摘要: 科學(xué)勘查和評價(jià)地?zé)豳Y源是合理規(guī)劃和開發(fā)地?zé)豳Y源的基礎(chǔ)，沒有開展勘查和評價(jià)工作就投入開采的地?zé)崽?，必然會產(chǎn)生開采盲目和管理混亂的問題。本文就作者實(shí)際工作的感受，淺談地?zé)豳Y源的勘查、計(jì)算和評價(jià)，與同行討論,希望以此有利于我國地?zé)豳Y源勘查和評價(jià)方法的統(tǒng)一和提高。

　　關(guān)鍵詞：地?zé)豳Y源、勘查、計(jì)算、評價(jià)

　　科學(xué)勘查和評價(jià)地?zé)豳Y源是合理規(guī)劃和開發(fā)地?zé)豳Y源的基礎(chǔ)，沒有開展勘查和評價(jià)工作就投入開采的地?zé)崽铮厝粫a(chǎn)生開采盲目和管理混亂的問題。我國較大規(guī)模的開展地?zé)豳Y源的勘查和開發(fā)，始于20世紀(jì)70年代。早期的地?zé)峥辈楣ぷ骰窘?jīng)歷了普查、詳查、勘探、開發(fā)和商業(yè)開發(fā)五個階段，走了一條較科學(xué)的發(fā)展道路（如天津、北京的部分地區(qū)）。為全國地?zé)豳Y源的勘查評價(jià)工作樹立了良好的榜樣。近十幾年來隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，地?zé)豳Y源的開發(fā)利用迅速形成高潮。許多地區(qū)只開展了地?zé)崞詹楣ぷ髦螅氵M(jìn)入了商業(yè)開發(fā)階段，有的地區(qū)甚至沒有進(jìn)行任何正規(guī)的地?zé)峥辈楣ぷ鳎椭苯舆M(jìn)入商業(yè)開發(fā)階段，經(jīng)過一段開發(fā)后，出現(xiàn)許多開發(fā)和管理上的問題，這時會回過頭再進(jìn)行普查或詳查工作，核實(shí)地?zé)豳Y源量，制定地?zé)豳Y源開發(fā)利用規(guī)劃。這種地?zé)峥辈椋m起步過晚，但可以充分利用商業(yè)開發(fā)資料，降低地?zé)峥辈橥顿Y。以上兩種地?zé)峥辈殡A段的模式，各有利弊，也是社會發(fā)展的必然產(chǎn)物。近年來國內(nèi)地?zé)豳Y源勘查和評價(jià)方法也各不相同。筆者就自己實(shí)際工作的感受，淺談地?zé)豳Y源的勘查、計(jì)算和評價(jià)，與同行討論，希望有利地?zé)豳Y源勘查和評價(jià)方法的統(tǒng)一和提高。

　　1 地?zé)豳Y源的勘查方法

　　1.1 區(qū)域地質(zhì)資料的搜集和分析

　　地?zé)豳Y源的埋藏分布大多與區(qū)域構(gòu)造斷裂，基底埋藏分布，深部地層巖性等密切相關(guān)，廣泛搜集區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造資料及已有石油，煤炭的勘查資料，是開展地?zé)峥辈榈?工作，進(jìn)而確定地?zé)峥辈閰^(qū)所處地質(zhì)構(gòu)造部位，基底埋藏特征、地層巖性特征、地?zé)崴畠Υ婧瓦\(yùn)移特征等，為地?zé)峥辈樘峁┗A(chǔ)地質(zhì)條件。

　　1.2 航衛(wèi)片解譯

　　航衛(wèi)片的解譯可以判斷地?zé)峥辈閰^(qū)地質(zhì)構(gòu)造基本輪廊及隱伏構(gòu)造；可以顯示泉群和地?zé)嵋绯鰩恢?，地面水熱蝕變帶的分布，熱紅外解譯可判斷地表異常分布等。在勘查面積較大，已有地質(zhì)資料較少地區(qū)，該方法可提供較多的地?zé)岬刭|(zhì)信息。

