地热井探测中的超高温测井技术研究

吴岑宏

(江苏长江地质勘查院 测井公司，南京 210046)

0 引言

西藏当雄县羊易地热田地热资源用于发电，为了充分了解井田的地热产能情况。我院承担了羊易地热井田钻井的测试任务，测试参数有温度与压力。该区钻孔井底温度最高达350℃、压力4～11 MPa，孔口喷出的水蒸汽温度达150℃，高达80余米，井口法兰温度在120℃左右。对如此高温、蒸汽外喷的地热井测井国内尚无成功先例，为此我们通过调研采用美国Probe holdings公司的KGT G7008 型高温高压存储记录仪，用于羊易地热井田的温度压力测井项目。

1 超高温地热井测井设备

1.1 防喷器(2.4mm钢丝)

因区域井内压力4～11 MPa，孔口喷出的水蒸汽温度达150℃，高度达80m，井口法兰温度在120℃左右。所以我们采用井口热储防喷器防止井喷事故,并进行静态温度、压力的检测。防喷器由液控钢丝防喷盒、防喷管、 液压举升装置、热采手动下捕捉器、卡箍接头、井口连接短节、防喷装置固定扶正装置、单作用手压泵、不锈钢液压管线、天、地滑轮组件组成。

1.2 测井绞车

采用RDJC-3.2GS型4 000m交流变频绞车，最大测深4 000m，电机额定功率3.5kW，提升负荷3kN，具有张力检测及报警功能和深度、速度、张力实时显示。

1.3 存储式PT测井仪系统

采用美国Probe holdings生产的KGT G7008 型高温高压存储记录仪器，该仪器由地面控制面板和井下探管与带冲击装置的重锤组成。测试温度、压力两种参数。压力精度0.024%F.s，温度精度±0.25℃，耐温350℃工作4h、300℃工作6h；耐压58.60MPa；仪器反应时间：1.5s/10℃。

2 超高温地热井测井

2.1 测井步骤

2.1.1 安装井口装置

①把法兰盘与井头快速对接，用固定螺丝把法兰固定上紧。

②安装井口防喷装置，安装地滑轮，固定螺杆、螺帽旋紧到位，并穿好安全销。

③打开防喷头，把钢丝穿过防喷头，并做好绳帽头。

④连接绳帽和加重杆。

⑤用自带的液压装置升起防喷管，并上紧。

2.1.2 下加重杆透孔

为了保证仪器能正常测试，先用与仪器直径相近的加重杆透孔，成功下至孔底，方可进入正常测试工作。

2.1.3 PT测试

依据美国奥马特公司提出的技术要求和流程，进行如下温度压力(PT测试)测试过程：

①静态测试。连接好仪器和重锤，设置好地面仪器与井下仪器进行通讯，设置测试时间与深度同步，保持井口旁通阀门处于关闭，下仪器从井口往下进行下测测试，至仪器到井底遇阻，停滞5min上提仪器至井口完成静态测试。

②动态测试。将通讯正常的仪器下过井口，打开旁通阀放喷水蒸气，在保持90m3/h 左右流量的情况下将探管下至井底进行下测测试，仪器停滞5min上提仪器至井口完成动态测试。

③放喷8h+井底静置2h后的静态测试。连续放喷8h后，仪器下至井底并静置2h，然后上提至井口，完成静态测试。

④最后一次的静态测试。在第3次测试后2h再进行的静态测试。

2.2 数据的采集

2.2.1 原始数据采集

对西藏羊易地热田ZK208钻井进行测试，该井深308.93m、井口法兰温度114℃、闭井压力0.94MPa，水头高度97.65m。现场连接好仪器和重锤，设置好地面仪器与井下KGT G7008存储记录仪器进行通讯，设置测试时间与深度同步，保持井口所有阀门处于关闭，开始下仪器从井口往下进行下测测试，进行原始数据的采集。

