技术领域
[0001] 本
发明涉及地热资源技术领域,具体为一种基于计算机模拟技术的高效地热资源勘察方法。
背景技术
[0002] 地热资源是指贮存在地球内部的可再生
热能,一般集中分布在构造板
块边缘一带,起源于地球的熔融岩浆和
放射性物质的衰变,地热资源是一种十分宝贵的综合性矿产资源,其功能多,用途广,不仅是一种洁净的
能源资源,可供发电、采暖等利用,而且还是一种可供提取溴、碘、
硼砂、
钾盐和铵盐等工业原料的热卤
水资源和天然肥水资源,同时还是宝贵的医疗热矿水和饮用矿泉水资源以及生活供水水源。
[0003] 传统的地热资源勘察中,收集到的各种数据多依赖人
力计算分析,费时费力,而通过地热资源勘察的参数,完全可以得到一套公式模板进行计算机分析,省去大量的人力分析时间,
节点数据套入模板得到最终的分析结果,故而提出一种基于计算机模拟技术的高效地热资源勘察方法。
发明内容
[0004] (一)解决的技术问题
[0005] 针对
现有技术的不足,本发明提供了一种基于计算机模拟技术的高效地热资源勘察方法,具备省时省力等优点,解决了传统的地热资源勘察中,收集到的各种数据多依赖人力计算分析,费时费力的问题。
[0006] (二)技术方案
[0007] 为实现上述省时省力的目的,本发明提供如下技术方案:一种基于计算机模拟技术的高效地热资源勘察方法,包括以下步骤:
[0008] 1)地质测量,选择一区域,结合该区域以往石油勘查资料和地质调查资料,查明
地热田的
地层时代、岩性特征、地质构造和岩浆活动,地质测量图件比例尺区域性图件应选择1/10万-1/2.5万,地热田图件应选择1/5万-1/2.5万;
[0009] 2)地球化学调查,在地热资源勘查各阶段中都应进行地球化学调查,采取具有代表性的
地热流体、常温
地下水、地表水和大气降水等样品进行化验分析,对比分析它们与地热流体的关系,进行温标计算,推断深部热储
温度,测定稳定同位素和放射性同位素,推断地热流体的成因与年龄,地球化学调查比例尺应与地质测量比例尺一致;
[0010] 3)地球物理调查,在普查阶段进行地球物理调查,圈定
地热异常范围和热储体的空间分布,确定地热田的基底起伏及隐伏断裂的空间展布;如松辽盆地北部,该区主要为层状热储,勘查一般利用人工
地震法较准确的测定断裂
位置、产状和热储结构,利用磁大地
电流法确定地热田的热储位置和规模,地球物理调查比例尺应与地面测绘比例尺一致,对获得的物探资料,应结合地热地质条件、地热流体特征进行分析,提出综合解译成果,作为勘探井的布置依据;
[0011] 4)钻探,勘探井的设计、施工和勘探井内各种测试应满足查明地热地质条件,取得有代表性的计算参数和评价地热资源的需要,主要查明热储的压力、水位、温度、流量和地热流体
质量,勘探井应保持垂直,在100m深度内其井斜不应大于10,勘探井口径应满足取样
测井以及完井后安装抽水试验设备要求,探采结合井还应满足
生产井设计抽水量及
水泥固井及可能下入滤水管的要求,地质勘探井终井口径不小于91mm;
[0012] 5)实验分析,系统采取水、气、岩土等样品进行分析鉴定,获得热储的有关参数;
[0013] 6)计算机数据模拟,将步骤1-5得到的有效信息输入计算机,利用计算机的
数据处理能力及计算机图像、图形学基本
算法以及
可视化算法把大量的数据转换为静态或
动态图像或图形呈现在人们的面前,此外允许通过交互手段控制数据的
抽取和画面的显示,使隐含于数据之中不可见的现象转化为可见,得到地质剖面信息和存在的地热信息;
[0014] 7)动态监测,建立地热流体动态监测网,以掌握地热流体的天然动态和开采动态变化规律,对已开发的地热田应在已有观测点网的
