地热资源勘查作业指导书

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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，共安排地热勘查工程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。为了标准地热勘查工作，提高勘查与成果报告编写质量，我中心依据相关标准，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，提出了许多珍贵意见。地热勘查工程，往往布置较多的地面物探工作，为了工

2、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标准GB/T 116152010不一致，请各工程承担单位及时反响意见，不断完善本作业书。目 录第一章 地热资源勘查的内容及 根本技术要求1一、地热资源勘查阶段划分及主要工作任务11二、地热资源储量分类33三、地热规模分级、温度分级33四、地热田及热储类型44五、地热勘查类型划分44六、地热勘查工程控制程度44第二章 地热勘查主要技术方法及要求66第一节 区域地质资料的搜集和分析66第二节 航卫片解译66第三节 地热地质

3、调查66第四节 地球化学测量99第五节 地球物理勘查1414第六节 地热钻探1414第七节 地热井产能测试2827第八节 动态监测3434第三章 地热资源/储量计算与评价3839第一节 计算原则3839第二节 计算参数确实定3839第三节 地热资源/储量计算方法4142第四节 地热资源/储量可靠性评价4748第五节 地热流体质量评价4950第六节 地热资源开发利用评价5051第四章 资料整理与报告编写要求5253第一节 资料整理5253第二节 报告编写要求5253附件一：大地电磁测深法作业指导书54附件二：地热勘查二维地震勘探资料采集作业指导书7172附录三：地热勘查使用的标准9192第一章

4、地热资源勘查的内容及 根本技术要求一、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、中型地热资源勘查工程分阶段进展, 地热地质条件简单的中、小型或单个地热井勘查工程可合并进展。1、地热资源调查阶段工作内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，并进展系统分析研究。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

5、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展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展。第一阶段，充分收集与地热有关的各种资料，有针对性的进展地热地质调查，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根基上，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展评审。第三阶段地热井施工。该阶

6、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，近进一步确定井位、井深、井构造等关键问题，设计批准后进展地热井施工。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；采用适宜的方法计算地热

7、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工程要求, 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展。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、水文地质研究程度对比高，特别是石油地

8、震勘查覆盖的盆地，工作区可适中选定的大些，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标准GB/T 116152010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展重新评价,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

9、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展勘查。主要对地热流体动态开采量、水头压力、水温、水质进展长期观测研究，对热储进展回灌试验研究，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。二、地热资源储量分类地热资源地质勘查标准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

10、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 5030 50100中 型1050301050100小 型 1030 10100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

11、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0.4656894.76帕反映了上覆盖层的局部负荷，流体温度一般是150180，更深处可达260，井口压力可达28042010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

12、地热田II-1热储呈层状, 岩性和厚度变化不大或呈规则变化,地质构造条件对比简单I-2热储呈带状, 受构造断裂及岩浆活动的控制,地质构造条件对比复杂I-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IIII-1热储呈层状, 分布面广, 岩性、厚度稳定或呈规则变化,构造条件对比简单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, 地质构造条件对比复杂 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

13、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, 可根据开采地热资源布井的需要，进展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，研究程度对比高，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1/5万1/2.5万 1/1万 1/1万 中 型1/10万1 /5万 1/2.5万 1/2.5万 大 型1/2

14、0万1 /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/10.020.05.010.0 5.0I-2型/1.02.00.51.0 0.5I-3型/5.010.02.55.0 2.5II-1型/20.030.010.020.0 10.0II-2型/2.03.01.02.0 1.0II-3型/10.020.05.010.0 5.0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；构造条件对比简单者取大值。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

15、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，为地热勘查提供根基地质条件。 收集的资料主要包括以下几方面1、1:20万1:5万区域地质测量成果。2、1:20万1:5万重力、航磁、电法物探资料。3、石油勘查成果资料，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展了煤炭勘查，资料对比丰富。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