　　1.3 地?zé)岬刭|(zhì)調(diào)查

　　應(yīng)在已有的區(qū)域地質(zhì)資料和航衛(wèi)片解譯資料基礎(chǔ)上進(jìn)行，實(shí)地驗(yàn)證航衛(wèi)片解譯的重點(diǎn)問題，尋找地質(zhì)露頭，觀察地?zé)崽锏牡貙蛹皫r性特征，地質(zhì)構(gòu)造、巖漿活動與新構(gòu)造運(yùn)動情況，分析地?zé)峥辈閰^(qū)地?zé)嵝纬傻牡刭|(zhì)構(gòu)造背景。  調(diào)查勘查區(qū)地表熱異常分布特征及與構(gòu)造的關(guān)系。

　　調(diào)查勘查區(qū)溫泉出露及分布特征、泉水溫度及流量變化特征及開發(fā)利用歷史，調(diào)查勘查區(qū)內(nèi)已有地?zé)峋疁?、水量、開采層段及地層巖性特征，地?zé)崴_發(fā)利用及動態(tài)變化特征。 對不同精度和工作目的的地?zé)岬刭|(zhì)調(diào)查，其工作內(nèi)容可以有所側(cè)重。

　　1.4 地球化學(xué)調(diào)查

　　對土壤中砷、汞、銻的探測，可以幫助判定深部隱伏斷裂的展布情況。地?zé)峋畮r芯中水熱蝕變礦物鑒定分析可以推斷地?zé)峄顒犹卣骷捌溲莼瘹v史。

　　對地?zé)崴蟹?、二氧化硅、硼等組份的測定，可以幫助確定地?zé)岙惓７植挤秶?/p>

　　測定代表性地?zé)崴?，常溫帶地下水、地表水、大氣降水中穩(wěn)定性同位素和放射性同位素，可以推斷地?zé)崃黧w的成因與年齡。

　　1.5 地球物理勘查

　　采用地溫測量可以圈定地?zé)岙惓^(qū)，分析熱儲空間分布特征。

　　在較大的地?zé)峥辈閰^(qū)可以采用重力法確定勘查區(qū)基底起伏及斷裂構(gòu)造的空間展布。利用磁法確定火山巖體的分布及蝕變帶位置。  可控源音頻大地電磁測深及氡氣測量等方法可以判定斷裂構(gòu)造展布特征及地層富水情況。

　　利用地震探測可以較準(zhǔn)確的判定構(gòu)造斷裂展布特征及產(chǎn)狀，測試地層波速為熱儲層段劃分提供信息。

　　地球物理勘查工作是間接探測方法，信息解譯有多解性。開展工作時應(yīng)設(shè)計(jì)出合理的方法組合，盡量用較小的投入獲取較多的地?zé)岬刭|(zhì)信息，以便去粗取精，去偽存真，例如：應(yīng)先在較大范圍內(nèi)采用氡氣測量，初步圈定構(gòu)造斷裂的大概位置，再有針對性的布置部分人工地震探測剖面，以便較準(zhǔn)確判定斷裂展布、產(chǎn)狀和地層結(jié)構(gòu)，后選擇布井有利部位，開展少量音頻大地電磁測深點(diǎn)判定富水情況。

　　1.6 地?zé)徙@探

　　地?zé)徙@探是地?zé)峥辈橹兄庇^、準(zhǔn)確有效的方法，但因投資較大，工作量受到限制，因此地?zé)徙@孔施工前要綜合分析所有相關(guān)資料，精心編制地?zé)徙@孔地質(zhì)工作設(shè)計(jì)和鉆探施工設(shè)計(jì)，鉆探過程中應(yīng)盡量開展各種樣品采集和各種測試、試驗(yàn)工作，獲取多的地?zé)岬刭|(zhì)信息。

　　(1) 開展巖屑錄井及鉆時錄井，觀察沖洗液溫度變化及漏失變化，詳細(xì)記錄鉆井過程中的漏水，井噴、涌沙、逸氣、掉塊、塌孔、縮徑等現(xiàn)象及出現(xiàn)時的井深和層位，進(jìn)而分析熱儲特征及地?zé)崴x存部位。

