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地热资源的勘查技术现状

地球物理方法应用于地热探测具有悠久的历史，随着地热勘探向复杂山地、深部热储层、干热岩勘探开发等方向进军，地球物理技术在地热勘探开发中起的作用越来越大。其作用主要包括：①确定基底起伏、②隐伏断裂及岩浆的空间展布；③描述热储特征及圈定富集区；④检测干热岩热储改造特性等。

地热地球物理勘查技术是依据地热资源的岩石物理特征、地球物理相应特征，落实地热田的生-储-盖-控热构造等地质问题。圈定地热异常范围、热储空间分布特征；圈定隐伏岩浆岩及蚀变带分布；确定基底起伏及隐伏断裂的空间分布；确定勘查区地层结构、热储物性及岩性特征、富集区分布；确定干热岩人工造储体积、换热面积大小等。

地热地球物理勘查技术主要有：电（磁）勘探、重磁勘探、地震勘探、（人工地震、微地震、随钻地震）、遥感、测井等。利用电磁勘探解释断裂构造、热储异常范围与埋深、地热相关蚀变带、热储特征；利用重磁勘探解释断裂构造、热储异常范围与埋深、地热相关蚀变带；利用地震勘探较准确的圈定地层结构、热储埋深及断裂特征；利用微地震确定干热岩人工造储特征。

解决不同不同类型地热资源勘探开发问题，需要不同的地球物理技术流程与组合。常规地热能发育深度一般为200～3000m，其特点是地热水温度大于25℃，主要发育与岩石空隙中，依据构造成因可分为沉积盆地型与隆起山地型。以下对不同种类地热资源的物探技术进行说明。1、隆起山地型地热资源物探技术

隆起山地型对流高温地热资源主要分布于藏南、川西、滇西和中国台湾地区，中低温地热资源主要分布于东南沿海地区和胶东、辽东半岛。该类成因与温泉基本相同，不同的是由于地热水循环的动力条件不足和导通条件稍差而未能露出地表，埋藏在地下一定深度。已知大型水热系统都和断层广泛发育的地震活动区共生。该类型地热系统勘探的重点在于基底起伏特征分析、隐伏控热断裂带、复杂地表地球物理勘探技术应用、及地层典型特征的描述，采用的物探技术主要有遥感、直流电法、可控源电磁法、大地电磁法、高精度重磁法等

一、埋钻事故产生的原因

（1）松散的砂层、卵石层孔壁坍塌造成埋钻。

一是在松散的地层进行成孔，泥浆比重小，不足以支撑孔壁，可能造成孔壁坍塌；二是由于地下水位很低，泥浆黏度小，在松散的卵石层，很可能造成孔内突然水位下降，孔壁不稳造成坍塌。

（2）致密的砂层、粘土层孔底真空引起抱钻。

在钻进致密的砂层、粘土层时，由于钻头未及时修补或磨损过快，钻头边缘垫块磨损严重，再加上粘土缩颈或悬浮的砂下沉，钻头周边与孔壁之间没有间隙，形成活塞效应，使得钻头难以提出从而抱钻。

（3）钻进过深，摩擦力大于提拔力而造成的抱钻。

夜里施工时，人员处在困乏状态，很容易使钻进进尺过大，造成钻头底部干烧烧结，再加上侧壁摩擦力过大造成埋钻。泥浆质量有问题时会导致沉渣过多，如机手缺乏经验，清渣时由于负载轻、钻进太深，也会导致埋钻。

（4）地层水位过高，形成水的负压造成埋钻。

在地下水位较高的地层施工时，必须控制水头高度。如在钻800mm的基孔时，每次钻头提出地面，孔内泥浆面就会下落3m左右，如果地下水位高于3m，就会形成负压，孔壁在长期负压下会发生坍塌甚至埋钻。