16、根本轮廊及隐伏构造；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进展解译。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1:51:1万。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

17、、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，大致确定可能的热储层位、断裂构造的的有无控热性。3、进展井泉调查。对已有的井孔进展调查，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、进展水质调查。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

18、分。详见第四节地区化学测量。三、地热地质调查内容与 根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一样的地形图作底图， 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

19、界限、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0.05km2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；直径大于150m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、岩土等样品进展分析鉴定。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

20、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在此根基上，有针对性的施工深度1015m的测温浅孔，其测温孔密度能 根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 根本不随气温波动为限，垂向观测点距10.5m，有条件时使用高精度测温仪，分辨率到达0.050.003，绘制不同深度的地

21、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，局部地区实际测量地温效果往往不好。但地面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根基上进展，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。

22、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

23、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展环境评价的必要依据。地热资源地质勘查标准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对比少，只有个别工程对钻探岩芯

24、做过水热蚀变研究，对地下水进展过相关的化学分析。二、地热地球化学勘查一些 根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、土壤与岩芯化学成分测量一般在基岩出露区和基岩浅埋深区进展，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展。有温泉出露的地方要进展泉华与水热蚀变进展取样分析测试。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工程。地热流体向上运移至地表

25、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，这些沉淀物反响了当时热流体在深处的温度。硅华150钙华150硫华100水热蚀变矿物测试一般在温泉出水口附近、地热钻探岩芯中采取，进展薄片鉴定。地热流体上升至地表或在热储中和岩石相互作用而形成新的矿物，这些矿物的形成反映了当时地热区的地温状况。 高岭石150 绿泥石150 浊沸石100-200 怀腊开沸石200 利用蚀变矿物判断该地热区有无勘查前景时，还须对蚀变同位素年龄进展测定，越年轻越有前景。地热地质现象和化学组分，和挽近期岩浆活动有关，分析岩体，特别是分析岩芯的水热蚀变矿物对地热资源勘查还是有一

26、定意义的。2、气体测量一般也在基岩出露区和基岩浅埋深区进展，用以了解隐伏构造及地下热储情况。气体测量的主要工程有氡、汞、氦、二氧化碳等，这些挥发性气体在地表形成异常，反映地下存在热储，特别观测通过断裂随热水上升到土壤中的氦、汞等气体。氦与Rn、CO2以及其它气体组合，可进展如下地质判断：1He与Hg、He与As异常，说明地下有高温热储；2He与CO2异常，说明深部有热储存在；3CO2与Rn 异常，有断裂带存在；4Rn和Ar异常，说明基岩埋藏较浅。3、地下水与地热流体化学成分测量对勘查区的温泉和其他地热显示、已有深井, 选择代表性地热流体样品作化学全分析和同位素测试。在不同水力类型地下水与地热水

27、中取样进展F、Si O2、B等组份的测定，可以帮助确定地热异常分布范围。选用泉华和地热流体中的某些化学组分、气体成分、同位素建设地热温标，利用地球化学温标来估算热储温度，预测地热田潜力。具体计算方法见地热资源地质勘查标准GB/T 116152010附录A。测定代表性地热流体，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。土壤化学成分测量和气体测量在我区目前在地热地质勘查中运用的对比少，还没有成熟的经历，具体采样密度、采样方法可根据实际情况确定。一般以剖面的方式进展采样，在可能的断裂带附近或明显的地热异常区，应加大采样密度。地热井、地热异常井、温泉野外

28、调查表格可参照表21、22。表21 地热异常井野外调查表 编号工程名称坐标X： Y：地理位置井口高程m地面高程 m地热井类型矿床规模井 深 m取水段管径 m管材类型 开采层段埋深 m单位降深流体产量m3/dm开采层段范围m建井日期洗井情况施工单位所属单位日开采量m3/d日开采热量J/d监测起止日期监测工程取样情况摄影编号主要用途及经济效益盖层地质年代盖层岩性盖层厚度m热储地质年代热储岩性热储厚度流体特征井口温度 气温水位埋深m压力Pa测井井内最高温度测井井底温度流量m3/h热量J/h井口地质环境开发利用状况调查点平面位置示意图调查单位调查人调查日期表22 温泉野外调查表 编号工程名称所属地热田

