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地热资源勘查应注意的问题.ppt
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1、地热资源勘查应注意的问题主讲:刘明辰234地热资源勘查内容5不同勘查阶段工作要求6河北地热田的主要类型7地热田勘查类型8勘查阶段2基本概念1讲座提纲地热资源(储量)3勘查评价的目的与任务4234地热资源/储量计算与评价13地热流体质量评价14地热资源开发利用评价15地热单井评价16地热资源温度分级10地热田规模分级9讲座提纲地热资源勘查控制程度11勘查方法与质量要求12234单井地热地质勘查报告应具备的资料17讲座提纲一、基本概念:1.地热资源:能够经济地被人类所利用的地球内部的地热能、地热流体及其有用组分。2.地热资源勘查:为查明某一地区的地热资源而进行的地质、地球物理、地球化学综合调查以及
2、钻探与试验、取样测试、动态监测等地质工作。3.地热资源评价:在综合分析地热资源勘查成果的基础上,运用合理方法对地热资源蕴藏量、可采量及质量进行的计算与评价。4.地热流体质量:地热流体的物理性质、化学成分、微生物指标及其能量品位。5.地热异常区:又称地热区,地表放热量或大地热流值显著高于大陆地壳热流平均值的地区。一、基本概念:6.地热系统:构成相对独立的热能储备、运移、转换的系统。7.地热田:经地质勘查或研究证实,赋存有一定数量和质量并可供经济开发利用的地热资源的地区。8.地热储:简称热储,埋藏于地下,具有有效空隙和渗透性的地层、岩体或构造带,其中储存的地热流体可供开发利用。9.层状热储:以传导
3、热为主、分布面积大并具有有效空隙和渗透性的地层构成的热储。10.带状热储:以对流传热为主、平面上呈条带状延伸、具有有效空隙和渗透性的断裂带构成的热储。一、基本概念:11.盖层:覆盖在热储之上的不透水或弱透水岩层的总称。12.热源:供给热储中岩石和地热流体热的来源,可以是现代岩浆活动形成的岩浆房,也可以是来自地壳深部的热传导或来自沟通深部热源的现代活动性断裂带的热对流。13.地热增温率:也称地温梯度,地球不受大气温度影响的地层温度随深度增加的增长率。14.地热储量:在当前经济技术可行的勘查深度内,经过勘查工作,一定程度上查明储存于热储岩石及其空隙中的地热流体所赋存的地热资源量。15.可开采量:经
4、勘查或经开采验证的在当前开采经济技术条件下能够从热储中开采出来的那部分储备,是地热储量的一部分。一、基本概念:16.地热流体:包括地热水和地热蒸气,以及少量的非凝性气体,但不包括天然的碳氢化合物可燃气体。17.有效空隙率:地热流体贮存空间(连通性孔隙、裂隙体积占热储总体积的比率。18.渗透性:地质体可以让流体渗透、透过的能力。一般以渗透率,即压力梯度为1 时,动力粘滞系数为1 的液体在介质中的渗透速度来表示其能力的大小。19.热导率:物质传递分子运动热能的能力。沿热传导方向单位厚度物质当两壁温差为1 时,单位时间内所通过的热量。20.比热:即比热容的简称。单位质量的物质当温度升高1 时所吸收的
5、热量或降低1 时所释放出的热量。一、基本概念:21.容积压缩系数:地热流体受压缩而缩小的体积与其原体积之比率。22.弹性释水系数:因地热流体开采造成热储压力下降,使受容积压缩系数控制的那部分地热流体逐渐得以膨胀释放的能力。23.压(力)头:又称承压水位和侧压水头,是地热流体普遍具有的通性,作用于单位面积上的压力(P)与地热流体单位体积质量(R)的比值(P/R)。24.静压力:地热井在非井试条件下的闭井流体压力。25.动压力:地热井在井试时带有压力下降的流体压力26.地热回灌:为保持热储压力、充分利用能源和减少地热流体直接排放对环境的污染,对经过利用(降低了温度)的地热流体通过地热井重新注回热储
6、,也可利用其它清洁水源进行回灌。27.山区地质模型示意图 28.平原区地质模型示意图二、勘查阶段地热资源勘查分为地热资源调查、预可行性勘查、可行性勘查及开采四个阶段。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。三、地热资源(储量)对已投入规模化开采的地热田或地热集中开采区,宜每隔五年依据开采动态资料对其可开采量进行核实评价,为资源管理保护、确保资源可持续利用提供依据。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四、勘查评价的目的与任务目的:地热资源勘查评价的目的是为开发与保护地
7、热资源提供资源/储量及其所必须的地质资料,以减少开发风险、取得地热资源开发利用最大的社会经济效益和环境效益,并最大限度的保持资源的可持续利用。四、勘查评价的目的与任务任务:地热资源勘查评价的重点是1.在查明地热地质背景的前提下,确定地热资源可开发利用的地区及合理的开发利用深度2.查明热储的岩性、空间分布、空隙率、渗透性、产能及其与断裂构造的密切程度3.查明热储盖层岩性、厚度变化、对热储的封闭情况及其地热增温率4.查明地热流体的温度、赋存状态、物理性质与化学组分,并对其利用方向做出评价5.查明地热流体动力场特征、补径排条件,计算评价地热资源/储量,提出地热资源可持续开发利用的建议。五、地热资源勘
