地热资源勘查与开发

地热资源勘查与开发2009-10-23 关注率:6330 来自:全球矿权网【大中小】一、地质勘查（一）勘查类型中国地热地质勘查类型由全国矿产储量委员会提出，并由国家技术监督局发布的 GB11 615《地热资源地质勘查规范》中，将其划分为两类六型（表1）。

这是从指导地热地质勘查工作出发，根据中国已知地热田特征，按地热田的温度、热储形态、规模和构造复杂程度予以分类的。

表1（二）勘查阶段地热地质勘查工作，一般将其划分为普查、详查、勘探三个阶段。

1.普查阶段主要是寻找地热异常区或对已发现的地热异常区（地表热显示区）开展地热地质普查，初步查明地热田及其外围的地层、构造、岩浆（火山）活动情况，研究它们与地热显示、地热异常的关系，推断地热田的热储、盖层、导水和控热构造；初步查明地表热显示特征，测定地热水（地热流体）的天然排放量及其化学成分，估算地热田的热储温度和地热田的天然热流量，初步圈定地热异常的范围，提出热储概念模型；探求D＋E 级储量，估价地热开发利用前景。

2.详查阶段在普查的基础上进行。

对地热田是否具有开发价值以及近期能否被开发利用进行详查工作，基本查明地热田及其外围的地层、构造、岩浆活动情况，划分热储、盖层、导水与控热构造；基本查明热田内地温及地温梯度和空间变化，进一步圈定地热异常的范围，计算热储温度；基本查明热储的岩性、厚度、埋深及其边界条件，各热储层内地热流体的温度、压力、产量及其变化关系，热储的孔隙率及渗透性能，圈定地热流体富集地段；基本查明地热流体的相态、地热井排放的汽水比例，地热流体的化学成分及其补给、径流、排泄条件，建立热储理论参数模型；探求C＋D 级储量，提交详查报告，为热田开发总体规划和是否转入勘探阶段提供依据。

3.勘探阶段一般是在经详查工作证实具有开发价值的地段上进行。

详细查明地热田的地层、构造、岩浆（火山）活动和水热蚀变等特点，热储、导水、控热构造的空间展布及其组合关系，地热流体物理特征、化学成分、补给、径流、排泄条件，热田的地温、地温梯度的空间分布及其变化规律，热储结构，各热储层的分布面积、厚度、产状、埋深及地热流体的温度、压力、产量的变化规律；准确圈定地热流体的富集地段，实测储量计算参数，建立热储参数模型，探求B＋C级储量，提出合理开发利用方案并做出环境影响评价，提交勘探报告，为地热田开发利用提供依据。

上述勘查阶段划分，适合于正规的大型地热田地质勘查，在地热田的实际勘查中，往往由于地热田规模、类型及实际开发的需要不同，而不一定严格按照上述勘查工作阶段进行，如以下情况： 1）对于中、小型带状热储地热田的勘查，因热田规模不大，一般小于5km2，又大多数处于构造隆起区，地表有热显示，热储埋藏深度浅，可就热找热，勘探难度小，一般都采取一次性勘探，而不划分工作阶段。

2）对大型沉积盆地型的地热田，因地热田范围大，通过勘查工作全面查明其开发利用条件，需要投入大量经费和花费较长的时间，又因这类地热田热储层比较稳定，在基本查明其构造条件、热储特征及分布范围后，通过典型热水井的勘查与开发，即可在相邻地段对地热资源实行边探边采，待形成一定开采规模后，根据地热田资源开发规划及管理的需要，再综合分析地热田勘查开发资料，提交地热田资源勘查评价报告。

3）一些复杂的或开发程度高的地热田，实行滚动式的勘查与开发，即经过勘查转入开发后，针对开发中出现的问题（水位下降、地面沉降、环境危害等 ) 进行工作，加强动态监测与开发试验研究（人工回灌试验等），在此基础上，对地热田的资源重新予以评价，提交资源评价报告，供地热田资源管理及进一步开发利用。