29、编号泉口高程 m坐标X： Y：地理位置泉点名称图幅编号泉点类型矿床规模泉域面积 km2水、热来源取样情况摄影编号主要用途及经济效益盖层地质年代盖层岩性盖层厚度m热储地质年代热储岩性流体特征泉口温度 气温 压力Pa水位埋深m流量m3/h热量J/h泉口地质环境泉口沉积物温泉成因开发利用状况调查点剖面示意图调查单位调查人调查日期第五节 地球物理勘查我区在地热勘查常用的地球物理勘查方法主要有大地电磁测深法包括可控源音频大地电磁测深(CSAMT)和音频大地电磁测深(AMT)及二维地震。大地电磁测深法与二维地震的具体技术要求见附件一、附件二。第六节 地热钻探一、地热井类型按照地热钻探技术规程2011讨论稿

30、，地热井分类如下。需要指出的是我区目前开展的地热钻探，但凡有开采价值的勘探孔，均为探采结合井，按照生产井的要求进展成井。表23地热井类型分类类型特 点 及 用 途按热储分类裂隙岩溶型热储地热井孔赋存于基岩裂隙、溶隙中的地下热水。孔隙型热储地热井孔赋存于新近系、第四系孔隙中的地下热水。勘探孔井施工中要采取岩土样品、热水样品、蒸汽样品、测量低温和压力、进展产能试验等。生产井深度按照热储层埋藏深度确定。取得可供发电或其它利用的一定数量的热水和蒸汽，采用油井套管程序和完井方法。探采结合井兼有勘探孔井与生产井的用途。回灌井与生产井配对的“姊妹井，口径与套管程序按回灌量选定，钻孔构造力求简化。按温度分类高

31、温地热井温度150C，主要用于发电、烘干、采暖等。中温地热井温度在90150C，主要用于发电、烘干、采暖等。低温地热井温度在2590C，主要用于洗浴、温室、养殖等。二、地热钻探的总体要求钻探工程控制要求见表15。由于我区目前盆地型地热田只进展预可性勘查，一个勘查工程只布置1眼地热井，标准规定的钻探工程控制要求主要作为确定地热资源量计算范围的依据。主要受断裂控制的带状热储勘查工程，钻探工程要按照标准要求布置勘探孔井，勘探孔(井)数量满足相应阶段的勘查要求。地热钻探从地热井设计、施工、钻进中的地质编录与完井的各种测试应满足查明地热田的地层构造、地质构造、岩性、地温变化、热储的渗透性、地热流体压力及

32、其物理性质和化学组份, 取得代表性计算参数的需要。技术套管质量、口径、成井工艺等成井质量应满足设计产量、安装相关开采设备的要求。具体工作应遵循以下程序。1、钻机设备选型应留有加深钻进深度的余地。2、施工单位必须在接到开孔通知书、终孔通知书、测井通知书前方可进展相应阶段的工作。如有变更必须在接到变更通知书后再按变更要求施工。3、在施工阶段，施工方应主动与工区技术负责联系，分析问题及时解决。终孔时要通知技术负责，工程承担单位必要时进展专家会商，确定是否签发终孔通知书。测井工作应提前通知测井人员进展准备，在规定的时间进场。4、钻探监理要跟踪钻探施工全过程，监视钻探施工是否按设计和标准进展，对关键环节

