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黑龙江省水文地质工程地质勘察院
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地热资源勘查的方法与手段

2015-06-18 16:00 浏览次数:

    地热资源勘查的方法与手段

孙希满  隋学文

 

  要:采用正确的地热资源勘查技术方法,是科学勘查地热能源的有效途径。提出的地热资源勘查技术方法为:资料收集、地质测量、物化探、地热探采结合井施工、抽水试验、取样化验、水位、水温、水量监测等。

关键词:地热资源;热储层;勘查技术方法

 

地热资源勘查工作的内容和投入的工作量应根据勘查阶段、勘探类型和工作区地热地质复杂程度等因素综合考虑确定。应选择经济有效的勘查技术方法、 手段和合理的设计施工方案,达到工作阶段的要求。总结以往地热资源勘查工作,提出采用的主要技术方法为:资料收集,地质测量,物化探,地热探采结合井施工,抽水试验,取样化验,水位、水温、水量监测等。

1、地质测量

地质测量是在充分研究利用工作区以往石油勘查资料和地质调查资料的基础上进行,其主要任务是查明地热田的地层时代、岩性特征、地质构造、岩浆活动,阐明地热田形成的地质条件。松辽盆地北部主要为层状热储勘查类型,地质测量图件比例尺区域性图件应选择110万~12.5万,地热田图件应选择15万~12.5万。

2、地球化学调查

在地热资源勘查各阶段中都应进行地球化学调查。采取具有代表性 的地热流体、常温地下水、地表水、大气降水等样品进行化验分析,对比分析它们与地热流体的关系。进行温标计算,推断深部热储温度。测定稳定同位素和放射性同位素,推断地热流体的成因与年龄等。地球化学调查比例尺应与地质测量比例尺一致。

、地球物理调查

地球物理调查是地热资源勘查工作中的重要组成部分,一般应在普查阶段进行,详查阶段要在普查的基础上,对有希望的地区进行补充工作,主要圈定地热异常范围和热储体的空间分布;确定地热田的基底起伏及隐伏断裂的空间展布。如松辽盆地北部,该区主要为层状热储,勘查一般利用人工地震法较准确的测定断裂位置、产状和热储结构;利用磁大地电流法确定地热田的热储位置和规模。地球物理调查比例尺应与地面测绘比例尺一致。对获得的物探资料,应结合地热地质条件、地热流体特征进行分析,提出综合解译成果,作为勘探井的布置依据。

    4、钻探

4.1勘探井的设计、施工以及勘探井内各种测试应满足查明地热地质条件,取得有代表性的计算参数和评价地热资源的需要。主要查明热储的压力、水位、温度、流量和地热流体质量。勘探井应保持垂直,在100m深度内其井斜不应大于10。勘探井口径应满足取样测井以及完井后安装抽水试验设备要求,探采结合井还应满足生产井设计抽水量及水泥固井及可能下入滤水管的要求。地质勘探井终井口径一般不小于91mm

4.2每一热田应有1-2个勘探井要求全部取芯,探采结合井可间断取芯,但必须做好岩屑录井、钻时录井、钻井液录井。岩芯采取与岩屑录井应满足划分地层、确定破碎带、储层岩性、厚度等要求。

4.3勘探井在钻进过程中和完井后必须进行地球物理测井,测井项目取决于地质需要,一般井段做井径、井斜、电阻率、自然电位、自然伽玛、井温和井底温度等项目。完井后除做上述项目外。还应进行稳态井温测量。对中低温大型地热田还应做密度、声波、中子和流量测井。

