地热资源勘查作业指导书4164.pdf

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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

2、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 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 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

3、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，为了尽可能降低勘探风险，本阶段勘查工作一般分阶段进行。第一

4、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

5、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

6、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 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

7、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

8、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 50 30 5

9、0 100 中 型 10?50 30 10?50 100 小 型 10 30 10 100 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 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

10、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-

11、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

12、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 1/万 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 I-1 型/?I-2 型/?I-3 型/?（km2

13、/孔）II-1 型/?II-2 型/?II-3 型/?1000-2000 210 140 1 15 2000-3000 210 2 3000-4000 230 8、管材的基本要求（1）常用管材有石油套管、无缝钢管、螺旋和直缝高频焊管、PVC-U 塑料管。（2）过滤管主要有桥式过滤管、梯形丝过滤管、贴砾过滤管、钻孔缠丝管、铣缝式 PVC-U 塑料管等。（3）井深大于 1500m 或腐蚀性较强的地热井，宜选择石油套管；过滤管选择石油套管缠丝（梯形丝）双层过滤管，不得直接使用单层桥式过滤管或梯形丝过滤管。（4）井管连接主要有丝扣和焊接两种类型。推荐使用丝扣连接方式，焊接连接时，井深不易超过 1500

14、m。（5）对于基岩稳定地层可根据具体情况裸孔成井；对于破碎掉块地层必须下入井壁管或过滤管，过滤管可视情况选择钻孔式或条缝式等。（6）泵室段井管直径应满足下入开采泵和测量的要求，深度应满足与开采量相应的动水位的要求。（7）全井下管时，必须在底部有 1530m 沉淀管。9、填砾（1）填砾主要适宜 1200m 以浅的地热井。当井深大于 1300m 时，宜采用贴砾过滤管或携砾过滤管。（2）填砾时必须采用循环水填砾法。（3）填砾必须人工缓慢投入，不允许同时向井内投入大量的滤料。出现“架桥”时立即停止投砾，待循环正常和处理架桥后再进行填砾。10、止水（1）1200m 以浅孔隙型地热井一般选用半干粘土球止水

15、，粘土球可为球状或圆柱状，但最大尺寸不得超过井径和井管环空间隙的 1/2。（2）超过 1200m 的地热井可根据情况选用膨胀橡胶或膨胀橡胶普通橡胶联合止水。止水位置应在最上部过滤器顶端，数量在 2 组4 组。（3）裂隙岩溶型地热井一般采用水泥固井方法止水。11、固井（1）表层套管固井时，水泥浆一般应返至地面，采用钻井泥浆泵即可完成。候凝时间不可小于 48h。（2）技术套管固井时，水泥浆返高应不低于 400m，套管重叠段宜用水泥封固严密。候凝 36h 要进行试压，压力不小于 3MPa，稳定时间不少于 10min。（3）水泥标号不宜小于普硅；当固井段深度大于 2000m，宜采用油井专用水泥。（4）

16、水泥浆密度一般控制在 g/cm3cm3。（5）井管内水泥塞高度宜控制在 10m30m。（6）固井深度超过 1200m 时，最好采用专用水泥固井车和水泥浆储罐车，保证固井时的连续性。十、地热钻探资料提交 地热钻探提交的资料主要有：1、地热井完井报告。2、地热井柱状图（包括成井结构）。3、测井曲线。4、测井解释资料，包括各层厚度与岩性、矿化度、渗透率、孔隙度、含水饱和度、含泥量、井温、井斜、井径等。5、钻进录井各种记录。6、岩心采取记录、送样记录、样品分析表等。7、止水、固井、钻进、孔斜、简易水文观测、洗井等各种记录。8、钻孔班报表。第七节 地热井产能测试 地热井完井后应进行产能测试，包括降压试验