33、现场签字验收。5、施工方要认真填写班报表，对变层、调钻、漏浆等现象要认真记录。6、在钻进过程中要有防有害气体喷出、防井喷等措施。7、钻探施工完毕后，必须进展全孔验收工作。施工验收结果将作为施工单位决算的依据。钻孔未经历收，钻机不得放塔搬迁。三、地热钻井工程设计的 根本要求每口地热井均要编制地热钻井工程设计，编制依据主要为地质资料，其次为井场调查资料和相邻井或邻区井的钻井资料。应在施工单位总工程师的主持下，由地质、钻探技术人员共同编制，经单位内部审核后报工程承担单位，经专家评审合格，批准前方可实施。地热钻井工程设计的 根本要求与具体的编写内容详见地热钻探技术规程2011讨论稿6条款。钻井设计中有

34、关内容应尽量以图表形式阐述，一些关键环节的钻探设计用表如下，表24、5、6、7、8、9、10。表24钻遇地层预测表地层名称底板埋深m地层厚度m主要岩性描述施工难度提示表25钻井主要设备和技术性能表序号名称型号载荷KN功率KW1钻机2井架3天车4游动滑车5大钩6水龙头7转盘8绞车9钻井泵1号2号10动力机1号2号3号表26井身构造设计数据表开钻次序井段m钻头直径mm套管直径mm套管下深m一开二开三开四开表27钻井液性能设计井段m钻井液类型密度g/cm3API粘度s泥饼厚度mm含砂量%PH值初切pa终切pa表28固井设计表开钻次序井段m钻头直径mm套管直径mm套管下深m水泥型号水泥浆密度g/cm3

35、水泥返深m封固段m一开二开三开表29地球物理测井开钻次序测量井段m测井工程比例尺备注表210套管强度校核表井段m段长m钢级壁厚mm单重N/M段重KN累重(KN)安全系数抗拉抗挤抗内压四、地热钻井的地质观测与编录1、钻探岩芯采取基于我区地热研究程度非常低，现在开展的地热地质勘查以预可行性为主，多数地区尚无取心钻井控制多数地区尚无取芯钻井控制，取芯工作非常重要，按照“标准要求，每一个地热田, 应根据地热田规模建设代表性的地热钻井地层实物地质资料标准剖面。根据勘查实践，在预可行性勘查阶段，平均每100m至少取1次样，取样长度35m，取样位置除了能建设实物地质资料标准剖面外，还应对盖层、热储及重要的地

36、层分界有所控制。在温度较高的地热田要特别注意水热蚀变岩芯或岩屑的采样和鉴定。认真观察岩芯的岩性特征，判定岩石名称与时代，建议实测岩心的孔隙度、密度及渗透率、比热、热导率等参数并与测井资料进展对比。必要时可做局部放射性含量、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。1岩芯采取率：每次取芯黏性土、胶结较好的砂岩、完整基岩平均不低于70%；风化或破碎基岩平均不低于40%；2岩芯收获率：在一般地层收获率90%；散碎地层50%。3岩芯要及时出筒，出筒后按顺序注上标记，依次排列在岩芯盒内。2、岩屑录井岩屑录井是地热钻探编录中的重要内容，一般取样间距为5m。取样均宜在振动筛下固定位置捞取，岩

37、屑重量不少于500g。捞取后立即清洗干净，去掉杂物和掉块，及时进展深度标识、枯燥，及时装袋。岩屑袋按井深由浅到深，自上而下顺序排列、装箱。地质条件、地质构造复杂及地层变化孔段，应加密取样，在加密取样地段必要时做境下鉴定。每100m测量一次岩屑迟到时间，确保岩屑的真实性和代表性。岩屑取样时间=钻达时间+迟到时间。3、钻时录井记录井深、进尺、纯钻进时间、放空井段等。4、钻井参数录井要求记录钻压、转速、悬重、钻具组合、入井钻头、泵量、泵压等。5、钻井液录井每8小时测定一次钻井液性能，必要时加密测定，并记录。记录钻井液入井、出口温度，每50m测量一次，必要时加密测量。记录发生井漏的井深、层位、漏失量、