4.4钻进过程中的简易观测:目的层井段,必须经常对泥浆槽液面及泥浆池中的泥浆量的变化进行观察,注意有否漏失,漏失量及速度、漏失前后泥浆性能的变化。详细记录钻进的涌水、井喷、漏水、涌砂、逸气、掉块、塌孔、缩径等现象的起止时间、井深、层位及采取的处理措施等。对井涌或井喷还应详细观察记录涌、喷量及高度,连续或间断的涌喷规律、涌喷前后的泥浆性能变化等。系统测定井口泥浆的温度变化,在钻入热储目的层段时应加密观测并做好记录。钻进过程中对蹩、跳钻、放空等情况应认真记录起止时间、井深、层位、蹩跳程度、钻时情况,做好地质方面的分析判断。

4.5完井试验,勘探井和探采结合井都应进行完井试验,测定地热资源评价必须的计算参数。完井试验又分为非稳定流抽水试验和稳定流抽水试验。非稳定流抽水试验,抽水井涌水量应保持常量,其变化幅度不大于3%。稳定流抽水试验一般要进行三个稳定降深。完井试验分为单井抽水试验、多井抽水试验和群井抽水试验三类。单井抽水试验一般做三个落程,稳定延续时间812h,用以确定流量与水位降低的关系,概略的取得含水层渗透系数、给水度或弹性释水系数、压力传导系数等。试验期间应尽量采用井下压力计测量水位的变化。直接从孔口测量水位时,应同时测量孔内水温,以换算为相同密度的水位多井抽水试验是指带有观测井的主井抽水试验,一般做一个落程,稳定延续时间2472h,求得较为准确的计算参数。在详查阶段每一地热田进行13组试验。群井抽水试验是指在影响半径范围内,两个或两个以上钻井同时进行并有观测井的抽水试验。在勘探阶段可结合开采方案进行12组试验,一般做一个落程,抽水延续时间不少于7昼夜, 以确定水位下降与总开采量的关系和合理开采方案。抽水、涌水、放喷试验中,均应观测水位(压力)温度的变化,温度观测读数应准确到0.5,并换算成相同密度的水位(压力)值。试验结束后观测其恢复水位(压力)。水位(压力)的变化宜用井下压力计观测,直接测量水位时应同时测量孔内水温,以便换算和比较。

5、地热流体、土、岩实验分析

在地热勘查工作中,应系统采取水、气、岩土等样品进行分析鉴定,以获得热储的有关参数。

5.1地热流体化学成分应进行全分析(主要阴阳离子和FBrISi02BH2S)、微量元素(LiSrCuZn)分析、放射性元素(URaRh)及总α总β放射性的分析,对温泉和浅埋热储应视情况增加污染指标的分析,如酚、氰等,还要根据不同的利用目的增加其他分析项目。地热流体全分析各勘查阶段的勘探井全部取样。放射同位素详查阶段可取35个,勘探阶段57个。

5.2同位素分析一般测定稳定同位素(18O34S2H)和放射性同位素(3H14C),以研究地下水热水的成因、年龄、补给来源等。稳定同位素:详查阶段可取12个,勘探阶段13个。

5.3气体成分分析应尽量包括H2SCO202N2CONH4CH4ArHe等项目,以评价地热流体质量。气体分析:凡有逸出气体的井、泉均需采集气体样品。

5.4对热储及代表性盖层的岩芯或岩石,一般可测定其物理、水理性质,项目包括:密度、比热、导热率、渗透率、孔隙度等。岩、土分析样按实际需要采取。

6、动态监测

在勘查工作中,应及早建立地热流体动态监测网,以掌握地热流体的 天然动态和开采动态变化规律。对已开发的地热田应在已有观测点网的基础上继续进行监测,以了解开采降落漏斗范围及其发展趋势,为研究地热田水位(压力)下降、地面沉降或地面塌陷等环境地质问题提供基础资料。观测井的布设应以能控制地热储量动态为目的。普查阶段每个地热田建 立控制性监测点12个;详查阶段每一热储建立12个;勘探阶段每一热储设立23个。监测内容包括:水位或压力、流量、温度及热流体化学成分。监测频率可根据不同动态类型而定。水位(压力)、温度、流量监测,一般每月23次。水质监测,一般每年12次。