基础上继续进行监测,以了解开采降落漏斗范围及其发展趋势,为研究地热田水位(压力)下降、地面沉降或地面塌陷等环境地质问题提供基础资料,观测井的布设以能控制地热储量动态为目的,普查阶段每个地热田建立控制性监测点1-2个,详查阶段每一热储建立1-2个,勘探阶段每一热储设立2-3个,监测内容包括:水位或压力、流量、温度及热流体化学成分,监测
频率根据不同动态类型而定,水位(压力)、温度、流量监测,一般每月2-3次,水质监测,一般每年1-2次。
[0015] 优选的,步骤4所述钻探,勘探井的设计、施工和勘探井内各种测试应满足查明地热地质条件,取得有代表性的计算参数和评价地热资源的需要,主要查明热储的压力、水位、温度、流量和地热流体质量,勘探井应保持垂直,在100m深度内其井斜不应大于10,勘探井口径应满足取样测井以及完井后安装抽水试验设备要求,探采结合井还应满足生产井设计抽水量及水泥固井及可能下入滤水管的要求,地质勘探井终井口径不小于91mm,每一热田应有1-2个勘探井要求全部取芯,探采结合井可间断取芯,但必须做好岩屑录井、钻时录井和
钻井液录井,岩芯采取与岩屑录井应满足划分地层、确定
破碎带、储层岩性和厚度等要求。
[0016] 优选的,步骤4所述钻探,勘探井的设计、施工和勘探井内各种测试应满足查明地热地质条件,取得有代表性的计算参数和评价地热资源的需要,主要查明热储的压力、水位、温度、流量和地热流体质量,勘探井应保持垂直,在100m深度内其井斜不应大于10,勘探井口径应满足取样测井以及完井后安装抽水试验设备要求,探采结合井还应满足生产井设计抽水量及水泥固井及可能下入滤水管的要求,地质勘探井终井口径不小于91mm,勘探井在钻进过程中和完井后必须进行地球物理测井,测井项目取决于地质需要,一般井段做井径、井斜、
电阻率、自然电位、自然伽玛、井温和井底温度等项目,完井后除做上述项目外,进行稳态井温测量,对中低温大型地热田还应做
密度、
声波、
中子和流量测井。
[0017] 优选的,步骤4所述钻探,勘探井的设计、施工和勘探井内各种测试应满足查明地热地质条件,取得有代表性的计算参数和评价地热资源的需要,主要查明热储的压力、水位、温度、流量和地热流体质量,勘探井应保持垂直,在100m深度内其井斜不应大于10,勘探井口径应满足取样测井以及完井后安装抽水试验设备要求,探采结合井还应满足生产井设计抽水量及水泥固井及可能下入滤水管的要求,地质勘探井终井口径不小于91mm,目的层井段,必须经常对泥浆槽液面及泥浆池中的泥浆量的变化进行观察,注意有否漏失,漏失量及速度、漏失前后泥浆性能的变化,详细记录钻进的涌水、井喷、漏水、涌砂、逸气、掉块、塌孔、缩径等现象的起止时间、井深、层位及采取的处理措施等,对井涌或井喷还应详细观察记录涌、喷量及高度,连续或间断的涌喷规律、涌喷前后的泥浆性能变化等,系统测定井口泥浆的温度变化,在钻入热储目的层段时应加密观测并做好记录,钻进过程中对蹩、跳钻、放空等情况应认真记录起止时间、井深、层位、蹩跳程度、钻时情况,做好地质方面的分析判断。
[0018] 优选的,步骤5所述实验分析,系统采取水、气、岩土等样品进行分析鉴定,获得热储的有关参数,地热流体化学成分应进行全分析、微量元素分析、放射性元素及总α总β放射性的分析,对
温泉和浅埋热储应视情况增加污染指标的分析,根据不同的利用目的增加其他分析项目,地热流体全分析各勘查阶段的勘探井全部取样,放射同位素详查阶段可取3-5个,勘探阶段5-7个。
[0019] (三)有益效果
[0020] 与现有技术相比,本发明提供了一种基于计算机模拟技术的高效地热资源勘察方法,具备以下有益效果:
[0021] 1、该基于计算机模拟技术的高效地热资源勘察方法,通过实验分析,系统采取水、气、岩土等样品进行分析鉴定,获得热储的有关参数,计算机数据模拟,将步骤1-5得到的有效信息输入计算机,利用计算机的数据处理能力及计算机图像、图形学基本算法以及可视化算法把大量的数据转换为静态或动态图像或图形呈现在人们的面前,此外允许通过交互手段控制数据的抽取和画面的显示,使隐含于数据之中不可见的现象转化为可见,得到地质剖面信息和存在的地热信息,计算机总结模板公式计算地热资源分布可以节省大量的人工分析时间,提高效率,节省人力。
[0022] 2、该基于计算机模拟技术的高效地热资源勘察方法,通过钻探,勘探井的设计、施工和勘探井内各种测试应满足查明地热地质条件,取得有代表性的计算参数和评价地热资源的需要,主要查明热储的压力、水位、温度、流量和地热流体质量,勘探井应保持垂直,在100m深度内其井斜不应大于10,勘探井口径应满足取样测井以及完井后安装抽水试验设备要求,探采结合井还应满足生产井设计抽水量及水泥固井及可能下入滤水管的要求,地质勘探井终井口径不小于91mm,实地钻探结合已有数据进行分析,使得分析结果更加可靠。
具体实施方式
[0023] 下面将结合本发明的
实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0024] 实施例:一种基于计算机模拟技术的高效地热资源勘察方法,包括以下步骤:
[0025] 1)地质测量,选择一区域,结合该区域以往石油勘查资料和地质调查资料,查明地热田的地层时代、岩性特征、地质构造和岩浆活动,地质测量图件比例尺区域性图件应选择1/10万-1/2.5万,地热田图件应选择1/5万-1/2.5万;
[0026] 2)地球化学调查,在地热资源勘查各阶段中都应进行地球化学调查,采取具有代表性的地热流体、常温地下水、地表水和大气降水等样品进行化验分析,对比分析它们与地热流体的关系,进行温标计算,推断深部热储温度,测定稳定同位素和放射性同位素,推断地热流体的成因与年龄,地球化学调查比例尺应与地质测量比例尺一致;
[0027] 3)地球物理调查,在普查阶段进行地球物理调查,圈定地热异常范围和热储体的空间分布,确定地热田的基底起伏及隐伏断裂的空间展布;如松辽盆地北部,该区主要为层状热储,勘查一般利用人工地震法较准确的测定断裂位置、产状和热储结构,利用磁大地电流法确定地热田的热储位置和规模,地球物理调查比例尺应与地面测绘比例尺一致,对获得的物探资料,应结合地热地质条件、地热流体特征进行分析,提出综合解译成果,作为勘探井的布置依据;
[0028] 4)钻探,勘探井的设计、施工和勘探井内各种测试应满足查明地热地质条件,取得有代表性的计算参数和评价地热资源的需要,主要查明热储的压力、水位、温度、流量和地热流体质量,勘探井应保持垂直,在100m深度内其井斜不应大于10,勘探井口径应满足取样测井以及完井后安装抽水试验设备要求,探采结合井还应满足生产井设计抽水量及水泥固井及可能下入滤水管的要求,地质勘探井终井口径不小于91mm;
[0029] 5)实验分析,系统采取水、气、岩土等样品进行分析鉴定,获得热储的有关参数;
[0030] 6)计算机数据模拟,将步骤1-5得到的有效信息输入计算机,利用计算机的数据处理能力及计算机图像、图形学基本算法以及可视化算法把大量的数据转换为静态或动态图像或图形呈现在人们的面前,此外允许通过交互手段控制数据的抽取和画面的显示,使隐含于数据之中不可见的现象转化为可见,得到地质剖面信息和存在的地热信息,建立勘查区地质模型,根据区内地质体数学特征,利用不同时代地层的分布及产状、顶
底板埋深、厚度及断裂产状特征等建立地质概念模型,并结合钻孔地质柱状图,各钻孔孔位通过GPS