38、漏速、处理井漏措施及井漏原因。记录发生井涌、井喷的井深、层位、涌水量、涌速、处理井涌措施及井涌原因。6、钻井记录要求钻进中应记录卡钻、井塌、顿钻、跳钻、蹩钻、坍塌、掉块、钻效改变等的井深、时间、原因及处理措施、结果等。钻遇含气层时应进展气测录井。记录发生逸气的井深、层位及逸气原因等。地层压力异常地层钻进时，必要时进展压力录井。总之开展岩屑录井、钻井液录井及钻时录井，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。五、地热钻井冲洗液介质一般要求地热钻井应合理使用冲洗液, 盖层可根据地层情况采用

39、不同比重、粘度、失水率的泥浆作为冲洗液, 钻遇热储层后宜采用清水或无固相稀泥浆作为冲洗液。考虑热储层的压力条件，尽量采用近平衡钻进，以防堵塞和污染热储层。六、孔斜的要求除专门设计的定向井外, 地热钻井应保持垂直, 以降低井内事故和井壁管受磨损，在取芯和换钻头时必须进展孔斜测量。相应深度的井斜控制为：300m深度内开采井泵室段不大于1度；1 000m内不大于3度；2 000m内不大于7度，2 000m以上终孔不大于10度。井深误差 1/1 000。七、地热井测井地热测井是划分地层构造的重要手段，着重解决热储层段划分及主要含水层段位置，据此确定地热井身构造。获取不同层位的孔隙率，渗透率、含水率、含

40、泥量、岩石密度及井内地温变化曲线等数据。因此，地热钻井过程中在下管前和完钻后, 必须进展地球物理测井, 不得漏测井段。否则不予野外验收。1、测井的主要任务地热测井任务与石油测井 根本一致，包括：测井地层比照、油气水解释、测井地层层序分析、测井岩性分析、测井沉积相分析、测井储层特征及其参数研究、测井构造特征分析及地应力研究、测井与地震结合的储层横向预测等。地热测井对储层的参数研究相对石油测井少些。2、测井前要到达以下要求：1测井前必须采用钻具和钻头通孔，防止测井探头遇阻和遇卡。2通孔至井底后开泵循环，使井内钻井液性能指标上下保持稳定和一致。3不允许井内有过高的固相含量和沉淀。4测井探头和电缆在起

41、下过程中要缓慢匀速，防止产生抽吸作用。5注意井内液面变化，当井内液面下降时必须回灌泥浆，保持井内压力相对平衡。3、测井的工程1测井工程应包括: 井经、井斜、井温、放射性、视电阻率、固井声幅、侧向测井、补偿声波速度、微电极、自然电位、微梯度、泥浆电阻率、矿化度测井等项； 钻遇热储层顶、底板及终孔时, 应进展连续测温, 测温前停钻时间不少于24h。严重漏失井段测温的停钻时间应适当延长。2通过测井计算获得的热储及盖层的物理、水理性质，如渗透率、孔隙度、含泥量等。4、测井应提交的资料1综合测井曲线。2测井综合解释。定量解释各地层厚度、埋藏深度、地层视电阻率、含泥量、有效孔隙度、饱和度、地层水矿化度及穿

42、透率地层水矿化度及含水层渗透率，并用图表的形式表示。3提供井温成果数据表、井斜及方位数据表、井径变化数据表、固井质量即固井声幅解释结果等。4测井工作总结。八、地热井洗井洗井是地热井施工中的一个重要环节，在产能测试前一定做好洗井工作。钻井完工后，及时进展洗井，严禁滞留时间过长。1、洗井方法及技术要求：抽水试验前必须采用机械、化学方法进展充分洗井。洗井应针对地层特征、钻井深度、使用泥浆的性质及稠度采用不同的方法。一般采用空压机或空压机与大型水泵联合震荡洗井，在产水量较小的碳酸盐岩地层，如在空压机洗井效果欠佳的情况下，需进展地层压裂、酸化处理。2、洗井的效果检查洗井应依据热储渗透条件及埋深、孔内情况

