地热勘查的基本步骤

  科学勘查和评价地热资源是合理规划和开发地热资源的基础，没有开展勘查和评价工作就投入开采的地热田，必然会产生开采盲目和管理混乱的问题。我国较大规模的开展地热资源的勘查和开发，始于20世纪70年代。早期的地热勘查工作基本经历了普查、详查、勘探、开发和商业开发五个阶段，走了一条较科学的发展道路（如天津、北京的部分地区）。为全国地热资源的勘查评价工作树立了良好的榜样。近十几年来随着国民经济的发展，地热资源的开发利用迅速形成高潮。许多地区只开展了地热普查工作之后，便进入了商业开发阶段，有的地区甚至没有进行任何正规的地热勘查工作，就直接进入商业开发阶段，经过一段开发后，出现许多开发和管理上的问题，这时会回过头再进行普查或详查工作，核实地热资源量，制定地热资源开发利用规划。这种地热勘查，虽起步过晚，但可以充分利用商业开发资料，降低地热勘查投资。以上两种地热勘查阶段的模式，各有利弊，也是社会发展的必然产物。近年来国内地热资源勘查和评价方法也各不相同。笔者就自己实际工作的感受，浅谈地热资源的勘查、计算和评价，与同行讨论，希望有利地热资源勘查和评价方法的统一和提高。

 

  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。

 

  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，该方法可提供较多的地热地质信息。

 

  地热地质调查

 

  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。  调查勘查区地表热异常分布特征及与构造的关系。

 

  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。 对不同精度和工作目的的地热地质调查，其工作内容可以有所侧重。

 

  地球化学调查

 

  对土壤中砷、汞、锑的探测，可以帮助判定深部隐伏断裂的展布情况。地热井岩芯中水热蚀变矿物鉴定分析可以推断地热活动特征及其演化历史。

 

  对地热水中氟、二氧化硅、硼等组份的测定，可以帮助确定地热异常分布范围。

 

  测定代表性地热水，常温带地下水、地表水、大气降水中稳定性同位素和放射性同位素，可以推断地热流体的成因与年龄。

 

  地球物理勘查

 

  采用地温测量可以圈定地热异常区，分析热储空间分布特征。

 

  在较大的地热勘查区可以采用重力法确定勘查区基底起伏及断裂构造的空间展布。利用磁法确定火山岩体的分布及蚀变带位置。  可控源音频大地电磁测深及氡气测量等方法可以判定断裂构造展布特征及地层富水情况。

 

  利用地震探测可以较准确的判定构造断裂展布特征及产状，测试地层波速为热储层段划分提供信息。

 

  地球物理勘查工作是间接探测方法，信息解译有多解性。开展工作时应设计出合理的方法组合，尽量用较小的投入获取较多的地热地质信息，以便去粗取精，去伪存真，例如：应先在较大范围内采用氡气测量，初步圈定构造断裂的大概位置，再有针对性的布置部分人工地震探测剖面，以便较准确判定断裂展布、产状和地层结构，最后选择布井有利部位，开展少量音频大地电磁测深点判定富水情况。

 

  地热钻探

 

  地热钻探是地热勘查中最直观、最准确有效的方法，但因投资较大，工作量受到限制，因此地热钻孔施工前要综合分析所有相关资料，精心编制地热钻孔地质工作设计和钻探施工设计，钻探过程中应尽量开展各种样品采集和各种测试、试验工作，获取最多的地热地质信息。

 

  (1) 开展岩屑录井及钻时录井，观察冲洗液温度变化及漏失变化，详细记录钻井过程中的漏水，井喷、涌沙、逸气、掉块、塌孔、缩径等现象及出现时的井深和层位，进而分析热储特征及地热水赋存部位。

 

  (2) 在热储层段采集代表性岩芯，观察岩性特征，判定岩石名称、测试其孔隙度、密度及渗透率、比热、热导率等量并与测井资料比较。还可做部分放射性含量、古地磁同位素年龄测试、判定地热田地质历史及区域热异常背景。

 

  (3) 开展综合物探测井，着重解决热储层段划分及主要含水层段位置，获取不同层位的孔隙率，渗透率、含水率、岩石密度等数据，获取井内地温变化曲线，井温测量应在停钻24小时以后，并应测两条温度曲线，两条测温曲线温差应在允许范围。

 

  (4) 按稳定流及非稳定要求进行抽、放水试验，观察水温、水量、水位变化特征，为地热水资源评价提供基础数据。

 

  (5) 采集地热水样品，有气体逸出，及中高温地热水应采集气样。水样应进行全分析，稳定性同位素、放射性同位素及医疗热矿水的微量元素分析，气体分析应尽量做H2S、CO2、O2、CO、NH4、CH4、He、Ar等。

 

  (6) 地热井的钻进技术和成井工艺，包括冲洗液技术、测井要求、井斜、终孔口径、泵室段的确定均应满足勘探钻孔的目的要求。

 

  动态监测

 

  动态监测应贯穿地热资源勘查开采的全过程，拟投入勘查开发的地热田应对每一个勘探孔及地热开采井均进行水位、水量、水温、水质的动态监测，以便掌握地热资源的天然动态与开采动态。对已开发的地热田一定保持动态监测的连续性和合理性，以便为地热资源计算与评价、地热田管理与地热田开发有关的环境地质问题提供实际资料。