17、、放喷试验和回灌试验等，各类地热勘探孔与开采（回灌）井都应进行测试，通过测试取得地热流体压力、产量、温度、采灌量比及热储层的渗透性等参数。一、抽水试验设备 抽水设备有空压机、潜水泵等。温度超过 50时宜采用高温潜水泵。二、低温热水井降压试验 依据勘查的需要，分为单井、多井和群井降压试验，我区由于多数项目属于预可行性勘查，只进行单井降压试验。（一）抽水试验设备的选择及准备工作 根据洗井、试水情况，选择扬程、出水量、耐温度、功率等技术指标相适宜的水泵型号。检查观测水位、水量、水温等用品和工具，工作人员必须明确试验的目的、方法，做好记录，并在现场绘制必要的草图。一切按预定方案执行，试验中发现问题及时

18、纠正。（二）单井抽水试验 抽水试验前需由专业部门制定抽水试验方案，其技术要求应满足勘查规范中单孔、多孔抽水试验要求，依据热储类型确定抽水试验的方法和试验要求，实施部门严格按照方案进行。1、抽水试验方法：浅埋深的基岩裂隙性热储试水，尽量采用已有的热水井，必要时可施工少量的观测孔，做非稳定流抽水试验。对盆地型孔隙裂隙（第三系）热储和深埋深基岩裂隙（包括岩溶裂隙）型热储采用稳定流方法。2、稳定流抽水试验：该方法通过涌水量及所对应的井中水位降深计算热储层水文地质参数，并通过抽水降深与其对应的涌水量关系，建立 Q-f(S)曲线方程，推算单井最大涌水量。为确定 Q-S 曲线形态，一般进行三次降深试验，反向

19、抽水，先进行最大降深（S3=Smax）抽水试验，其后为中、小降深，降深比例分别为大降深的 2/3 和1/3 左右。基于所有的勘探井均作为生产井，抽水试验延续时间比“规范”要求长些。小降深延续时间 12h，中降深延续时间 48h，最大一次降压的延续时间不少于 168h,若流体压力稳定较快,可适当减少试验时间。观测水位每小时波动小于 5-8cm 视为稳定。（三）多井非稳定流抽水试验 指 1 个抽水孔带一个或多个观测孔的抽水试验。多井试验资料除满足单井试验的各项要求外,还应能确定降压影响半径、井间干扰系数等参数。该方法一般在地热田可行性勘查中采用，可做稳定流或非稳定流抽水试验。该类型的抽水试验应主要

20、注意一下几点：1、与常温水抽水试验不同，为了评价单井稳定产量，做非稳定流抽水试验也要进行 23 次降深抽水试验，最大降深试验延续时间不小于 168 小时（视具体情况在水温稳定情况下，应满足两个对数周期），中、小降深延续时间分别为24、12 小时即可。2、利用大降深试水资料进行热储层水文地质参数计算。中、小降深试水资料求取热水静水头。3、抽水试验结束前，必须取全分析水样一组。4、最大降深试验结束，立即进行水位恢复观测。恢复水位观测按非稳定流方法进行，拐点出现后再观测 3-5 个数据即可结束，但最好水位恢复观测时间与最大降深抽水延续时间一致。5、抽水试验观测具体要求（1）.抽水试验过程中，要求水温

21、、流量及主井和观测孔水位同步观测。抽水前准确观测水头埋深及静水水面温度。（2）.稳定流观测时间为抽水开始后第 5、10、15、20、25、30、40、60、80、120min，之后每小时观测一次。（3）非稳定流观测时间为抽水开始后第 1、2、3、4、6、8、10、15、20、25、30、35、40、50、60、80、100、120min，之后每 30min 观测一次。（4）水位观测单位为米，数据精确到厘米。（5）流量和水温观测数据精确到十分位（小数点后一位）。5、资料整理（1）检查记录表，对水位、水量、水温、观测时间等数据，要进行审查、校对，发现有误可根据情况进行修正，并誊清一份存档。（2）静