43、，采用适宜的机械或化学方法去除孔内及热储层段井壁的泥浆、岩屑、岩粉等堵塞物, 到达流体中悬浮物含量小于1/200000重量比，流体产量与压力下降保持相对稳定前后对比变化小于10%。洗井比照次数必须三次以上，相邻两次比照其单位涌水量平均相对变化小于5且到达水清砂净，方可进展抽水试验。九、地热钻井的一些常用技术参数为了在地热钻井中承担单位更好的监视井队的施工质量，将地热钻探技术规程2011讨论稿中一些一般规定的参数摘录如下，同时也便于在设计编写、野外验收、成果报告编写与审查时查阅，个别数据或提法根据我区的实际情况作了适当的调整。1、常用地热井井身构造表211常用地热井井身构造钻进钻孔直径 mm下入

44、套管 mm一开444.5 (17 in)339.7 mm (13 in)二开311.1 (12 in)244.5 mm (9 in)三开215.9 (8 in)177.8 mm (7 in)四开152 (6 in)裸眼或下入过滤管注：1.一开：一口井从井深为零开场钻进，称第一次开钻，简称一开；2.二开：表层套管固井以后再开钻，称第二次开钻，简称二开；3.三开：技术套管固井以后再开钻，称第三次开钻，简称三开；假设技术套管有两层则以下钻进称为四开。4.地热完井的井径不宜小于152 mm6 in。2、钻进方法选择表212常用钻进方法选择一览表选 用 方 法适 用 范 围优 点取芯钻进普通硬质合金钻进

45、第四系松软地层及致密、完整可钻性6级以下基岩。钻头加工容易，成本较低。钻进中操作简便，容易掌握。针状硬质合金钻进硬且研磨性强、裂隙发育，可钻性6级8级的岩层。钻进过程中针状合金胎块不断磨损，而出露的针状合金切削刃面积不变，为自磨式钻头。金刚石复合片钻进软至中硬可钻性4级8级岩层。钻速高、钻头寿命长、取芯率高、所需钻压小、孔斜小、钻孔质量高。金刚石钻进孕镶金刚石钻头适用于可钻性5级12级岩层；天然表镶金刚石钻头适用于可钻性4级10级岩层。钻进效率高，钻孔质量高，劳动强度低，钻探成本较低。液动冲击回转钻进硬质合金冲击回转钻进适用于可钻性5级6级和局部7级的岩层；金刚石冲击回转钻进适用于可钻性6级1

46、2级坚硬致密地层。提高钻进效率，减轻岩芯堵塞，缓解硬岩中钻头“打滑问题。潜孔锤钻进全面钻进冲击钻进钢丝绳冲击钻进第四系砂土、漂砾、卵砾石层及风化破碎基岩，大口径一般200mm以上，钻孔深度一般不超过300m。设备、钻具简单，成本低，在砂土、卵砾石层浅孔钻进有良好效果。冲击反循环钻进刮刀钻头钻进第四系松软地层及中硬以下较致密、完整基岩钻进，不适用卵砾石层及破碎地层。钻头加工容易，成本较低。牙轮钻进第四系松软地层及完整、破碎、致密、研磨性岩石及卵砾石层，常用于不取芯钻进。适用范围广、效率高，尤其在卵砾石及破碎地层钻进较其他回转钻进效果更好。PDC钻头钻进软至中硬岩层PDC钻头采用低钻压、高转速获得