（三）勘查手段与要求地热田地质勘查工作，依据勘查地热田的具体条件，有选择地选用航卫片解译、地面地质调查、地球化学调查、地球物理勘查、地热地质钻探、成井试验、动态监测、人工回灌试验及岩、土、水实验测试等综合手段。

各种手段的运用条件、目的、要求概述如下：1.航卫片解译主要应用于构造隆起区地热田地质勘查工作的初期，配合地面地质调查工作进行，通过最新航卫片图像的解译，判断地热田地貌、地质构造基本轮廓及其隐伏构造，地热田及其相邻地区地面泉点、泉群、地热溢出带及地表热显示的位置，地表的水热蚀变带分布范围，为地热田地面地质调查提供依据和工作方向。

2.地面地质调查在航卫片解译及充分利用区域地质调查资料的基础上进行，调查范围尽可能包括地热田的补给区、排泄区。

通过调查，实地验证航卫片解译的成果、难点；查明地热田的地层时代、岩性特征、地质构造、岩浆活动及地热田形成的地质条件；查明地表热显示的类型、规模、分布范围及其与地质构造的关系；选定地热田进一步工作的重点地区，为地热田下一步的勘查工作提供依据。

3.地球化学调查应用于地热田地质勘查工作的各个阶段，主要是：采取地热田及其周边地区的地热水（井、泉）、常温地下水、地表水样进行化验分析，对比分析彼此的关系；利用地热水中特征离子（组分）如氟、二氧化硅等高于常温地下水的变化与分布规律，圈定地热异常区的范围；测定地热田内代表性地热水（井、泉）中稳定同位素（18O、34S、2H）和放射性同位素（3H、14C）含量，推断地热水的成因和年龄；分析研究代表性地热水（井、泉）中特殊组分（SiO2、K、Na、Mg）等的含量变化，进行温标计算，推断深部热储温度；对地表岩石和钻孔（井）岩心中的水热蚀变矿物进行取样鉴定，分析推断地热活动特征及其发展历史等。

4.地球物理勘查是地热资源勘查工作的重要组成部分，一般应在地热田普查阶段进行，详查阶段选择近期有开发利用价值的地段进行。

主要是：圈定地热蚀变带、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，圈定隐伏火成岩体和岩浆房位置; 一般利用地温勘查圈定地热异常区；利用重力法确定地热田基底起伏（凸起和凹陷）及断裂构造的空间展布；利用磁法确定水热蚀变带位置和隐伏火成岩体的分布、厚度及其与断裂带的关系；利用电法、α卡、210Po法圈定热异常和确定热储体的范围、深度；利用人工地震法准确测定断裂位置、产状和热储构造；利用磁大地电流法确定高温地热田的岩浆房及热储位置与规模；利用微地震法测定活动断裂带。

地球物理勘查成果，是作为地热钻探井布置的重要依据。

5.地热地质钻探是地热资源勘查工作最重要也是耗资最多的手段，用于查明地热田形成的地质条件、准确确定热储层的空间分布及其开发利用条件，查明热储的压力、温度、水位、地热流体的流量及质量，获取计算评价地热资源的各项参数。

钻探深度一般应达到有开采利用价值的热储层底界或当前技术经济合理的开采深度内（对沉积盆地层状热储类型的地热田开采深度，国内目前控制在2 000m左右）；钻探控制网度视勘查工作阶段不同而定，根据我国目前地热资源勘查、开发的实践经验，（参照表2）进行。

钻探井位的确定应进行严格审定，对大型沉积盆地层状热储类型的地热田，应尽可能布置在最具开发利用价值的地热水富集地区和富集层位；对于构造隆起区带状热储类型的地热田，则应尽可能布置在主要导水、导热断裂构造带上。

