地热资源勘查作业指导书.docx
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1、地热资源勘查作业指导书内蒙古自治区地质勘查基金管理中心二O一三年三月前 言据中国地质调查局2005年估算,我区就盆地型地热资源可采热水117400万m 3/a,居全国之首。自治区地质勘查专项资金设立以来,共安排地热勘查项目51项,也取得了突破性成果,西辽河平原、河套平原、鄂尔多斯盆地、海拉尔盆地相继成功地打出了热水井。为了规范地热勘查工作,提高勘查与成果报告编写质量,我中心依据相关规范,编写了本作业手册。初稿完成后,内蒙古自治区地质矿产勘查开发局、内蒙古自治区地质调查院、内蒙古自治区第七地质矿产勘查开发院的专家详细审阅了初稿,提出了许多宝贵意见。地热勘查项目,往往布置较多的地面物探工作,为了工
2、作方便,以附录的形式,附了“大地电磁测深法作业指导书”与“地热勘查二维地震勘探资料采集作业指导书”,供工作时参考。依据自治区几年来地热勘查实践,本作业指导书少量内容与地热资源地质勘查规范(GB/T 116152010)不一致,请各项目承担单位及时反馈意见,不断完善本作业书。目 录第一章 地热资源勘查的内容及基本技术要求1一、地热资源勘查阶段划分及主要工作任务11二、地热资源储量分类33三、地热规模分级、温度分级33四、地热田及热储类型44五、地热勘查类型划分44六、地热勘查工程控制程度44第二章 地热勘查主要技术方法及要求66第一节 区域地质资料的搜集和分析66第二节 航卫片解译66第三节 地
3、热地质调查66第四节 地球化学测量99第五节 地球物理勘查1414第六节 地热钻探1414第七节 地热井产能测试2827第八节 动态监测3434第三章 地热资源/储量计算与评价3839第一节 计算原则3839第二节 计算参数的确定3839第三节 地热资源/储量计算方法4142第四节 地热资源/储量可靠性评价4748第五节 地热流体质量评价4950第六节 地热资源开发利用评价5051第四章 资料整理与报告编写要求5253第一节 资料整理5253第二节 报告编写要求5253附件一:大地电磁测深法作业指导书54附件二:地热勘查二维地震勘探资料采集作业指导书7172附录三:地热勘查使用的标准9192第
4、一章 地热资源勘查的内容及基本技术要求一、地热资源勘查阶段划分及主要工作任务地热资源勘查分为地热资源调查、预可行性勘查、可行性勘查及开采4个阶段。大、中型地热资源勘查项目分阶段进行, 地热地质条件简单的中、小型或单个地热井勘查项目可合并进行。1、地热资源调查阶段工作内容主要是充分收集区内已有的区域地质、航卫片图像地质解译、重力航磁地震勘查、煤炭石油勘勘查、地球化学、放射性调查以及地热资源勘查开发资料,并进行系统分析研究。开展调查的范围可根据需要确定,重点对地热天然露头(泉),地热异常区和地热井开展野外调查,分析地热地质条件,根据已有资料及调查成果,预测调查区的地热资源量,提交地热资源调查报告或
5、开发利用前景分析报告, 确定地热资源重点勘查开发前景区, 为国家或地区地热资源勘查远景规划提供依据。2、地热资源预可行性勘查阶段选定在有地热资源开发前景但又存在一定风险的地区进行地热资源预可行性勘查。由于我区地热研究程度非常低,为了尽可能降低勘探风险,本阶段勘查工作一般分阶段进行。第一阶段,充分收集与地热有关的各种资料,有针对性的进行地热地质调查,必要时开展地球化学勘查。第二阶段在地热地质调查及分析研究已有与地热有关的各类勘查资料的基础上,选择重点工作区,在重点工作区开展地面物探、地球化学勘查工作。依据勘查成果,综合各类已有资料编制地热井井位论证报告,并对井位论证报告进行评审。第三阶段地热井施
