能源利用
在能源供应紧张的今天，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——地热能。地球由地壳、地幔、地核三部分构成，地表以下平均每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，是指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、可再生和不污染环境三大要素和清洁、环保、就地取用等优势。
一、什么是深部地热井？
地热井，指的是井深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。2010年3月12日在北京市大兴区凤河营村成功打出一口地热井，经过测量温度达到103℃，打破了北京地热出水温度的纪录，成为北京首个中温地热井。2017年5月在青海省共和县恰卜恰镇完井的GR1干热岩勘探孔再获温度新高，井底温度达到200℃以上，取得了一批重要成果，为我国进一步开展干热岩勘查开发研究打下了重要基础。
二、什么是地热测井？
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。具体地讲，是通过井下专门仪器，沿钻井剖面测量岩层的导电性、声学特性、放射性、电化学特性等地球物理参数的方法。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）以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进、完井和试井过程中进行外，将持续到整个生产期间。为了使描述说明整个热储或地热资源所使用的测井测量方法和解释技术得到必要的发展，优先进行的测量项目的次序如下：①用时间间隔温度测量法作出地层真实温度剖面图；②地层的岩性、深度和厚度；③粒间渗透率和裂隙渗透度；④粒间孔隙度和裂隙孔隙度；⑤裂隙发育状况；⑥钻孔几何形状；⑦流体成分；⑧热导率和比热容；⑨岩石的弹性系数。
三、为什么要测井？
钻井的深度范围很大，浅的只有几十米，深的则可以达到数千米。井内特征复杂，裸眼不可见，井内环境是黑暗、潮湿、高温、高压。为了得到地下详细的地质情况，找到地热储层的具体位置，地球物理测井不可或缺。简单说，在高温、高压、潮湿、黑暗的井下世界里，有一双“明亮而智慧的眼睛”，可以去观察地层、看清地层及其地质特征等，这就是测井！利用测井，我们可以获取地下的岩石的岩性、物性，例如获取温度、电性、弹性、放射性，还可以利用成像测井获取地下岩石的裂缝、孔洞的发育情况，评价地层的地应力等。有了测井这双“眼睛”，地质人员可以获得地下几千米深地层的各种信息，就可以用来评价该井位有没有地热，适不适合开采地热，以及指导后续工作如何开采地热。
四、我国地热测井现状
1927年，法国斯伦贝谢兄弟发明电测井以来，测井技术经历了五代的更新换代：从第一代的半自动测井仪，经历了模拟、数控、成像等阶段。我国测井仪器经历了从引进、集成、吸收的几个阶段，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、钻头的寿命以及具有“钻井血液”之称的泥浆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地，而地层中含有大量的矿物质，在地热开发中，被气化的矿物质会重新在井壁结垢，类似血管中的“血栓”，沉积时间一久很容易将开采通道堵死。面对众多的技术性难题，科研人员唯有加快技术探索的步伐，才能在这场国际能源竞赛中拔得头筹！
（作者单位：中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所）
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