8、查内容1.地质研究1.1研究地热田的地层、构造、岩浆(火山)活动及地热显示等特点,确定热储、盖层、控热构造、热储类型及不同类型地热田勘查工作重点。1.2对地热田周边及相关地区,应进行必要的地质调查和地球物理、地球化学勘查,研究地热田形成的地质背景及地热流体的动力场、温度场和循环途径。1.3对地表热显示及井(孔)温度进行系统调查,确定地热异常区范围,分析研究热异常区形成的原因和条件。1.4查明地热田的范围、热储、盖层、地热流体通道及地热田的边界条件,确定地热田的地热地质模型。1.5研究地热资源形成的地质环境条件及开发地热资源对地质环境可能造成的影响。五、地热资源勘查内容2地温场研究2.1查明地热
9、田不同地段、不同深度的地温变化,确定恒温带深度、热储盖层的地热增温率和热储的温度,研究勘查深度内的地温场特征,圈定地热田范围。2.2利用地热增温率或地球化学温标估算热储温度(参见附录A),并对热田成因、控热构造和热源做出分析推断。3热储研究3.1查明各热储的岩性、厚度、埋深、分布、相互关系及其边界条件,测定各热储的空隙率、有效空隙率、弹性释水系数、渗透系数、压力传导系数、压力水头高度等参数3.2详细研究主要热储或近期具有开发利用价值热储的渗透性、地热流体的产量、温度、压力及其变化,为地热资源/储量计算提供依据。五、地热资源勘查内容4地热流体研究4.1查明地热流体的温度、相态、排放时的汽、水比例
10、(蒸汽干度、非凝气体成分,为地热资源的开发利用与环境影响评价提供依据。4.2测定地热流体的物理性质与化学成分、微生物含量、同位素组成、有用组分及有害成分,评价地热流体的可能利用方向。4.3测量各地热井(孔)地热流体的压力、产量特征,研究地热流体与大气降水、常温地下水和不同热储间地热流体的相互关系,分析地热流体的来源、储集、运移、排泄条件。六、不同勘查阶段工作要求1地热资源调查阶段以分析研究区内已有的地质、航卫片图像地质解译、地球物理、地球化学、放射性调查以及地热资源勘查开发资料为主,开展调查的范围可根据需要确定。重点对地热天然露头(泉)和地热井开展野外调查,依据地热资源勘查研究程度的不同,预测
11、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。六、不同勘查阶段工作要求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。包括下述内容:2.1对选定的有开发前景的地热显示区(热泉等)或隐伏地热异常区,根据地热资源勘查要求与区域地热地质条件确定合理的勘查范围。2.2采用地质调查、地球物理、地球化学等勘查方法,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、物物理性质和化学成分,圈定地热资源有利开发的范围,确
12、定进一步勘查地段;2.3按热田勘查类型的不同,投入少量的控制性地热钻井工程,初步查明地热田的地层构造,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;2.4利用地热钻井测试资料及经验参数,采用热储法、比拟法等方法计算地热储量、地热流体可开采量,对对热资源开发利用前景作出评价,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。六、不同勘查阶段工作要求3.地热资源可行性勘查阶段综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
13、段上进行。勘查范围可以是一个地热田,可可以是规定的拟开采地区。应进行下述工作:3.1详细进行地温调查,地质及地球物流、地球化学勘查,基本查明勘查区的地层结构、岩浆岩分布与主要热控构造,各热储的岩性、厚度、分布、埋藏条件及其相互关系;3.2选择代表地段进行地热钻探或探采结合钻井工程,查明其地层结构、热储及其盖层的地热增温率;主要热储特征(渗透性、有效孔隙率等)、地热流体温度、压力、产量及化学组分等;3.3进行地热群井生产性测试,了解井间干扰情况及流体动力场变化特征,为确定合理的开采生产井群布局提供可靠依据;3.4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,掌握其年内或多年动态
14、特征;3.5根据多个地热钻井(孔)测试资料、年动态监测及经验参数,采用热储备法、比拟法、解析法、数值法,详细计算勘查区内的地热储备、地热流体可开采量,提出地热资源勘查报告,其成果满足地热资源开采设计的需要。六、不同勘查阶段工作要求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。4.1综合分析区内已有的地质、水文地质、地热地质、深部地热钻井及地球物理勘查资料,详细查明地热田或研
