”的原則，推廣應用鉆探新設備、新方法、新工藝，提高經(jīng)濟效益。同時，在加強全面質(zhì)量管理的活動中，既要反對單純追求進尺，忽視工程質(zhì)量的傾向，也要反對忽視安全和不注重經(jīng)濟效益，片面追求脫離實際可能或超越規(guī)程規(guī)范的技術要求。

3. 要搞好鉆孔各項原始資料的記錄與整理工作。提交的資料必須真實、準確、可靠，對偽造鉆孔原始資料數(shù)據(jù)者，必須嚴肅處理。