　　(2) 在熱儲層段采集代表性巖芯，觀察巖性特征，判定巖石名稱、測試其孔隙度、密度及滲透率、比熱、熱導(dǎo)率等量并與測井資料比較。還可做部分放射性含量、古地磁同位素年齡測試、判定地?zé)崽锏刭|(zhì)歷史及區(qū)域熱異常背景。

　　(3) 開展綜合物探測井，著重解決熱儲層段劃分及主要含水層段位置，獲取不同層位的孔隙率，滲透率、含水率、巖石密度等數(shù)據(jù)，獲取井內(nèi)地溫變化曲線，井溫測量應(yīng)在停鉆24小時以后，并應(yīng)測兩條溫度曲線，兩條測溫曲線溫差應(yīng)在允許范圍。

　　(4) 按穩(wěn)定流及非穩(wěn)定要求進(jìn)行抽、放水試驗(yàn)，觀察水溫、水量、水位變化特征，為地?zé)崴Y源評價(jià)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

　　(5) 采集地?zé)崴畼悠?，有氣體逸出，及中高溫地?zé)崴畱?yīng)采集氣樣。水樣應(yīng)進(jìn)行全分析，穩(wěn)定性同位素、放射性同位素及醫(yī)療熱礦水的微量元素分析，氣體分析應(yīng)盡量做H2S、CO2、O2、CO、NH4、CH4、He、Ar等。

　　(6) 地?zé)峋你@進(jìn)技術(shù)和成井工藝，包括沖洗液技術(shù)、測井要求、井斜、終孔口徑、泵室段的確定均應(yīng)滿足勘探鉆孔的目的要求。 1.7 動態(tài)監(jiān)測  動態(tài)監(jiān)測應(yīng)貫穿地?zé)豳Y源勘查開采的全過程，擬投入勘查開發(fā)的地?zé)崽飸?yīng)對每一個勘探孔及地?zé)衢_采井均進(jìn)行水位、水量、水溫、水質(zhì)的動態(tài)監(jiān)測，以便掌握地?zé)豳Y源的天然動態(tài)與開采動態(tài)。對已開發(fā)的地?zé)崽镆欢ū３謩討B(tài)監(jiān)測的連續(xù)性和合理性，以便為地?zé)豳Y源計(jì)算與評價(jià)、地?zé)崽锕芾砼c地?zé)崽镩_發(fā)有關(guān)的環(huán)境地質(zhì)問題提供實(shí)際資料。

　　2 我國地?zé)豳Y源勘查特征及存在問題

　　2.1 區(qū)域地?zé)岬刭|(zhì)背景資料豐富

　　地?zé)豳Y源勘查的首要問題便是解決地?zé)崽锼诘膮^(qū)域地質(zhì)構(gòu)造背景。建國以來，地礦系統(tǒng)、石油系統(tǒng)、煤炭系統(tǒng)等單位均開展過不同精度、不同目的的地質(zhì)勘查工作，這些工作成果資料的二次開發(fā)利用基本可滿足地?zé)豳Y源勘查地質(zhì)背景資料的需要，大大減少了初期地?zé)豳Y源勘查的投資。

　　2.2 商業(yè)開發(fā)熱潮促進(jìn)地?zé)豳Y源勘查

　　地?zé)豳Y源開發(fā)利用上的特點(diǎn)和優(yōu)勢，使其商業(yè)開發(fā)熱潮迅速發(fā)展，并遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了我國目前的地?zé)豳Y源勘查速度，商業(yè)開發(fā)所積累的地?zé)岬刭|(zhì)資料和發(fā)現(xiàn)的問題，在一定程度上補(bǔ)充了地?zé)豳Y源勘查的不足，促進(jìn)了地?zé)豳Y源勘查速度，減少了地?zé)豳Y源勘查的投入。

