关于地热井测井水温与实际出水温度的比较

mt-vct · 发表于 2020-11-9 11:04

  关于地热井测井水温与实际出水温度的比较
                  郑州地象科技有限公司
                           寇伟
去年8月份在甘肃省陇南市康县定了一个地热井，由于凿井施工过程中问题到今年10月份凿井深度只到1300米。该地热井设计凿井深度为2400米，因此地为千枚岩地层，在早前已经打废了2口地热井，为稳妥起见他们做了一次测井。现以此为例对测井温度与实际出水温度进行比较分析，以便借鉴。
测井结果显示1000--1300米段含水层有5层：“含水层1--989.00-998.60米，含水层2--1029.60-1040.00米，含水层3--1043.50-1051.40米，含水层4--1061.90-1075.00米，含水层5--1086.50-1094.50米，含水层6--1130.50-1140.70米”。根据勘探定井MT-VCT成像剖面图推断，在1460—1490米、1745—1855米、1940—1970米、2020—2100米、2370—2420米五段内都还有厚薄不等的含水层，即便是千枚岩地层赋水性差、构造内渗水通道不畅，出水量超过甲方5方/小时的要求应该不成问题。但是，由于测温结果感觉不是很理想，大家对于出水温度存在一些担忧。
从测温较为稳定的260米开始到1260米正好1000米，水温从26.6oC升至37.19oC，平均百米增温梯度为1.06oC，以此梯度计算至2400米时的水温仅为49.3 oC，若是仅取2000--2400米深度段的地热水，减去抽取过程中的温降5--7 oC，到井口水温只有42--44 oC；若是为保证出水量而抽取1000--2400米深度段内混合的地热水，从1000米35 oC至2400米49.3 oC的地热水的综合温度大约在42 oC，减去抽取过程中的温降5 oC，到井口水温可能只剩为37 oC。按此计算所得出水温度值其实是不准确的，在实践中实际的出水温度比测井温度要高出5--10 oC。
例1：同为甘肃省的平凉市凿井深度为2400米的地热井，测温结果在1200米时水温36.98 oC、2400米时水温为46.87 oC，百米增温梯度仅为0.82 oC，该井仅抽取2260米之下含水层的地热水，按照取水段平均水温减去7 oC的温降后计算出水温度应该为39 oC，而实际井口水温为50.5 oC，比计算值高出11.5 oC。
例2：2017年在哈尔滨市先锋路凿井深度为2133米的地热井，测温结果在794米时水温28.2 oC、2093米时水温为47.5 oC，百米增温梯度仅为1.48 oC，该井仅抽取970米之下含水层的地热水，按照取水段平均水温减去5 oC的温降后计算出水温度应该为32.9 oC，而实际井口水温为53 oC，比计算值高出20.1 oC。即便是按照井底47.5 oC的高值来计算，减去5 oC的温降后计算出水温度应该为42.5 oC，也比实际出水温度低估了10.5 oC，可见误差之大。
关于实际出水温度高于测井温度及计算出水温度的原因，主要有以下几点：
（1）在完成凿井未固井洗井之前进行测井工作时，井孔内充满了饱和度较高的泥浆，由于泥浆的密度越大、热导率越低，导致井孔内测井温度低于井壁外含水层的实际温度。
（2）井孔内泥浆充填封闭了井壁周围的孔隙和裂隙，使井壁外含水层与井孔内相对隔离，导致产生井孔内外较大的温差。
（3）在没有洗井之前，外部含水层较高温度的水不能顺畅进入井孔内，只有在含水层与井孔之间的泥浆及其它堵塞物经洗井和连续抽水清理干净之后，各个含水层较高温度的地热水才能畅通进入井孔内。
结论：
（1）甘肃省陇南市康县地热井若是按照设计深度凿井到2400米、由地面到1000米深度全部固井止水，只抽取1000--2400米深度段内混合的地热水，从1000米35 oC至2400米49.3 oC的地热水的综合温度大约在42 oC，减去抽取过程中的温降5 oC，计算到井口水温仅为37 oC。若按照此在计算出水温度值再增加5--10 oC，则成井后的实际出水温度大约为42--47 oC，超过甲方预定期望值成功完井。
（2）在地热井凿井过程中及完井后测井，重点是要搞清楚含水层的位置、厚度、渗透率等情况，预测在不同深度固井相对应的出水量，同时参考井孔内不同深度层的水温，来确定实管固井的深度位置。若是要估计深度层的温度及固井厚度出水温度，就要结合固井深度、地层岩性、出水量等因素综合考虑，在计算深度层水温基础之上增加5--10 oC，才能与成井后的实际出水温度相符合。

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