（5）上部回填过厚，护筒底部坍塌造成埋钻。

有些基桩需在厚回填层上施工，而回填层又不密实，粘聚力很小，当使用较短护筒时，护筒底部回填受变水位影响，粘聚力几乎消失，从而造成桩孔上口坍塌埋钻。

（6）钻机出现故障，钻头钻杆不能取出造成埋钻。

钻机发生故障或钢丝绳断裂，钻杆未能及时提出，钻头在孔底时间过长，孔壁因长时间浸泡而坍塌。

钻井是一项系统工程，是多专业、多工种利用多种设备、工具、材料进行的联合作业。同时它又是多程序紧密衔接，多环节环环相扣的连续作业。施工的全过程都具有相当的复杂性。 每一口井的完成包括钻前工程、钻进工程和完井作业三个阶段。每一项工程阶段又有一系列的施工工序。其主要工序一般包括：定井位、道路勘测、基础施工、安装井架、搬家、安装设备、一次开钻、二次开钻、钻进、起钻、换钻头、下钻、完井、电测、下套管、固井作业等。钻井施工工序编辑

1.钻前作业

钻前作业的主要工作在于准备钻井条件。钻前作业的主要工作有:修筑简易公路搬运井架等钻井设备，平整井场安装井架，钻井用水和器材的准备等。

它包括以下内容：测定井位、落实水源、修筑道路、基础施工、井架安装、钻机搬迁与安装、土方工程施工、全套水、电、讯路的铺设和安装防冻保温设施以及备齐开钻钻具和用料，做好开钻井口准备（包括下导管和冲鼠洞）。

2.钻表层

地表地层一般比较松软，在钻开后必须进行专门的加固处理才能继续向深部钻进。这种加固一般采用下入大尺寸的表层套管并用水泥将套管与地层紧密胶结(称固井)来完成。因此，钻地表地层(现场惯称“一开”)时，必须使用大尺寸钻头，并且钻进深度适当(太浅则松软地层未加固好影响后续钻进，太深则增加成本造成浪费，一般在儿十米到一二百米左右)。一开钻达硬地层后，即下套管固表层，待固井水泥凝固后再继续钻进。

3.进抵目的层的钻进

表层固好后，就使用较一开小一定尺寸的钻头向地层深部钻进(简称“二开”)。这时一般需要进行地质资料的连续录取并在需要的时候或需要的井段对有关的地质资料进行加密录取，以解决地质研究与钻井工程的相关需要问题。在钻达目的层之前，在遇到某些特殊情况如易垮塌层、高产水层、异常高压(或低压)层等在钻进中难于控制的层段时，还需要下入技术套管固井后，再用较“二开”更小的钻头向目的层钻进(习称“三开”)。在钻达目的层后，一般要进行许多特别要求项目的资料录取(如取岩心、测井等)。

4.中途测试

某些探井在钻达设计目的层位以前可能发现良好的油气显不，这时可以根据需要停钻，利用钻杆做地层流体从井底流向井口的导管，进行以证实地层含油性和产能为主要目的的测试。这就是中途测试，中途测试结束后一般都要继续钻进。

5.完井电测

在探井钻进的过程中，若发现有价值的油气水层时，可以视具体情况随时安排需要项目的测井，但这种情况一般不多，若非特别紧急或重要，一般都安排在终钻时与其它重要层段一起进行电测。在一口井完钻时，一般都要进行一次系统全面的测井，以取得该井全井多个项目的电测资料。这种测井，称为完井电测，以与其它测井相区别。完井电测可取得全井各层段系统的测井资料，它对井下地层的详细划分对比、目的层的岩性物性含油气性认识等都有着极重要的意义，它是钻井中所必须录取的重要资料。

6.固井与完井

对已钻成的井眼进行井壁加固，称固井。钻开目的层并建立目的层与井筒的连通方法的作业，称完井。完井的目的有二:一是建立保证油气顺畅地从地层流向井筒的通道;二是加固油层部位的井壁。

完井工程是指从完钻井深至交井的工程阶段。

埋钻事故的处理

埋钻或抱钻事故发生后，应及时调整泥浆性能，控制事故继续扩大，并及时分析原因采取相应措施，以免错过处理时机。埋钻的处理可以总结成“清、透、顶、炸、扩、捞、砸、挖”等方法和步骤。