　　2.3 探采結(jié)合為地?zé)峥辈榈闹饕Ｊ?/p>

　　目前我國的地?zé)峥辈榫鶠樘讲山Y(jié)合的模式，減少了勘查資金投入，有利于勘查工作落實(shí)。但已無法按正規(guī)的普查、詳查、勘探、開發(fā)的模式進(jìn)行勘查工作，各地應(yīng)因地置宜，根據(jù)當(dāng)?shù)亻_發(fā)利用現(xiàn)狀及已掌握地?zé)岬刭|(zhì)資料的實(shí)際情況，設(shè)定勘查階段進(jìn)行相應(yīng)程度地?zé)豳Y源計(jì)算和評價(jià)工作。

　　2.4 勘查工作滯后對地?zé)衢_發(fā)的不良影響

　　我國大部份地?zé)衢_發(fā)區(qū)沒有或很少開展正規(guī)的地?zé)峥辈楣ぷ鳎虡I(yè)開發(fā)的地?zé)峋紫纫獫M足其商業(yè)目的，可獲取的地?zé)岬刭|(zhì)資料受到很大的限制。因此，*使用商業(yè)開發(fā)的地?zé)豳Y料，往往會影響地?zé)峥辈榫?，影響對地?zé)峥辈閰^(qū)地?zé)豳Y源的認(rèn)識和評價(jià)，使地?zé)豳Y源的開發(fā)存在一定的盲目性，使地?zé)豳Y源開發(fā)的管理出現(xiàn)混亂。

　　2.5 已有的勘查規(guī)范需補(bǔ)充和修改

　　1989年發(fā)布的《地?zé)豳Y源勘察規(guī)范》在推動地?zé)峥辈楣ぷ魃掀鹆酥匾饔?。但近十幾年來，不論是對地?zé)豳Y源的認(rèn)識還是勘查技術(shù)方法、鉆探技術(shù)方法都有較大變化，比如熱泵技術(shù)已大大降低了水中可提取熱能的溫度，鉆探技術(shù)的提高使大于2000m的深井鉆探很容易完成等，故修改和完善地?zé)峥辈橐?guī)范十分必要。

　　3 地?zé)豳Y源計(jì)算方法

　　前地礦部1985年曾發(fā)布了《地?zé)豳Y源評價(jià)方法》（DC40—85），早期較正規(guī)的地?zé)豳Y源勘查項(xiàng)目基本執(zhí)行了“DZ40—85”規(guī)定的方法，采用熱儲法計(jì)算地下熱能，按回采率計(jì)算可采資源量，地?zé)崴Y源量的確定，主要借用淺部地下水穩(wěn)定流和非穩(wěn)定流計(jì)算方法，計(jì)算結(jié)果往往同實(shí)際出入較大。近些年來各地根據(jù)自己的實(shí)際情況選用了不同的地?zé)豳Y源計(jì)算方法，但均包括地?zé)崮艿挠?jì)算和地?zé)崴挠?jì)算，兩者的資源量又都包括儲存資源量和可采資源量。

　　3.1 地?zé)崮苜Y源量計(jì)算

　　3.1.1 地?zé)崮軆Υ媪康挠?jì)算

　　按前地礦部發(fā)布的“DZ40—85”規(guī)范中規(guī)定地?zé)崮軆Υ媪坑?jì)算采用熱儲法，計(jì)算公式：

　　Qr=C A d(tr-to)

　　C=ρrCr(1-φ)ρwCwφ

　　該公式考慮了熱儲層中巖石儲存的熱能，也考慮了地?zé)崴袃Υ娴臒崮埽碚撋显摴绞呛侠砜尚械?，關(guān)鍵是獲取較準(zhǔn)確的計(jì)算參數(shù)。