47、较高的钻速，可与螺杆钻具、涡轮钻具配合应用。气动潜孔锤正反循环钻进基岩及第四系胶结、半胶结地层和卵、砾石层钻进。尤其适用于缺水或供水困难地区。具有冲击和回转双重碎岩作用，孔底岩石受压小、钻效高，且不污染含水层、成井后洗井容易。气动潜孔锤跟管钻进含有漂石、卵砾石不稳定第四系覆盖层，厚度一般50m。以潜孔锤破碎岩石，钻头超前钻进，套管随后紧跟，对易坍塌的卵砾石地层极为有效。气举反循环钻进第四系砂土、砂粒层以及各类稳定性较好的基岩钻进，孔深10 m后使用，超过50 m后效果更佳，从理论上没有钻进深度限止。须保证充足施工用水。钻井液上返速度快、洗孔彻底，孔内干净，钻进效率高，成井后洗井容易，对含水层没

48、有淤塞作用。泵吸反循环钻进第四系地层浅孔、大口径孔钻进， 一般孔深100 m，须保证充足的施工用水，砾径超过钻杆内径的卵石层不宜使用此方法钻进。钻井液上返速度快、洗孔彻底，钻效高，钻进安全，成本低。液动冲击回转钻进坚硬岩层钻进，常规钻孔口径。具有冲击和回转双重碎岩作用；可以使用泥浆护孔，不受水位限制，能在深孔钻进。泡沫钻进地层自稳性较好的热储层、漏失地层、高温地层钻进。特别适用于地层较硬、高温、低压及漏失同时存在的地层。泡沫适宜在缺水地区、寒冻地区施工。喷射钻井对机泵条件要求较高，泵压不宜低于13MPa。能有效抑制泥页岩地层糊钻、泥包钻头。能大幅度提高软-中硬地层钻井效率。扩孔钻进合金钻头扩孔

49、钻进黏土、砂土层、卵砾石。同合金刮刀钻头全面钻进。牙轮钻头扩孔钻进砂土层、砾、卵、漂石地层及基岩地层。同牙轮钻头全面钻进。潜孔锤扩孔钻进基岩地层同潜孔锤正循环全面钻进3、钻具组合的一般要求表213钻具组合规格表钻头直径 mm钻 具 组 合444.5钻头+203mm钻铤+177.8mm钻铤+127mm钻杆。311.1钻头+203mm钻铤+177.8mm钻铤+127mm钻杆；或钻头+177.8mm钻铤+159或146mm钻铤+127mm钻杆。241.3钻头+165mm或177.8mm钻铤+159或146mm钻铤+127mm钻杆；或钻头+159或146mm钻铤+127mm钻杆+88.9mm钻杆。21

50、5.9钻头+159或146mm钻铤+127mm钻杆+88.9mm钻杆。152.4钻头+121mm钻铤+88.9mm钻杆。4、钻进参数选择1钻压到达所钻岩石的破碎强度值为宜，并结合设备能力和钻具强度等安全因素合理选择。按钻头直径单位长度所需压力计算，在中硬以上较硬岩层中钻进宜采用3 kN/cm4kN/cm，在中硬以下较软地层中钻进可采用1 kN/cm3kN/cm。2钻头外缘回转线速度以0.8m/s1.5m/s为宜，遇卵砾石层或严重破碎地层可降低到0.6m/s；地层完整、硬度较低、钻孔较浅、用常规口径钻进的转速为70 r/min200r/min，大口径为30 r/min60r/min。3泵量以满足

51、钻井液上返速度0.1m/s0.5m/s为宜，条件允许时取大值。4钻头接触井底后，在低钻压、低转速下钻压10 KN30KN，转速60r/min跑合0.5h以上，造好井底形状后，方可逐步提高钻压和转速。5应以钻头生产厂家推荐的钻压与转速的乘积为约束条件，不能同时使用最高钻压和最高转速。5、取芯钻头选择取心钻头可下表214选择。表214取心钻头及适应性钻头类型适应性硬质合金取心钻头适用于软到中硬地层或胶结好的中硬至硬地层取心。牙轮取心钻头适用于均质的中硬至硬地层取心。人造金刚石聚晶块取心钻头适用于地层软硬变化频繁的井段取心。表镶金刚石取心钻头适用于均质的中硬至硬地层取心。孕镶金刚石取心钻头适用于硬至