6、工。该阶段依据井位论证报告与报告的专家评审意见与建议,编写地热井施工设计,设计书应按照井位论证报告专家评审意见与建议,近进一步确定井位、井深、井结构等关键问题,设计批准后进行地热井施工。通过地热勘探井,结合已有和地面勘查资料初步查明地热田及其外围的地层、构造、岩浆(火山)活动情况, 地温异常范围, 地热流体的天然排放量、温度、物理性质和化学成份, 圈定地热资源有利开发的范围, 确定进一步勘查地段;根据地热钻井工程, 初步查明地热田的地层结构,地热增温率,热储的埋藏深度、岩性、厚度与分布,地热流体温度、压力和化学组分, 并通过井产能测试, 初步了解热储的渗透性、井的热流体产率、温度等;采用适宜的
7、方法计算地热储量、地热流体可开采量, 对地热资源开发利用前景做出评价, 提出地热资源预可行性勘查报告, 为地热资源试采及进一步勘查与开发远景规划的制定提供依据。3、地热资源可行性勘查阶段结合地热资源开发规划或开发工程项目要求, 在地热资源预可行性勘查阶段选定的地区或开发工程所选定的地段上进行。勘查范围可以是一个地热田,也可以是划定的拟开采地区。结合我区的实际,主要受断裂构造控制呈带状分布的地热田,工作区范围应包括整个地热田,主要目的是进一步圈定地热异常范围,确定控热断裂构造的规模、产状,断裂带宽度,地热流体的产量、温度、质量及其变化规律。呈层状分布的盆地型地热田,地质、水文地质研究程度比较高,
8、特别是石油地震勘查覆盖的盆地,工作区可适当选定的大些,反之选定的小些。由于该阶段要有多个地热井的测试资料,层状分布的盆地型地热田地热井多数在10003000m,故该类地热田勘查面积一般不超过50km2。本阶段的具体工作要求按照地热资源地质勘查规范(GB/T 116152010)执行, 其成果满足地热资源开采设计的需要。4、地热资源开采阶段 对已规模化开采地热资源的地热田或地区, 应结合开采中出现的问题与地热资源管理的需要, 加强开采动态监测、采灌测试、热储工程与地热田水、热均衡研究, 每5年对地热流体可开采量及开采后对环境的影响进行重新评价,为地热资源合理利用、有效保护和可持续开发提供依据。我
9、区目前尚未开展该阶段的勘查工作。对开采历史较长的、地热流体产量或质量发生较大变化的,主要受断裂构造控制呈带状分布的地热田可考虑进行勘查。主要对地热流体动态(开采量、水头压力、水温、水质)进行长期观测研究,对热储进行回灌试验研究,确定保持地热田持续开发利用的采灌强度。地热资源/储量报告, 其成果应满足地热资源持续开发与科学管理的需要。二、地热资源储量分类地热资源地质勘查规范(GB/T 116152010)规定,经勘查评价的地热资源/储量,地热流体可开采量依据地质勘查可靠程度分为:验证的、探明的、控制的和推断的四级(见表11)。表1 1 地热资源/储量分类简表勘 查 阶 段开 采可行性勘查预可行性
10、勘查调 查地热资源/储量分类地热流体可开采量验证的探明的控制的推断的地热储量热 储 存 量 三、地热规模分级、温度分级表1 2地热田规模分级地热田规模高温地热田中、低温地热田电 能/MWe保证开采年限/年热 能/MWt保证开采年限/年大 型 5030 50100中 型10?503010?50100小 型 1030 10100表1 3地热资源温度分级温 度 分 级温度(t) 界限/主 要 用 途高温地热资源t ? 150发电、烘干、采暖、中温地热资源90 ? t 150烘干、发电、采暖、低温地热资源热水60 ? t 90采暖、理疗、洗浴、温室、温热水40 ? t 60理疗、洗浴、采暖、温室、养殖