　　式中：

　　d——熱儲層厚度，應(yīng)利用鉆孔直接資料，考慮地?zé)崽飪?nèi)熱儲厚度變化特征取平均值或分區(qū)給出。

　　φ——巖石孔隙率，應(yīng)綜合考慮物探鉆井的實(shí)測數(shù)據(jù)及巖芯實(shí)驗(yàn)室的測試數(shù)據(jù)。

　　tr——熱儲平均溫度，應(yīng)盡量選用井溫測量的實(shí)測數(shù)據(jù)。

　　to——基準(zhǔn)溫度，應(yīng)選用熱泵技術(shù)可達(dá)到的低溫度。

　　ρrCr——巖石的密度和比熱，應(yīng)綜合考慮物探測井和巖樣實(shí)驗(yàn)室測試結(jié)果。

　　ρwCw——為水的密度和比熱。

　　只要參數(shù)給出合理，其計(jì)算結(jié)果應(yīng)該可信，并具有較強(qiáng)的區(qū)域可比性。

　　3.1.2 地?zé)崮芸刹少Y源量的計(jì)算

　　地?zé)崮芸刹少Y源量受控的因素很多，如熱儲類型、熱儲埋深、熱儲壓力、熱儲巖性特征等，受控因素不同，地?zé)峥刹少Y源量就會不同。地?zé)豳Y源開發(fā)利用技術(shù)的提高也可改變地?zé)峥刹少Y源量。如提水設(shè)備能力的提高、換熱能力的提高，都可增大地?zé)豳Y源可采量，而地?zé)豳Y源開發(fā)利用可能產(chǎn)生的環(huán)境和地質(zhì)災(zāi)害問題有可能在一定程度控制地?zé)崮艿目刹少Y源量?？梢姷?zé)峥刹少Y源量是一個受控因素很多、可變程度較大的量，不應(yīng)規(guī)定一個統(tǒng)一和固定的參數(shù)計(jì)算，地?zé)峥刹少Y源量應(yīng)因地而異，因時而異。各地?zé)崽飺?jù)不同的地?zé)岬刭|(zhì)條件，不同開發(fā)利用目的，開發(fā)利用技術(shù)水平及開采后可能帶來的環(huán)境地質(zhì)問題和災(zāi)害地質(zhì)問題來確定可采資源量。尤其重要的是當(dāng)?shù)氐責(zé)崴辉试S的大下降幅度和回灌工程能實(shí)現(xiàn)的大回灌量，是地?zé)峥刹少Y源量計(jì)算的主要依據(jù)。

　　3.2 地?zé)崴Y源計(jì)算

　　地?zé)豳Y源的埋藏通常較深，均需通過一定的流體，把熱能從地下帶上來，地下水是地?zé)崮芎玫妮d體，因此，在計(jì)算地?zé)豳Y源時必須計(jì)算地?zé)崴馁Y源量。地?zé)崴c淺部地下水有著相似的儲存特征和水動力特征，因此可借鑒地下水資源計(jì)算方法來計(jì)算地?zé)崴Y源。

　　3.2.1.地?zé)崴畠Υ媪康挠?jì)算

　　建議采用靜儲量法，計(jì)算公式

　　Q總=M·A·φ+μ·△h·A

　　該公式考慮了熱儲層段內(nèi)地?zé)崴捏w積存儲量和彈性存儲量，該公式中地?zé)崽锩娣eA，熱儲層厚度M和孔隙度可按鉆探、測井、實(shí)驗(yàn)室測試資料獲取，△h為熱儲層頂板算起的水頭高度，μ為彈性釋水系數(shù)，其計(jì)算公式為：

　　μ=ρwφCM

　　式中:

　　C——熱儲層中含水巖組總壓縮系數(shù)（1/Pa）

　　該計(jì)算方法理論上是合理的，同時應(yīng)有較強(qiáng)的區(qū)域可比性，公式中的彈性釋水系數(shù)應(yīng)該與熱儲層中各含水段的可壓縮性能有關(guān)，不同含水巖組承受壓力降低時能釋放出的水量也是不同的。深部地下熱水承受的壓力要比淺部地下水大的多，其彈性釋放量也應(yīng)較淺部地下水大。該參數(shù)的獲取方法及其較全面的物理含意有待進(jìn)一步研究探索。