2.2.2 下载数据

采集结束后，卸下探管，拔出电池，打开Kuster connect连接软件，接上接线盒，下载采集数据。打开K10 Software 2014软件，连接kuster k10 depth box 深度盒子，下载深度数据。把采集数据与深度数据进行拟合，得到测试的原始曲线图。

①静态测试。仪器下至井深308.90m处，测得井底温度207.63℃，压力3.42MPa。把深度整理对齐拟合后，利用软件自动处理得到测试成果曲线图(图1)。

②动态测试。仪器下至井深308.93m处, 测得井口温度为67.847℃，井口压力0.794MPa，井底温度为207.627℃，井底压力为3.403MPa。把深度整理对齐拟合后，得到测试成果曲线图(图2)。

③放喷8h后关闭阀门，在井底保持2h后静态测试。仪器下至308.93m并在井底静止2h，测得井口温度为67.091℃，井口压力0.508MPa，井底温度为207.545℃，井底压力为3.346MPa。把深度整理对齐拟合后，得到测试成果曲线图(图3)。

④最后一次静态测试。仪器下至井深308.93处，测得井口温度为95.307℃，井口压力0.832MPa，井底温度为207.609℃，井底压力为3.380MPa。把深度整理对齐拟合后，得到测试成果曲线图(图4)。

2.3 数据的处理

采用专用软件K10 Software 2014对4次测井原始数据进行处理，输出4次、压力、温度梯度变化曲线(图5、图6)。

通过对上述四次测试结果分析对比：ZK208井井底压力在第一次静态时最大，为3.415MPa，在放喷8h静态测试最小，为3.346MPa，放喷8h后井底静止2h静态观测井压力最低。放喷8h后测试井底温度最小。从数据对比得出放喷对井内压力和温度存在一定的影响，结合流量数据可以对本井的热产能做出评价。对4次测试的统计成果见表1。

图1 ZK208井静态测试成果曲线图Figure 1 Well ZK208 static test result curve

图2 ZK208井 动态测试成果曲线图Figure 2 Well ZK208 dynamic test result curve

图3 ZK208井放喷8h后仪器井底保持2h静态测试成果曲线图Figure 3 Well ZK208 static test after 8 hours blowout and 2 hours device well bottom standing depth dependent temperature variation gradient curve

图4 ZK208井最后一次静态测试成果曲线图Figure 4 Well ZK208 final static test result curve

图5 ZK208井4次测试压力对比图Figure 5 Pressure comparison charts of 4 tests in borehole ZK208

图6 ZK208井4次测试温度对比图Figure 6 Temperature comparison charts of 4 tests in borehole ZK208

测试方法测试深度/m温度/℃井口井底压力/MPa井口井底静态测试0～308.9371.028207.6310.7743.415动态测试0～308.9367.847207.6270.7943.403放喷8h后的仪器在井底静止2h静态测试0～308.9367.091207.5450.5083.346最后静态观测0～308.9395.307207.6090.8323.380

3 结论

该超高温测井技术具有：设备轻便、安装快捷，特别适合山区等地形复杂地区使用；仪器耐高温、高压，精度高，性能稳定连续工作时间长；资料处理自动化程度高，成果资料质量可靠等技术优点。缺点是仪器价格昂贵。在西藏羊易高温地热井田的应用中，解决了高原缺氧、井口高温、蒸汽外喷、大流量放喷等问题，积累了高温、高压地热井检测的施工经验。国家大力发展绿色能源的产业政策，使得地热能的开发利用具有广阔的市场前景，本技术为我们开拓高温地热井、干热岩井的温度、压力检测市场提供有力的技术支撑，同时也为我们开发国产超高温温度压力测试仪器打下了良好的基础。

参考文献:

[1]李相方.高温高压气井测试技术[M].北京：石油工业出版社.2007.

[2]王健.高温高压测井[J].测井技术信息，1999，12(2).

[3]石冰之 吴岑宏 鲁辉,等主编西藏羊易井田地热井测试报告[R].南京： 江苏长江地质勘查院，2016.