11、温水25 ? t 40洗浴、温室、养殖、农灌注: 表中温度是指主要储层代表性温度四、地热田及热储类型1、以温度压力划分高温地热田地热流体温度? 150。我区目前还没有发现该类型的地热田。地压型地热田是存在于大河入海处的新近纪滨海盆地碎屑沉积物中的地热资源。其含水层埋深23千米,由于流体压力超过了静水压力0.4656894.76帕(反映了上覆盖层的部分负荷),流体温度一般是150180,更深处可达260,井口压力可达(280420)10帕,因此它除了是一种热能资源外,同时还是一种水能资源。我区没有该类型地热田。2、以热储性质划分主要受断裂构造控制呈带状分布的地热田呈层状分布的盆地型地热田 五、地
12、热勘查类型划分表1 4 地热勘查类型类 型主 要 特 征高 温地热田(I)I-1热储呈层状, 岩性和厚度变化不大或呈规则变化,地质构造条件比较简单I-2热储呈带状, 受构造断裂及岩浆活动的控制,地质构造条件比较复杂I-3地热田兼有层状热储和带状热储特征, 彼此存在成生关系, 地质构造条件复杂中低温地热田(II)II-1热储呈层状, 分布面广, 岩性、厚度稳定或呈规则变化,构造条件比较简单II-2热储呈带状, 受构造断裂控制,地热田规模较小,地面多有温、热泉出露II-3地热田兼有层状热储和带状热储特征, 彼此存在成生关系, 地质构造条件比较复杂 六、地热勘查工程控制程度地热资源调查阶段以收集区域
13、地球物理勘查资料为主;可(预可)行性勘查阶段以面积物探为主, 勘查区应等于或略大于地质调查的范围,物探工作测线应垂直主要构造走向, 精测剖面应通过拟定地热钻井部位,勘查深度应大于拟钻地热井的深度;开采阶段, 可根据开采地热资源布井的需要,进行点上的勘查或重点地段的补充性勘查。工作量应满足相应比例尺物探精度和勘查深度的要求。根据我区的实际情况,呈层状分布的盆地型地热田,研究程度比较高,特别是石油地震勘查覆盖的盆地,钻探孔及生产井单孔可控制面积可取最大值。表1 5地热资源勘查控制程度控制程度调查阶段预可行性勘查阶段可行性勘查阶段开采阶段地质调查工作比例尺 小 型1/5万1/2.5万 1/1万 1/
14、1万 中 型1/10万1 /5万 1/2.5万 1/2.5万 大 型1/20万1 /10万 1/5万 1/5万钻探孔及生产井单孔可控制面积(km2/孔)I-1型/10.0?20.05.0?10.0 5.0I-2型/1.0?2.00.5?1.0 0.5I-3型/5.0?10.02.5?5.0 2.5II-1型/20.0?30.010.0?20.0 10.0II-2型/2.0?3.01.0?2.0 1.0II-3型/10.0?20.05.0?10.0 5.0注: 同一类型地热田钻探, 构造条件复杂, 具有多层热储者取小值;构造条件比较简单者取大值。第二章 地热勘查主要技术方法及要求第一节 区域地质
15、资料的搜集和分析 地热资源的埋藏分布大多与区域构造断裂,基底埋藏分布,深部地层岩性等密切相关,广泛搜集区域地质构造资料及已有石油,煤炭的勘查资料,是开展地热勘查的必备工作,进而确定地热勘查区所处地质构造部位,基底埋藏特征、地层岩性特征、地热水储存和运移特征等,为地热勘查提供基础地质条件。 收集的资料主要包括以下几方面1、1:20万1:5万区域地质测量成果。2、1:20万1:5万重力、航磁、电法物探资料。3、石油勘查成果资料,主要有地震勘查时间剖面及其解释推断剖面平面成果图件,勘探孔资料(钻孔柱状图、测井资料、参数井获取的各种参数)。4、煤炭勘查资料,主要有地震勘查、钻探、测井、测温等成果。自治
16、区在各盆地中大多进行了煤炭勘查,资料比较丰富。第二节 航卫片解译 航卫片的解译可以判断地热勘查区地质构造基本轮廊及隐伏构造;可以显示泉群和地热溢出带位置,地面水热蚀变带的分布,热红外解译可判断地表异常分布等。在勘查面积较大,已有地质资料较少地区,可提供较多的地热地质信息。该方法在主要受断裂构造控制呈带状分布的地热田勘查中更加有效适用,应采用不同时段的高分辨率的数据源(如我国已启动高分辨率对地观测系统资源三号卫星数据)进行解译。第三节 地热地质调查一、地热地质调查的工作比例确定地热地质调查比例尺调查阶段一般为1:20万1:5万,预可行性勘查阶段一般为1:5万,可行性与开采勘查阶段一般为1:51:
