存儲式測井儀

① 井溫測井

井溫測井(或稱溫度測井、熱測井)，是一種熱學方法，它使用帶有溫度感測器的下井儀器測量井內溫度(通常是井液溫度)及其沿井軸或井周的空間分布，其方法及儀器比較簡單，但仍是一種廣泛應用的重要測井方法。

我國溫度測井起步於1954年，在四川石油鑽井中工作中首次應用。20世紀60年代，我國開始在煤礦和水文勘查鑽井中使用溫度測井方法，並逐步在各領域廣泛應用。20世紀80年代初開始，地礦、石油、核工業、地震、中科院等部門有關單位研製生產了多種型號的數字井溫儀，包括多點測溫、連續測溫、存儲式測溫以及連續井溫梯度測量等類型。使用了鎧裝鉑電阻、半導體或石英晶體等新型感測器，測量精度達±(0.01～0.1)℃。近年來，微差井溫梯度測量和徑向微差井溫測量技術也在我國得到應用。

4.3.1 井溫測井基本原理

地球內部具有強大熱能，通過火山噴發、溫泉湧出和岩石傳導等途徑向外散熱。在地球表面常溫層以下，地溫隨深度加大而增高。通常把地表常溫層以下每向下加深100m所升高的溫度稱為地熱增溫率或地溫梯度。對於一個局部地區，在正常條件下熱場分布一般是穩定的，但其地溫梯度值可能與平均地溫梯度有差別，如我國華北平原約為1～2℃/hm，大慶油田可達5℃/hm。據實測，地球表層的平均地溫梯度約為3℃/hm;海底的平均地溫梯度為4～8℃/hm，大陸為0.9～5℃/hm。

如果在井內溫度測量發現地溫梯度或徑向溫度分布有明顯的異常變化則可判斷為井下發生異常情況。

為了反映井內溫度分布，研製了多種類型的井溫儀，但其測量原理是相同的。井溫儀的感測器多採用熱敏電阻組成的惠更斯電橋，把井內溫度變化轉換成電橋輸出的電壓變化送至地面進行記錄。

圖4.3.1是井溫儀測量原理圖，其井下部分是惠更斯測量電橋。其中R₂、R₄是電橋的兩個固定臂，用溫度系數β較低的康銅(β=5×10^－6)絲製成，其阻值為R₂=R₄=R₀;另外兩個臂R₁=R₃=R₀+ΔR，R₁和R₃是電橋中的靈敏臂，是用高溫度系數的鉑金(β=3.89×10^－3)絲製成，鉑金絲對溫度變化十分敏感，只要溫度稍有變化，其電阻值就隨之變化。

圖4.3.1 井溫儀測量原理圖

電橋測量時，首先在某一起始溫度T₀下，使電橋M、N輸出端沒有輸出，此時R₁=R₂=R₃=R₄=R₀，ΔR=0，這是電橋平衡狀態。當井內溫度變化時，由於固定臂的β小，則仍可認為R₂=R₄=R₀，而β大的靈敏臂的電阻R₁=R₃=R₀+ΔR，這樣電橋失去平衡，在輸出端M、N有電位差ΔU_MN輸出，ΔU_MN的大小與溫度的變化ΔT成正比，即:

地球物理測井教程

式中:c為儀器常數;I為供電電流。井內溫度T為:

地球物理測井教程

上式中T₀、c可通過儀器校驗求得，只要測出MN兩點的電位差ΔU_MN，即可以記錄到一條隨井深變化的井溫曲線。

根據上述原理，針對所需要解決的問題，可選用不同的井溫儀。如梯度井溫儀測量主要反映井內溫度梯度變化情況;微差井溫儀測量的是井軸上一定間距兩點間溫度變化情況，由於用較大比例記錄，能較清楚地顯示井內局部溫度的變化。為了確保井溫曲線質量，測井前必須進行儀器常數、起始溫度和時間常數的標定工作，並且選擇最佳測速進行測量。應當特別指出的是，溫度測井要在所有測井中最先測量，以避免儀器和電纜運動破壞原始的熱場分布。

根據熱源不同，井溫測井可以分為自然熱場法和人工熱場法。但是，在實際測溫過程中測量的幾乎全是人工熱場，只有在井液與地層之間的溫度已經達到穩定狀態時測量，才有可能測量到自然熱場。

4.3.2 井溫測井的應用

實測井溫測井曲線如圖4.3.2所示，溫度曲線用TEMP表示，溫度隨著井深的增大而增大。

井溫測井廣泛用於基礎地學研究、油氣開發、地熱勘查、水文及礦井設計等各個領域。

1)在基礎地學研究中，井溫測井是獲得深部地溫梯度和計算熱流值的主要手段。

2)在油氣田開發中，井溫測井被用來確定注水井中的吸水層位;利用天然氣層被鑽穿時氣體膨脹的吸熱效應尋找天然氣層;確定套管外水泥返回高度，評價檢查固井質量;評價酸化、裂化效果。

3)在地熱勘查中，利用熱水層的溫度異常尋找熱水層，並用來研究地熱分布及熱儲結構。

4)在水文鑽井中，溫度測井被用來劃分含水層位和分析補給關系。

5)在固體礦產中，它是某些固體礦產建井設計或安全措施所需地下溫度數據的重要來源。

圖4.3.2 井溫測井曲線圖