1、沉渣的处理

“清”即清渣洗孔。清渣可用正反循环、高喷或用洗井管空压机进行，清渣应根据地层确定泥浆质量和所用清孔设备，避免造成捞钻过程中二次塌孔事故的发生。

2、钻杆钻头的打捞

(1)有些情况下，处理埋钻事故的关键是疏通孔底与钻头上部之间的通道，使钻头底部与上部形成连通器，避免活塞效应，即为“透”。为了能够形成连通器，一般在孔边打几个比事故孔深的孔，用高压旋喷进行摆喷，如图2所示。用于通路形成，转动动力头同时增加主绳提拔力，有可能将钻杆和钻头一起提出。有的处理方案采用反循环钻机与扩孔钻头相结合。(2)“顶”即用千斤顶钻杆，是处理埋钻zui常用的力一法。用千斤顶需要有一个坚实的平台，并在钻杆上加焊千斤顶施力板，如图3所示。用3cm肋板与钻杆焊接，顶板与肋板及钻杆焊牢，并将2块顶板连接。工字钢采用60 x 100cm规格，并用连接板连接。千斤顶控制系统应联动加压。一般钻杆上部连接的卡环或直销，其所能承受的极限载荷为180kN左右，在千斤顶联动加压至150kN后，应逐步提高压力，并在每提高3到5kN压力后停滞1h左右，等待土层蠕变效应的发挥。加压的同时转动动力头。使用千斤顶的结果可能有几种:一是钻头钻杆全部顶出;二是钻头顶盖或斗门破坏，钻杆连同破坏的钻头顶出;三是钻杆内杆卡环或直销顶断，内杆和钻头留在孔内;四是钻杆从有旧裂痕处破裂，部分钻杆和钻头留在孔内。

(3)“炸”即孔底。如果洗孔后还不能提起，可以利用定位将钻头炸坏，提出钻杆，如图4所示。一般利用这种方法处理事故的基桩孔都已接近设计深度，经设计校验能够达到承载力要求，后可直接灌注。(4)“扩”即利用比钻头大10cm左右的扩孔钻头扩孔至钻头斗门以下，然后进行钻杆钻头的捞取。扩孔钻头可利用比原有护筒直径小10cm的护筒改制，改制力一法(5)打捞钻头或钻杆可以用“套、卡、钩”的力一法。如果是钻杆内心断裂，连钻杆带钻斗在孔内，扩孔和洗孔清渣后，可以下潜水员套住钻杆钻具。当埋深较浅时也可用钢筋支架套取钻杆，如埋钻较深时扩孔清理沉渣后可用卡板打捞器进行打捞，卡板打捞器如图6所示;当沉渣较厚时，也可制作套取器，如图7所示，将提引器用自制钢销固定在三节钻杆上，将锅底形打捞器也固定在同节钻杆上。打捞器直壁高度应大于钻头力一头高度，以保证其内所焊的钢丝绳能够清渣到位。清渣时钢丝绳套可固定在动力头上，以保证绳套与钻杆同步。普通钻头埋钻较浅时也可用下钩的力一式，使用焊接的刚性杆件，直接下钻勾住被埋钻斗的横梁，提出钻头。

(6)有些炸后深度不能达到要求或钻头顶断于孔内，可用冲击钻砸烂破损钻头，进行冲击钻进终孔。

(7)有些地区水位较深，且钻杆埋深较浅，可用人下开挖的方法处理埋钻。人工挖孔的尺寸应大于孔径20cm左右，zui后可用洛阳铲将钻头周圈掏空，使钻头顺利挖出。

钻探工作的基本要求

1. 水文地质钻探是以获取准确可靠的水文地质资料，满足地质设计要求，达到地质设计目的进行的，因此，要本着需要与可能的精神，在进行钻探设计和施工中采取切实可行的*方法与工艺，满足地质设计要求。同时，要努力提高地质、施工设计的准确程度，以便zui大限度地减少因设计不当而造成的损失。

2.在钻探工程施工的全过程中，都要始终贯彻“、、低耗、安全”和“质量*”的原则，推广应用钻探新设备、新方法、新工艺，提高经济效益。同时，在加强全面质量管理的活动中，既要反对单纯追求进尺，忽视工程质量的倾向，也要反对忽视安全和不注重经济效益，片面追求脱离实际可能或超越规程规范的技术要求。

3. 要搞好钻孔各项原始资料的记录与整理工作。提交的资料必须真实、准确、可靠，对伪造钻孔原始资料数据者，必须严肃处理。