地热资源勘查作业指导书.doc
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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 m3/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
2、布置较多的地面物探工作,为了工作方便,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 11615 2010)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。第一章 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
3、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
4、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,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
5、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
6、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,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1000 3000m故该类地热田勘查面积一般不超过 5
7、0km。本阶段的具体工作要求按照地热资源地质勘查规范(GB/T 11615- 2010)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
8、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。、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1 1)。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/MW保证开采年限/年热能
9、/MW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界限/ c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、养殖温水25 ? t 1/1 万 1/1 万中型1/10 万1 /5万 1/万 1/万大型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(km/ 孔)1-1型/?I-2型/?1-3型/?11-1 型/
10、?II-2 型/?II-3 型/?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、1:20万一1:5万区域地质测量成果。2、1:20万一1:5万重力、航磁、电法物探资料。3、石油勘查成果资料
11、,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)
12、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1:20万一1:5万,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 1:5 1:1万。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
13、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
14、 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;
15、直径大于150 m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(
16、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10 15m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,测温浅孔深度以孔内地温基本不随气温波动为限,垂向观测点距1,有条件时使用高精度测温仪,分辨率达到一C,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
17、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 片解译的重点问题,寻找地质露头,观察地热田的地层及岩性特征,地质构造、 岩浆活动与新构造运动情况,分析地热勘查区地热形成的地质构造背景。2、调查勘查区地表热异常分布特征及与构造的关系。3、调查勘查区温泉出露及分布特征、泉水温度及流量变化特征及开发利用历史,调查勘查区内及其邻区已有地热井水温、水量、开采层段及地层岩性特征,地热水开发利用及动态变化特征。4、对不同精度、工作目的和不同热
18、储类型的地热地质调查,其工作内容应 有所侧重。4、地热地质调查点的定额,由于各工作区的情况不同,总体宜满足相应比 例尺地质调查的定额。四、提交的资料1实际材料图2、野外记录本及野外手图3、水井调查卡片4、测温浅孔柱状图5、测温记录表6、水质分析一览表7、水井调查一览表8阶段性成果(1)地热地质调查工作文字总结(2)地温等值线图(3)地质图及构造图,(4)地热异常分布图。地热异常分布图应以地质图及构造图为背景,套合地温等值线图、化学组分 分布图等与地热有关的其他图件, 通过综合分析,圈定工作区地热异常区,指导 下步地面物探与钻探工作。第四节地球化学测量一、地热地球化学在地热资源勘查中的作用地热地
19、球化学是研究在地热活动过程中,在地下和地表形成的化学组分和地 球化学现象,进而了解地热流体的形成原因和来龙去脉, 预测地热资源勘查和开 发利用前景。地热地球化学是地热资勘查必须的手段之一,是地热开发利用时进 行环境评价的必要依据。地热资源地质勘查规范(GB/T 116152010)明确将地球化学勘查列入 地热勘查的一种技术手段,我区在地热勘查中运用的比较少,只有个别项目对钻 探岩芯做过水热蚀变研究,对地下水进行过相关的化学分析。二、地热地球化学勘查一些基本方法目前常用的地热地球化学勘查,常用的有土壤化学成分分析、气体测量、岩 芯水热蚀变矿物成分分析、地下水与地热流体化学成分分析等。1、土壤与岩
20、芯化学成分测量一般在基岩出露区和基岩浅埋深区进行,用以了解隐伏构造及地下热储情 况。主要是对土壤中砷、汞、锑的探测,一般与氡、汞、氦、二氧化碳等气体同 时进行。有温泉出露的地方要进行泉华与水热蚀变进行取样分析测试。对地面泉华 和钻井岩芯的水热蚀变,采集代表性岩样作岩石化学全分析和等离子体光谱及 质谱分析或光谱半定量分析。采样密度随勘查阶段的深入应加密和增加检测项 目。地热流体向上运移至地表或接近地表处,由于温度、压力下降,热流体中的 硅、钙、硫从热流体中析出沉淀,形成硅华、钙华、硫华,这些沉淀物反应了当 时热流体在深处的温度。硅华150C钙华v 150C硫华100C水热蚀变矿物测试一般在温泉出
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