15、究区内的地质构造、岩浆活动,热储岩性、厚度、分布范围及其埋藏条件,建立准确的地热地质概念模型;4.2全面分析地表热显示及井孔测温资料,详细查明区内的地热增温率、勘查深度内地温场的空间变化规律,准确确定热储温度;4.3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,定期普测全区地热流体压力、温度、化学组分变化,分析不同储层和主要开采热储层的开采量变化及其引起的地热流体压力、温度、水质动态变化规律,建立评价区热储渗流模型与地球化学模型;4.4依据热储特征、地热田开发的实际需要与可能,对热储进行回灌试验研究,查明回灌对地温场与渗流场的影响,确定最佳的回灌地段、层位、采灌比、采灌井的合理布
16、局及保持地热田持续开发利用的采灌强度;4.5建立地热资源地理管理信息系统与地热资源评价的数学模型,主要利用地热勘查、采灌试验及多年动态监测资料,采用数值法、解析法、统计分析法与热储法,计算验证地热流体可开采量、地热储量并做出评价,提出相应时段的地热资源/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。七、河北地热田的主要类型1.主要受断裂构造搜制呈带状分布的地热田应研究控制或影响地热资源分布的主要断裂构造的形态、规模、产状、力学性质及其组合关系。在地质调查的基础上,结合地球物理、地球化学勘查圈定地热异常区或地热田的边界。宜在断裂交汇部位及主要控热断裂构造的上盘井沿断裂构造延伸方向布置地
17、热钻井查明其条件,通过沿断裂线上的群井降压试验参数评价地热田的地热流体可开来量。对于受断裂构造控制的天然温泉则以多年流量动态观测资料评价其可开采量。七、河北地热田的主要类型2.呈层状分布的盆地型地热回宜通过地质调查(主要是深井测温调查)了解可能的地热异常区;依据重力、磁法、电法和地震等地球物理勘探方法,查明松散地层的沉积厚度或隐伏基岩埋藏深度、主要断裂构造分布,确定地热资源勘查范围;通过点上的深部地球物理勘探,详细了解深部地层结构、主要热储理深;依据地热井钻探验证结果及取得的新认识,开展外围地区勘查,逐步扩大勘查范围;主要依据来灌测试、开采动态监测资料评价地热流体可开采量。勘查工作应详细研究地
18、层结构及地温梯度随深度、地层的变化,划分热储和盖层。着重研究各热储层岩性、厚度、分布及重要断裂构造对热储的渗透性、地热流体温度的控制性影响,确定主要热储,划分地热流体富集区(带)。八、地热田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,彼此存在生成关系,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
19、露II-3地热田兼有层状热和带状热储特征,彼此存在生成关系,地质构造条件比较复杂九、地热田规模分级地热田规模高温地热田中、低温地热田热能/MW保证开采年限/年热能/MW保证开采年限/年大型503050100中型1050301050100小型103010100十、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t150发电、烘干、采暖中温地热资源90t150烘干、发电、采暖地温地热资源热水60t90采暖、理疗、洗浴、温室温热水40t60理疗、洗浴、采暖、温室、养殖温水25t40洗浴、温室、养殖、农灌注:表中温度是指主要储层代表性温度十一、地热资源勘查控制程度控制程度调查阶段预可行性勘
20、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 1/1万中型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 10.020.05.010.05.0I-2型 1.02.0 0.51.00.5I-3型 5.010.02.55.02.5II-1型 20.030.010.020.010.0II-2型 2.03.0 1.02.01.0II-3型 10.020.05.010.05.0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。十二、勘查方法与质
21、量要求1航卫片解释1.1航卫片解释主要用于判断下列地热地质问题:a)地貌、地层、地质构造基本轮廓及地热区隐伏构造;b)地表泉点、泉群和地热溢出带、地表热显示位置;c)地面水热蚀变带的分布范围;d)深部温度场空间展布及高温异常。1.2航卫片解释应先于地质调查工作,以航空像片解释为主,必要时结合航空红外测量或结合卫星图像解释。1.3宜用不同时间,不同波段的航卫片影像进行综合解释;1.4宜用大比例尺航片。1.5提交相应比例尺的解译图及文字说明。十二、勘查方法与质量要求2地质调查2.1地质调查应在充分利用航卫片解释和区域地质调查资料的基础上进行;2.2地质调查范围应包括相关的构造单元;2.3地热地质调
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