摘要：在天津东丽湖地区部署实施深部地热调查工作，完井的CGSD-01、CGSD-02两口地热参数井均钻入主力开采层以下的深部热储空间，获得高产能新储层，取得了地热地质理论、探测技术、钻探技术、储层改造技术等多项新进展。

1.项目概况

天津市地热资源储量丰富、开发利用程度高，蓟县系雾迷山组三、四段白云岩热储是目前的主力开采层位。随着开发强度不断增大，部分地区开采潜力已达极限。探测深部地热资源、增加可开采资源量，成为保障天津地区地热可持续开发的有效途径之一。2017年以来，自然资源部中国地质调查局在天津东丽湖地区部署了深部地热探测工作，聚焦深部3~6km深部热储第二空间，先后启动地质调查项目“天津潘庄凸起构造区地热资源调查（2017—2018年）”和“天津东丽区—河北牛驼镇地热资源调查与试验（2019—2021年）”、国家重点研发计划深部地热资源动态评价方法与储层改造增产关键技术（2018—2020年）等项目，由自然资源部中国地质调查局所属的中国地质科学院水文地质环境地质调查中心承担，中国地质科学院勘探技术研究所参与。通过近三年工作，先后实施的CGSD-01和CGSD-02两口地热参数井均钻入主力开采层以下的深部热储空间，获得高产能新储层，取得了地热地质理论、探测技术、钻探技术、储层改造技术等多项新进展。

2.成果简介

（1）天津地区深部地热资源勘查证实存在高产能新储层。部署实施的CGSD-01和CGSD-02两眼地热参数井先后完成钻探任务，并通过地质、物探、岩心、岩屑、钻时、测井等组合方法，实现地热井中雾迷山组四、三、二段精细划分。其中，CGSD-01井在3715m钻入雾迷山组二段，终孔深度4051.68m，井底温度105℃，井口出水温度100℃，单井涌水量每天3120m³。CGSD-02井在3330m进入雾迷山组二段，终孔深度4103.48m，井底温度105℃，井口出水温度100℃，单井涌水量每天2400m³。两眼地热参数井的成功实施对蓟县系雾迷山组二段热储层的富水性和水温取得全新认识，显示出良好的资源前景，有力证实了天津地区主力开采层下存在高产能新储层（图1）。

图1 天津东丽湖地热科学钻探施工现场

a—CGSD-01井洗井作业；b—CGSD-02井温度测量；c—CGSD-01抽水试验

（2）引入大功率时频电磁法并与二维地震联合勘查助力深部地热探测。在天津东丽湖地区，首次将大功率时频电磁法引入地热资源勘查领域，探索强干扰条件下，大深度、高精度地球物理探测方法，并完成二维纵波反射地震与大功率时频电磁联合探测试验，经与钻探资料和测井数据的对比分析，查明了调查区6km以浅地层结构、断裂构造、热储空间分布情况，为建立深部热储地质模型、开展深部地热资源评价提供了可靠的基础数据（图2）。

图2 大功率时频电磁法二维反演电阻率剖面（a）与地质剖面图（b）

（3）初步形成雾迷山组复杂地层中提高钻效、防漏失、取心的高效地热钻探技术体系。优化组合高效钻进、泥浆配比、堵漏、纠斜、取心等技术，最优配置钻头、钻具，解决了雾迷山组岩溶、裂隙发育地层中提高钻效、防漏失、取心的技术难题，获得多项技术突破，实现多项天津地热之最。如：天津地区钻探深度最大（4103.48m），成井井径最大（Ф216mm），取心最深（4103.28m）、取心量最大（140.78m），岩心采取率最高（85.4%）。其中，CGSD-01井实现了雾迷山组泥浆易漏失地层中大口径（Ф216mm）大深度（2262.75~4051.68m）穿越雾迷山组四段至二段长度达1786m的高效钻进。针对雾迷山组地层破碎、坚硬、漏失的复杂情况，通过试验“松科二井”KT194地质取心钻具和改进“石油川”系列取心钻具，创新组合“转盘+螺杆马达+石油川8-3系列取心钻具”应用于雾迷山组复杂地层取心，使三开前8回次的岩心采取率70%提高至后12回次的采取率91%，取心质量显著提高。攻克了大深度地热井提高复杂地层岩心采取率的钻探取心技术。

（4）开展储层改造增产试验，大幅度提高单井产能，积累了岩溶热储改造增产技术。针对雾迷山组二段白云岩岩溶比较发育的特点，围绕地热储层埋藏深、温度高、涌水量大、酸岩反应速度快等难点，开展深部高温岩溶热储改造增产技术和缓释酸液体系研究。利用水环中心自有压裂改造设备实施储层酸化改造增产试验，改造增产后，增产效果明显，单井产能增加54%，单井涌水量从每天3120m³提高到每天4800m³，可为30万m2建筑面积提供冬季供暖，对京津冀地区深部碳酸盐岩热储开发利用具有重要意义（图3）。

图3 储层改造增产试验现场

3.成果意义

天津地区雾迷山组二段高产能新储层的探获，不仅通过实施CGSD-01和CGSD-02井直接满足东丽湖地区冬季供暖的地热清洁能源需求，而且标志着天津地区地热探测实质性迈向新的深部空间。雾迷山组二段新储层显示出良好的资源前景，估算天津潘庄凸起构造区新储层采灌均衡条件下年可开采量热量折合标准煤250万t，可满足供暖面积6114万m²，折合经济价值15亿元。每年可减少向大气中排放二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物及悬浮质粉尘等大气污染物604.25万t、固体废物煤灰渣25.0t，每年可节省环境治理费用6.95亿元，经济和环境效益显著。通过深部地热探测取得的地质理论、探测技术、钻探技术、储层改造技术等理论和技术进展，将有力支撑天津乃至我国深部地热清洁能源勘查开发利用。