22、水（头）位埋深修正 抽水前测得的静水位埋深，是未开采前保持的静止水位埋深。即水温自上而下逐渐增高的水柱，它不能代表抽水状态下的静水位埋深，必须修正成抽水时上下形成统一热力场的热水静水头埋深，才能与观测的水位埋深、水量、水温相匹配进行参数计算。校正公式参见第三章第二节。（3）绘制抽水曲线图 涌水量历时曲线：Qt 曲线 降深历时曲线：St 曲线 Slgt 曲线 qf(Q)曲线及 Qf(h)曲线 计算参数时所需要的相应曲线 （四）群井抽水试验:群井抽水试验:指在同一热储内,在两个或两个以上地热井中同时进行的抽水试验,一般在地热田可行性勘查阶段或开采阶段中采用,结合地热资源开采方案进行。根据我区的地热

23、勘查情况，在浅埋深的基岩构造裂隙热储中，利用已有的地热开采井或专门施工地热井，可进行群井抽水试验。做群井抽水试验应施工12 个观测孔。一般先做 1 个抽水井非稳定流抽水试验，另一个抽水井做观测孔，然后做群井一次最大降压的稳定流或非稳定流试验,降压试验流量尽量接近井的拟开采量,群井抽水试验延续时间不少于 240 h，水位恢复时间与抽水延续时间最好一致。试验资料要求能确定地热流体动力场的变化及其边界条件,为资源计算与评价、确定合理开采方案提供资料。（五）抽水试验资料提交 抽水试验应提交一下资料：1、静止水文观测记录。2、洗井效果检查记录。3、试抽记录 4、抽水试验原始记录。5、抽水试验曲线。6、抽

24、水试验参数计算表。7、抽水试验小结。8、抽水试验验收单。三、中、高温地热井放喷试验与地热回灌试验 由于在我区地热勘探中比较少，如果开展时，具体要求参照相应的规范要求进行。四、地热流体与岩土试验分析 在地热井中必须按照“规范”要求及地热流体的用途，系统采取地热流体样和岩芯测试样。根据勘查实践，为了对比研究，除了在地热井中采取，还应在有代表性水井与泉水中采取。（一）各类样品采取与测试项目的基本要求 1、地热流体全分析样：在全部地热井和代表性泉点均应采取，地热井的样品，应有外检样。分析项目：主要阴离子（HCO3-1、Cl-1、SO4-2、CO3-2）、阳离子（K+1、Na+1、Ca+2、Mg+2）、

25、微量元素和特殊组分（F、Br、I、SiO2、B、Al、Pb、Cs、Fe、Mn、Li、Sr、Cu、Zn、HBO2、H2SiO3等）、气体成分（CO2、H2S）放射性元素（U、Ra、Rn）及总、总?放射性、pH 值、溶解性总固体、硬度、耗氧量等。对温泉和浅埋热储应视情况增加污染指标如酚、氰等的分析,并根据不同用途增加相关分析项目。2、气体分析：凡有气体逸出的地热井（泉）均应采取；中高温地热井应采用井下压力采样器取样。分析项目：应尽可能包括:H2S、CO2、O2、N2、CO、NH4、CH4、He、Ar等。3、微量元素、放射性元素（U、Ra、Rn）、毒性成分的分析:在全部地热井和代表性泉点均应采取，地

26、热井的样品，应有外检样。4、同位素测试样 一般在地热流体、不同深度的地下水、地表水、大气降水分别采取。（1）13C、14C、34S 应在地热流体中采取。（2）T（H3）、D（H2）和 O18在地热流体、不同深度的地下水、地表水、大气降水分别采取。（二）各类样品的取样方法及保存方法 各类样品的取样方法及保存方法依据地热资源地质勘查规范（GB/T 116152010）附录 B，摘录如下。1、原样流体样（1）分析项目：测定流体中所有阴离子、绝大多数阳离子、硬度、碱度、固形物、消耗氧、pH 值及物理性质。（2）取样方法：原样流体，不加任何保护剂。（3）取样方法、容器及规格：可采集在硬质细口磨口玻璃瓶（