52、极硬地层取心。复合片PDC取心钻头适用于软到中硬地层取心。三角聚晶取心钻头适用于中硬到硬地层取心，能在PDC取心钻头与表镶金刚石取心钻头效果不理想的交界区域获得较好效果。注：各类取心钻头直径一般有75mm、76mm 、91mm、96mm 、110mm、122mm 、130mm、149mm、150mm、152mm、200mm、216mm、250mm、311mm等，可根据需要选用或设计、制造其它外径的取心钻头。6、冲洗介质1冲洗介质类型 冲洗介质类型与适用性见表表215。表215冲洗介质类型与适用性一览表冲洗介质类型适用性液体清水适于钻进完整、孔壁稳定地层。细分散泥浆适于表层钻进、孔壁较稳定地层钻

53、进。粗分散泥浆钙处理泥浆具有较好的抗盐、钙污染能力及对泥页岩水化具有较强抑制作用。钻进芒硝、石膏层宜用石膏泥浆。盐水泥浆适于钻进含盐NaCl、碱Na2CO3地层。钾基泥浆适于钻进水敏性地层。不分散低固相聚合物泥浆对地层适应性强，特别适于中硬地层钻进。无固相钻井液适于稳定地层和一般的水敏性地层钻进。抗高温泥浆适于钻进高温岩层。乳化泥浆适于钻进含油地层、易漏地层，或提高泥浆润滑性。加重泥浆井涌、井喷、水热爆炸时用于平衡钻进、压井。气体空气适于钻进各类较稳定地层及干蒸气气储层。气-液混合物雾化气空气钻进时钻遇湿地层，外表活性剂与水连同空气一同注入井内，以帮助岩屑分散。可用于钻进各类较稳定地层、干蒸气

54、气储层。气水混合物可用于钻进各类较稳定地层、漏失地层。分为清水+气正循环与气举反循环。气举反循环能有效保护热储层不被堵塞。泡沫可用于钻进各类较稳定地层、漏失地层、干蒸气气储层。充气泡沫泥浆将泡沫或空气随同钻井液注入井内，减轻孔底循环压力，减小孔底压持。可用于钻进各类较稳定地层、漏失地层。雾化泥浆可用于钻进各类较稳定地层、漏失地层。2常规钻进冲洗液介质性能指标常规钻进不同地层适用的冲洗介质性能指标可参见表216和表218。表216常规冲洗介质性能指标岩层性质冲洗介质类型钻井液性能指标密度g/cm3粘度s滤失量ml/30minpH值含砂量%孔壁稳定的粘性土层、基岩层清水、细分散泥浆或无固相钻井液1

55、.01.081525泥浆滤失量小于23泥浆PH值810小于4砂土层及粉、细、中、粗砂层细分散泥浆1.081.151630小于20810小于10卵砾石、漂石层细分散泥浆1.151.23060小于20810小于8流砂、涌水地层、坍塌掉块地层加重泥浆1.21.72580小于15810小于8水敏地层钾基泥浆、聚合物泥浆1.081.220-30小于10811小于4漏失岩层堵漏泥浆1.031.0820-30小于15811小于8泡沫泥浆小于1基浆20-30基浆小于15811小于4表217常规冲洗介质性能指标岩层性质冲洗介质类型空气与气-水混合物密度kg/m3上返速度m/s空气体积比%备注基岩层、孔壁较稳定的粘性土层空气1.291525100%无水、干孔雾化气1.82.3152599.95%潮湿地层、捕尘泡沫51099.5%孔壁较稳定地层、漏失地层气水混合物100以上1080%左右漏失地层、热储层7、直井井底水平位移 一般直井井底水平位移应符合表218要求。对有特殊要求的井，要在设计中说明，以设计要求为准。表218