17、1万。二、不同类型地热田调查重点1、主要受断裂控制的带状地热田,着重调查断裂带的位置、类型、规模、产状、断距、力学性质、活动性及断裂带附近节理裂隙发育程度、断裂带充填物、胶结情况,测定断裂带附近的地温及水化学成分,调查侵入岩、火山岩的分布、岩性及其与构造的关系,圈定地热异常区。2、对层状分布的的地热田,依据重力、磁法、电法及地震资料,确定盆地隆起与凹陷的范围、深度,判断沉积物的特征与变化规律,大致确定可能的热储层位、断裂构造的的有无控热性。3、进行井泉调查。对已有的井孔进行调查,尤其的深的井孔,了解其深度、揭露的地层、含水层位、水质、水量、水温情况。调查泉水成因、流量、温度及其随季节的变化、水
18、质、泉附近有无泉华、泉华的性质。4、进行水质调查。在井泉有控制性的采取水质化学分析样,分析与热水有关的化学组分。详见第四节地区化学测量。三、地热地质调查内容与基本技术要求(一)地热地质调查调查地热田的地层岩性、构造特征、地热显示特征,确定可能的热储层、热储盖层、隔水层;调查热储层的岩性、厚度、埋深、分布、相互关系及边界条件,条件允许时应收集热储孔隙率、弹性释水系数、渗透系数、压力传导系数、热储压力(水头);观测天然温泉的水温、水量;测试天然温泉的物理性质与化学成份、同位素组成、有宜及有害成份。调查至少采用与工作比例尺相同的地形图作底图, 填图采用穿越法为主,辅以追踪法,用GPS等仪器定位,并将
19、重要地质观测点绘于图上,以查明地层层序、厚度、岩性组合特征、分布范围、标志层、构造、构造形态、泉点分布等,对地层分界线、构造点和断层等,应沿线连续观察追索,详细记录和采集样品,观测点的记录要有代表性和控制性。地层标志层和找矿标志层,应用追踪法定点记录,控制连接。填图单元划分到组或段,面积大于0.05km2的第四系土层应圈定边界上图,不专门定点观察描述,但其分布区地质路线经过处,应予以记录;直径大于150m的闭合地质体,长度大于200m,宽度大于1m的线性地质体应有观察点、线控制,圈定上图,重点是断层构造带、裂隙发育带、构造形态的研究。产状控制点结合附近地形地物,一般采用交会法确定。地热调查中应
20、系统采取水、气、岩土等样品进行分析鉴定。具体要求见“地球化学测量”一节。(二)地温测量 地温测量分为地热井中地温测量与地表浅层地温测量,在地热地质调查中的地温测量为地表浅层地温测量。其主要目的是用于了解地温场在地下浅层的显示、了解地温场的平面变化及隐伏断裂的构造位置,同时可以综合定性判定断裂的导水导热性质,为地热勘探提供重要的地热信息。1、主要受断裂构造控制呈带状分布的地热田(1)首先系统测量工作区不同深度、不同地貌位置机民井的水温。(2)在此基础上,有针对性的施工深度1015m的测温浅孔,其测温孔密度能基本控制地温场的变化规律。测温孔深度应做气温与地温较长时间(一般一昼夜)试验,测温浅孔深度
21、以孔内地温基本不随气温波动为限,垂向观测点距10.5m,有条件时使用高精度测温仪,分辨率达到0.050.003,绘制不同深度的地温等值线图。(3)在有温泉出露的地区,地温测量可作为地热地质调查中的一种主要工作方法,有条件的尽量同时测量汞含量,结合汞量曲线一起绘制剖面曲线图或平面图。2、层状分布的盆地型地热田层状分布的盆地型地热田,热储埋藏深度大,部分地区实际测量地温效果往往不好。但地面调查仍应系统测量不同深度的机民井水温,并系统采取水化学分析样,重点测试与热水有关的化学组分,谋求寻找地热异常区。三、地热地质调查应注意的主要问题1、应在已有的区域地质资料和航卫片解译资料基础上进行,实地验证航卫片
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