27、下称玻璃瓶）或没有添加剂的本色聚乙烯塑料瓶或桶（下称塑料桶）中,采样体积 1500mL?2 000mL。可将瓶置于水面以下灌装或用塑料管或胶皮管引流至瓶中。瓶口应留出10 mL 左右的空间,然后将瓶盖密封。测定流体中 SiO2、B 的原样,必须用塑料瓶采集,体积 200mL。不添加任何保护剂。2、酸化流体样 用于放射性元素与微量元素分析。（1）流体中 U、Ra 及微量元素测定：以两个容积分别为 1500mL 和 500mL 的塑料桶采集流体样后,在采样现场分别往流体样中加入 5mL 和 3mL（1+1）H Cl,摇匀、密封。（2）总 、总?测定：用 2500mL5000mL 塑料桶采样（视矿化

28、度高低决定取样量）,每 1000mL流体样中加入（1+1）HCl4mL。3、碱化流体样：用于测定酚、氰。用500mL玻璃瓶,在样品中加入2g 固体氢氧化钠（NaOH）,摇匀,使pH 11,并尽量在低温条件下保存,于24h内送检,4、稀释流体样 中、高温地热井或显示点测定 SiO2的流体样,为防止高浓度 SiO2的聚合或沉淀,宜在取样现场将流体样用无硅蒸馏水作 1:10 的稀释处理,采样体积50mL?100mL,瓶口密封。5、浓缩萃取流体样 中、高温地热流体铝的分析样品宜野外萃取。萃取方法:取 400mL 过滤后的流体样置入 500mL 的梨形分液漏斗中加 5mL、20%浓度的盐酸羟胺（NH2

29、OH?HCl）溶液,使溶液中的 Fe3+变为 Fe2+,以避免对萃取的干扰。加入 15mL、1%浓度的邻菲罗啉（C12H8N2?H2O）溶液,如果样品中有 Fe2+则溶液变成红色（邻菲罗啉亚铁）,摇匀静置 30min。加 5mL、1%8?羟基喹啉（C9H7NO）,测溶液的 pH 值,滴加（1+1）NH 4OH 调整溶液的 pH 值,使由酸性到碱性,并使处于 pH值等于 8?之间,这对铝的氰合物最稳定。滴入的 NH 4OH 可先浓后稀,如滴入过量,则再滴 HCl 将 pH 调节好。再加 20mL 甲基异丁基甲酮（C6H12O）,摇匀萃取 1min,静置,使其充分分离后,排去下层溶液,将表层甲基异

30、丁基甲酮溶液装入干燥小瓶密封,代表浓缩了 20 倍的 Al 测定样品。6、现场固定流体样 测定 H2S（总硫）的流体样,用 50mL 玻璃瓶,在样品中加入 10mL、20%醋酸锌溶液和 1mL、1mol/L NaOH,摇匀、密封。对 H2S 含量较低的地热流体可适当加大取样量,减少醋酸锌溶液加入量。测定 Hg 的流体样,可用 100mL 玻璃瓶或塑料瓶,加入体积含量 1%HNO3和%重铬酸钾,摇匀、密封。测定Fe+的流体样需防止采样后氧化为Fe+，在250mL样瓶内先加入1:1，硫酸铵(NH4)2SO4，瓶口密封，可保存 30 天。7、测定 Rn 气流体样 用预先抽成真空的专用玻璃扩散器,采样