　　3.2.2 地?zé)崴刹少Y源量計(jì)算

　　地?zé)崴刹少Y源量與地?zé)崮芸刹闪恳粯?，是一個受控因素很高，可變性極大的量，同時也是地?zé)豳Y源計(jì)算中非常重要的量。因?yàn)樗强衫玫責(zé)崮艿妮d體，目前可采用傳統(tǒng)的的地下水資源計(jì)算方法。

　　(1) 解析解法

　　首先將地?zé)崽飪?nèi)熱儲層段進(jìn)行概化，使其基本符合該地下水非穩(wěn)定流計(jì)算的要求。一般采用泰斯公式，給出開采量和開采時間，計(jì)算地?zé)崽飪?nèi)水位下降情況，控制合理水位降時的水量和時間便為地?zé)崽飪?nèi)熱水可采資源量和可采年限。

　　(2) 補(bǔ)給量計(jì)算法

　　首先將地?zé)崽飪?nèi)熱儲層概化，使其基本符合穩(wěn)定流計(jì)算要求，然后計(jì)算地?zé)崽飪?nèi)水位下降到一定程度可獲得的逕流補(bǔ)給量，將其視為地?zé)崴刹少Y源量，采用達(dá)西公式計(jì)算。該方法應(yīng)基本掌握地?zé)崴a(bǔ)排方向，可設(shè)立合理的逕流補(bǔ)給斷面。

　　(3) 類比法

　　與地?zé)岬刭|(zhì)條件相似的已采地?zé)崽镞M(jìn)行比擬，選取適當(dāng)?shù)谋壤禂?shù)，估算計(jì)算區(qū)地?zé)崴刹少Y源量。

　　(4) 動態(tài)分析法

　　利用已有的動態(tài)觀測資料，分析地?zé)衢_采區(qū)內(nèi)，地?zé)崴_采量與水位下降的關(guān)系，概略確定每下降1米的熱水可采量，進(jìn)而推測大可能降深時的地?zé)崴刹少Y源量及可采年限，以此做為地?zé)崽锏責(zé)豳Y源評價(jià)的依據(jù)。該方法適用于已開發(fā)利用的地?zé)崽?。該結(jié)果通常比較接近實(shí)際。

　　(5) 數(shù)值解法

　　在有動態(tài)監(jiān)測資料的地?zé)崽?，可?jù)各自不同的地?zé)岬刭|(zhì)條件選擇合適的數(shù)學(xué)模型，較準(zhǔn)確的計(jì)算和評價(jià)其地?zé)豳Y源，可據(jù)地?zé)崽飳﹂_采量的需要和變化，隨時預(yù)測其水位變化趨勢，進(jìn)而為地?zé)崽锏目茖W(xué)管理提供依據(jù)。

　　3.2.3 地?zé)豳Y源評價(jià)

　　地?zé)豳Y源的評價(jià)應(yīng)突出地?zé)崽锟沙掷m(xù)發(fā)展能力和地?zé)崽镩_發(fā)利用與周邊相應(yīng)環(huán)境問題的關(guān)系。 通過地?zé)崽镩_采動態(tài)分析可見，地?zé)豳Y源的儲存量很大，但可采資源量很少。在評價(jià)地?zé)豳Y源可持續(xù)發(fā)展能力時應(yīng)充分考慮到儲存量和可采資源量的轉(zhuǎn)化關(guān)系。如能實(shí)現(xiàn)地?zé)峋幕毓喙こ蹋瑒t會大大提高地?zé)崮艿目刹赡芰?，擴(kuò)大可采資源量，逐步使地?zé)崽镒呱峡沙掷m(xù)發(fā)展道路。 地?zé)豳Y源是清潔能源，但在開發(fā)利用過程中也會發(fā)生相應(yīng)的環(huán)境地質(zhì)和災(zāi)害地質(zhì)問題，如地?zé)崴胁糠钟卸驹氐牟缓侠砼欧攀欠駮Νh(huán)境造成直接或間接的物理或化學(xué)的危害，大量提取地下熱能，大量抽取地下熱水是否能誘發(fā)地震，是否會引起地面沉降及地裂縫等，在地?zé)豳Y源評價(jià)中均應(yīng)引起重視。

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