钻探工程必须确保工程质量，取全取准各项资料。

6.成井试验是地热地质钻探工作的后续环节和测定地热资源评价参数的重要手段。

地热钻探井和探采结合井都应进行成井试验，以测定地热资源评价必须的计算参数。

低温（小于90℃）热水井一般进行抽（放) 水试验，中、高温热水井进行放喷试验。

成井试验按照地热资源评价的需要分为：单井试验、多井和群井试验。

单井试验：主要在普查阶段进行，指在一个井内做三个落程稳定延续8～12h的抽（放）水试验，用于初步确定热储层参数。

多井试验：指在一个孔抽（放）水，一个或一个以上观测孔进行观测的试验，一般在详查阶段进行，用于较准确的确定热储层参数、井间干扰系数，为地热水开采井群的初步布置提供依据。

群井试验：指在两个或两个以上热水井进行抽（放）水，同时在多个观测孔进行观测的试验，一般只在勘探阶段结合开采方案进行，用于准确测定抽（放）水水量、水位、水质、水温，影响边界的动态变化，为准确评价地热资源开采量及开采环境影响问题，确定合理开采方案提供可靠依据。

表27.地热水、土、岩实验分析在地热资源勘查中，应比较系统的采取水、土、岩等样品进行分析鉴定，以获取热储的有关参数。

为评价地热水水质，应进行地热水的全分析（主要阴、阳离子和F、Br、I、SiO2、B、H2S）、微量元素（Li、Sr、Cu、Zn等）、放射性元素（U、Ra、Rn）及总放射性的分析，对温泉出露点和浅埋热储，还应增加污染指标（酚、氰等）的分析；为研究地热水的成因、年龄、补给来源等可视条件进行稳定同位素（18O、34S、2H）和放射性同位素（3H、14C）的测定；为确定热储的密度、比热、导热率、渗透率、孔隙度等物性参数，则应选取代表性岩、土试样进行分析测定。

8.动态监测工作动态监测是准确评价地热资源及热田开发可能引起的环境问题的重要手段。

一般从热田勘查工作开始，就着手建立热田的动态观测系统，及时掌握地热水的天然动态和开采动态，对已开发的地热田，则应建立比较完善的地热水观测系统，监测地热水开采水量、水位、水质、水温的变化及开采降落漏斗、地面沉降或地面塌陷的发展变化趋势，为地热资源的可采量评价和地热资源开发管理提供依据。

9.地热回灌试验一般是在地热田由勘探转入开发后进行。

目的在于提高地热资源的利用率，保持热储的生产压力，延长地热田使用寿命，防止地面沉降和热水排放造成的污染等。

通过试验选择合适的回灌位置、回灌水温度、回灌压力、回灌量等参数，对地热田可否回灌或如何进行生产性回灌提供依据。

从国内部分地热田的回灌试验资料表明，热储层为孔隙传导型的地热田，回灌试验效果较好，热储层为裂隙对流型的地热田，回灌试验效果较差，甚至不宜进行回灌。

二、资源开发与保护（一）资源开发条件地热资源的开发受到热储层埋藏深度、地热水温度、水量、水质等的限制，可开发利用的地热资源被限制在一定的地热异常区内，根据中国近年来地热资源开发的实际情况及国外的经验，地热资源开发应符合下述条件：1.热储层埋藏深度根据中国目前开采技术经济条件的可能性，并考虑远景发展的需要，将地热储量分为两类：能利用储量：指热储埋深小于2 000m，便于开采，经济效益好，在开采期间不会发生严重的环境地质问题，符合资源合理开发利用的储量。

暂难利用储量：指热储埋深大于2 000m，开采技术条件较困难，难以获得经济效益，暂不宜开采利用，而将来有可能开采的储量。

按上述规定，目前对于地热资源的开发，主要限于热储层埋深在2 000m以浅的深度内，但随着技术经济的发展，在一些大型沉积盆地区的地热资源开发深度已达到2 500m以上，如天津滨海及西安地区。

2.地热水温度我国以中、低温地热田为主，开发地热资源主要用于供暖和医疗洗浴，作为医疗洗浴用水，一般不应低于35℃；作为供暖用水，则不得低于60℃，低于此温度，开发将是不经济的。