31、时将扩散器置于流体下（至少将水平进口管置流体下）,打开水平进口的弹簧夹,至流体被吸入 100mL 刻度时,关闭弹簧夹,记入取样月、日、时、分。如果没有专用扩散器,可采用 500mL 玻璃瓶装满（不留空隙）密封,同时记下取样的月、日、时、分,立即送实验室测定。8、气体样品 逸出气体试样的采取均利用排水集气法与普通玻璃瓶取样法，具体取样方法见地热资源地质勘查规范（GB/T 116152010）附录 B。9、卫生指标测定样 卫生指标测定一般只在浅埋深的带状热储地热井或温泉的地热流体中采取。流体样要用经灭菌处理的 500mL 广口磨口玻璃瓶采取,采取时不需用流体样洗瓶,严防污染。采样后瓶内应略留有一定

32、空间,及时密封,低温保存,并及时送往卫生防疫站检验。10、同位素测定样 测定流体中放射性同位素 T（H3）的样品,用 500mL 玻璃瓶,取满流体样品,不留空隙,密封。测定流体中稳定同位素 D（H2）和 O18的流体样,用 50mL?100mL 玻璃瓶或塑料瓶,取满样品,尽量在流体液面以下加盖密封,不留空隙。测定流体中14C、13C 需要专门制样。第八节 动态监测 一、地热动态监测的基本要求 按照地热资源地质勘查规范（GB/T 116152010）的要求，动态监测应贯穿地热资源勘查、开采的全过程。拟投入勘查开采的地热田,应及早建立地热流体的动态监测系统,掌握地热流体的天然动态与开采动态。二、地

33、热动态监测的具体要求 我区地热勘查与开发刚刚起步，还没有建立动态监测体系。1、主要受断裂构造控制呈带状分布的地热田 这类型地热田，有些开采历史较长，但均没有系列监测资料。（1）预可行性勘查阶段,应选择1?2个代表性地热井（泉）进行监测,了解地热田的天然动态规律；（2）可行性勘查阶段,应对地热田的各热储层分别设立2?3个动态监测点,了解地热田各热储的动态差异及其变化规律；2、呈层状分布的盆地型地热田 对施工的探采结合的地热井进行监测。三、监测内容、延续时间与观测频率的要求 1、各动态监测井应准确测定井口标高及井位坐标,各项动态监测资料应及时进行分析，有条件时存入数据库。2、监测延续时间为一个水文

34、年。3、监测内容：地热流体压力、温度、地热流体 天然流量（包括地热井的自流量）、地热流体化学成份。4、监测频率：地热流体压力、温度监测宜每月2?3 次；地热流体化学成份监测,宜每年 2 次。5、对已投入开采的地热田，应系统调查热田开采量、回灌量与地热田热储压力的变化，为地热资源计算与评价提供依据。动态监测表格参照表 220、表 221 表 222。表 220 地热井动态监测记录表 座标 X：Y：水样编号 经度 纬度 固定点高程（m）地理位置 观测日期 固定点至地下水面距离 水位标高（m）水温（）备注 一次读数 二次读数 平均值 表 221 温泉动态监测记录表 座标 X：Y：水样编号 经度 纬度

35、 高程（m）地理位置 观测日期 泉流量观测记录（m3/d）水温（）备注 第一次 第二次 第三次 平均值 表 222 地热井（温泉）流体质量监测数据表 调查点编号 样品编号 室内编号 取样日期 测试单位 测试日期 取样深度 m 肉眼可见物 透明度 色度 嗅 味 水化学类型 总硬度（CaCO3）永久硬度（CaCO3）暂时硬度（CaCO3）负硬度（CaCO3）总酸度（CaCO3）总碱度（CaCO3）溶解性总固体 矿化度 pH 值 游离 CO2 侵蚀性 CO2 可溶性 CO2 K NH4+Cu Sr Na Fe2+Pb Ba Ca2 Fe3+Zn U Mg2 NO3-Cd Ra Cl NO2-Mn T

36、h SO42 F-Ni B CO32 HPO3 Co Se HCO3 H2SiO3 Cr6+Mo HAsO3 SiO2 总 Cr As O2 HBO2 V Rn N2 CO W Rb NH4 CH4 Hg Cs Ar He Br Li H2S 挥发酚 氰根 Al I 总 总 Ge 第三章 地热资源/储量计算与评价 第一节 计算原则 1、地热资源/储量的计算，应分别计算热储中的地热储量（J）、储存的地热流体量（m3）、地热流体可开采量（m3/d 或 m3/a）及其可利用的热能量（MWt）。2、地热资源/储量计算，应以地热地质勘查资料为依据,在综合分析热储的空间分布、边界条件和渗透特征,研究地热流

37、体的补给和运移规律,研究地热的成因、热传导方式、地温场特征,并建立地热系统概念模型的基础上进行。3、计算方法或计算模型应符合实际,模型的建立与计算方法的采用,应随勘查工作程度的提高,依据新的勘查和动态监测资料进行更新和改进。第二节 计算参数的确定 地热资源/储量计算参数应尽可能通过试验和测试取得。对难于通过测试得到的参数或勘查工作程度较低时,可采用经验值。应取得下列参数:一、地热井参数:1、参数类型：地热井位置、深度、揭露热储厚度、生产能力、温度、水头压力、流体化学成份等。2、获取方法：均采用测量、试验、测试获取实测数据。二、热储几何参数 1、参数类型：热储面积、顶板深度、底板深度和热储厚度等

38、。2、获取方法：（1）顶板深度、底板深度和热储厚应利用钻孔勘探资料，并依据地面物探资料，考虑地热田内热储厚度变化特征取平均值或分区给出。（2）热储面积：带状热储的面积一般按地热异常区或同一深度地热等温线所圈定的范围确定；层状热储的面积依据地热田的构造边界和同一深度的地温等值线所圈定的范围确定。如果工作任务仅涉及地热田的部分范围，应按勘查工作控制的实际面积计算。如果地热田分布面积，应将各地热分区、地热田及地热异常区范围线、热储温度等值线和热储厚度等值线计算机数字化，通过计算机计算各分区的面积。若进行区域评价时，新近系与白垩系热储面积，为热储温度大于 40的区域；基岩热储面积，按其埋深 4000m

39、 以浅分布面积计算。三、热储物理性质 1、参数类型：热储温度、水头压力、岩石的密度、比热、热导率和压缩系数等。据此，可以取得热储不同部位的温度分布情况。2、获取方法：（1）热储温度：应尽量选用井温测量的实测数据。热储温度由实测井口水温和新生界地温梯度推算确定。热储温度计算公式：ZT=T0+0212HHHT 式中：ZT热储中部温度，；T0多年平均气温，；T地温梯度，/100m；H0恒温带深度，m；H1热储顶板埋深，m；H2热储底板埋深，m。新近系热储温度根据地温梯度公式求得，基岩热储温度按照新近系计算方法先求得基岩顶面热储温度，再利用基岩地温梯度求得基岩顶面值热储中部深度的热储温度，然后二者相加

40、，即为基岩热储中部温度。在调查阶段或没有地热勘探井的情况下，可以通过地温梯度推测热储的温度，也可以用地球化学温标计算热储温度。此阶段圈定热储体积时，一般来说热储盖层的，平均地温不小于 3/100m，或 1000m 深度以下获得的地热流体温度不低于40，也就是说1000m以浅平均地温小于3/100m不作为热储加以计算。实际计算时可根据将来地热流体用途确定热储体积。（2）水头压力：应通过地热井的试井资料取得热储的压力。一般情况下，静水位埋深的修正，修正可采用如下方法：a.公式计算法：水位校正(换算到热储层平均温度)，可用公式（31）进行校正。h=H-(31)式中：h校正后水位埋深(m)；H取水段中

41、点的埋深（m）；h1观测水位埋深（m）；h0基点高度（m）；平地热井内水柱平均密度（kg/m3）；高热储最高温度对应密度（kg/m3）。b.作图法 依据抽水试验时三次降深测得的动水头（hi）和出水量(QI)作图，反算热水静水位。即曲线交于纵轴出水量为零时，便是热水静水位埋深。此法简便、真实、实用。c.粗略概推法 停泵后，立即观测恢复水位，由于热储层的高压力，动、势能量的转换，当水位恢复到最高点，即热水头高度。此方法可为参考。（3）岩石的密度、比热、热导率和压缩系数：应综合考虑物探测井和岩样实验室测试结果。在勘查程度较低时或没有进行测试时，可取经验值，其经验值具体见地热资源地质勘查规范GB/T

42、116152010（表）。四、热流体性质 1、参数类型：热流体单位质量的体积、比重、热焓、动力粘滞系数、运动粘滞系数和压缩系数等。2、获取方法：在地热流体的含盐量不大，且不含非凝气体时，这些参数可从地热资源地质勘查规范GB/T 116152010 表查得或求得；否则需要适当修正。五、热储渗透性和贮存流体能力的参数 1、参数类型：渗透率、渗透系数、传导系数、弹性释水系数（贮存系数）、空隙率、有效空隙率等。2、获取方法：（1）渗透率、渗透系数、传导系数、弹性释水系数（贮存系数）：通过单孔或多孔试井资料求得。一般来说，渗透率小于m2的岩体不应作为热储加以计算。渗透系数、传导系数、弹性释水系数（贮存系

43、数）采用常规的稳定流与非稳定流抽水求参方法进行。复杂条件下热储水文地质参数的计算，如抽水影响受到不同水文地质边界影响时，则选则符合水文地质条件的公式进行计算，（参见供水水文地质手册第二册）。或按边界水力性质设置虚井按势叠加原理进行计算。（2）渗透率、空隙率和有效空隙率：空隙率可以通过实验室测定，也可通过地球物理测井数据估算。有效空隙率可以通过试井资料计算。六、其他参数：1、利用监测资料可获取地热井的生产量、温度、水头压力、化学成份随时间的变化的数据。2、利用地热勘探井资料与地面物探等资料获取热储的边界条件，如边界的位置、热力学和流体动力学特征等。地热井动态监测资料与热储的边界条件也是地热资源/

44、储量计算必须的的参数。第三节 地热资源/储量计算方法 一、地热资源/储量计算的基本要求 地热资源/储量计算应建立在地热田概念模型的基础上,根据地热地质条件和研究程度的不同,选择相应的方法进行。概念模型应能反映地热田的热源、储层和盖层、储层的渗透性、内外部边界条件、地热流体的补给、运移等特征。依据地热田的地热地质条件、勘查开发利用程度、地热动态,确定地热储量及不同勘查程度地热流体可开采量。表 31 地热资源/储量查明程度 类 别 验证的 探明的 控制的 推断的 单 泉 多年动态资料 年动态资料 调查实测资料 文献资料 单 井 多年动态预测值 产能测试内插值 实际产能测试 试验资料外推 地 热 田

45、 钻井控制程度 满足开采阶段要求 满足可行性阶段要求 满足预可行性阶段要求 其他目的勘查孔 开采程度 全面开采 多井开采 个别井开采 自然排泄 动态监测 5 年以上 不少于 1 年 短期监测或偶测值 偶测值 计算参数依据 勘查测试、多年开采与多年动态 多井勘查测试及经验值 个别井勘查、物探推测和经验值 理论推断和经验值 计算方法 数值法、统计分析法等 解析法、比拟法等、热储法、比拟法、热排量统计法等 热储法及理论推断 二、地热资源/储量计算方法 地热资源/储量计算重点是地热流体可开采量（包括可利用的热能量）。计算方法依据地热地质条件及地热田勘查研究程度的不同进行选择。预可行性勘查阶段可采用地表

46、热流量法、热储法、比拟法；可行性勘查阶段除采用热储法及比拟法外,还可依据部分地热井试验资料采用解析法；开采阶段应依据勘查、开发及监测资料,采用统计分析法、热储法或数值法等计算。(一)地表热流量法 地表热流量法是根据地热田地表散发的热量估算地热资源量。该方法宜在勘查程度低、无法用热储法计算地热资源的情况下，且有温热泉等散发热量时使用。通过岩石传导散发到空气中的热量可以依据大地热流值的测定来估算，温泉和热泉散发的热量可根据泉的流量和温度进行估算。（二）热储法 主要用于计算热储中储存的热量和地热水储存量，估计热田地热资源的潜力。1、适用条件：热储温度有少量地热井控制的，地热异常范围大致能确定的地热田

47、。热储法又称体积法，不但适用于非火山型地热资源量的计算，也适用于与近期火山活动有关的地热资源计算；不仅适用于孔隙型热储，也适用于裂隙型热储。是一种常用的方法。2、计算步骤与一些计算参数的确定原则（1）应首先确定地热田的面积（或计算区范围）地热田的面积最好依据热储的温度划定，在勘查程度比较低，对热储温度的分布不清楚时，可以采用浅层温度异常范围、地温梯度异常范围大致圈定地热田的范围，也可以采用地球物理勘探方法圈定地热田的范围。（2）确定地热田温度的下限标准和计算/评价的基准面深度 地热田温度的下限标准应根据当地的地热可能用途而定，或根据规划的利用方式来确定（我区现阶段一般按照地热资源温度分级温水温

48、度最低界限25）。计算/评价的下限深度一般是探采结合井控制的深度范围内。（3）计算/评价范围确定之后，应根据热储的几何形状（顶板埋深、底板埋深和厚度）、温度、空隙度的空间变化，以及勘查程度的高低将计算/评价范围划分成若干个子区，为每个子区的各项参数分别赋值，然后计算出每个子区的热储存量、地热水储存量。最后，把各子区的计算结果累加就得到了地热田（或计算区）的热储存量和地热水储存量。（三）解析法 1、适用条件：在勘查程度比较低，可用资料比较少时，可以采用解析法计算地热井或地热田的地热流体可开采量。2、计算基本方法：当热储可以概化为均质、各向同性、等厚、各处初始压力相等的无限（或存在直线边界）的承压

49、含水层时，可以采用非稳定流泰斯公式计算单井的开采量、水位（压力）随开采时间的变化量，从而计算出在给定的压力允许降深下地热流体的可开采量，对单井的地热流体可开采量进行评价。当地热田中有多个地热井时，可以采用叠加原理计算在给定压力允许下降值下地热流体可开采量。该法主要借用浅部地下水稳定流和非稳定流计算方法，计算结果往往同实际出入较大。建议根据当地的实际情况选用了其他地热资源计算方法。（四）比拟法 比拟法又称类比法，即利用已知地热田的地热资源量来推算地热地质条件相似的地热田的地热资源量，或者用同一地热田内已知地热资源量的部分来推算其它部分的地热资源量。类比必须是在地热的储藏、分布条件相似的两者之间进

50、行的，否则类比的结果与实际情况可能会存在很大的差异。（五）统计分析法 1、适用条件：该方法适用于已开发利用的地热田，该结果通常比较接近实际。2、计算方法 具有多年动态监测资料的地热田，可采用统计分析法建立的统计模型来预测地热田在定（变）量开采条件的压力（水位）变化趋势，并确定一定降深条件下的可开采量。可采用的统计分析法包括相关分析、回归分析、时间序列分析等方法。宜采用压力（水位）降低值和开采量之间建立的相关统计模型对地热田进行预测。用于预测的模型应具有较高的相关系数，预测的时限不应超过实际监测资料的时段长度。通常利用已有的动态观测资料，分析地热开采区内，地热水开采量与水位下降的关系，概略确定每