定位系统进行严格定位,获取野外地理坐标信息,做成三维立体图,此项工作将现有的理论性的认识转化为可操作的可视化地质特征,GIS的可视化功能直观地展示了地质构造和各热储层的分布等信息,在此基础上对勘查区的热源、水源、热储层及盖层的各类信息数字化,建立空间立体热储数学模型,将各热储层信息进行量化,并分别进行计算各自地热资源量,采集各相关信息时,主要把各热储层的顶底板埋深、厚度、砂泥比、热储顶底板温度值(或热储平均温度值)、地热流体化学特征值、
地热水动态监测数据及渗透系数、导水系数及其它水文地质参数等进行量化,再对各项进行的数字
化成图,建立对应的
数据库和
数据库管理系统(DBMS),根据经纬度坐标自动在地图上生成各井点、动态监测点和测温点等点文件,并自动完成属性挂接,根据
地温梯度、断裂构造及各热储层的发育情况,结合钻孔分布,布置计算剖分点,并自动成图,然后在
叠加不同的图层分别读入各热储相关数据;
[0031] 7)动态监测,建立地热流体动态监测网,以掌握地热流体的天然动态和开采动态变化规律,对已开发的地热田应在已有观测点网的基础上继续进行监测,以了解开采降落漏斗范围及其发展趋势,为研究地热田水位(压力)下降、地面沉降或地面塌陷等环境地质问题提供基础资料,观测井的布设以能控制地热储量动态为目的,普查阶段每个地热田建立控制性监测点1-2个,详查阶段每一热储建立1-2个,勘探阶段每一热储设立2-3个,监测内容包括:水位或压力、流量、温度及热流体化学成分,监测频率根据不同动态类型而定,水位(压力)、温度、流量监测,一般每月2-3次,水质监测,一般每年1-2次。
[0032] 步骤4钻探,勘探井的设计、施工和勘探井内各种测试应满足查明地热地质条件,取得有代表性的计算参数和评价地热资源的需要,主要查明热储的压力、水位、温度、流量和地热流体质量,勘探井应保持垂直,在100m深度内其井斜不应大于10,勘探井口径应满足取样测井以及完井后安装抽水试验设备要求,探采结合井还应满足生产井设计抽水量及水泥固井及可能下入滤水管的要求,地质勘探井终井口径不小于91mm,每一热田应有1-2个勘探井要求全部取芯,探采结合井可间断取芯,但必须做好岩屑录井、钻时录井和钻井液录井,岩芯采取与岩屑录井应满足划分地层、确定破碎带、储层岩性和厚度等要求,步骤4钻探,勘探井的设计、施工和勘探井内各种测试应满足查明地热地质条件,取得有代表性的计算参数和评价地热资源的需要,主要查明热储的压力、水位、温度、流量和地热流体质量,勘探井应保持垂直,在100m深度内其井斜不应大于10,勘探井口径应满足取样测井以及完井后安装抽水试验设备要求,探采结合井还应满足生产井设计抽水量及水泥固井及可能下入滤水管的要求,地质勘探井终井口径不小于91mm,勘探井在钻进过程中和完井后必须进行地球物理测井,测井项目取决于地质需要,一般井段做井径、井斜、电阻率、自然电位、自然伽玛、井温和井底温度等项目,完井后除做上述项目外,进行稳态井温测量,对中低温大型地热田还应做密度、声波、中子和流量测井,步骤4钻探,勘探井的设计、施工和勘探井内各种测试应满足查明地热地质条件,取得有代表性的计算参数和评价地热资源的需要,主要查明热储的压力、水位、温度、流量和地热流体质量,勘探井应保持垂直,在100m深度内其井斜不应大于10,勘探井口径应满足取样测井以及完井后安装抽水试验设备要求,探采结合井还应满足生产井设计抽水量及水泥固井及可能下入滤水管的要求,地质勘探井终井口径不小于91mm,目的层井段,必须经常对泥浆槽液面及泥浆池中的泥浆量的变化进行观察,注意有否漏失,漏失量及速度、漏失前后泥浆性能的变化,详细记录钻进的涌水、井喷、漏水、涌砂、逸气、掉块、塌孔、缩径等现象的起止时间、井深、层位及采取的处理措施等,对井涌或井喷还应详细观察记录涌、喷量及高度,连续或间断的涌喷规律、涌喷前后的泥浆性能变化等,系统测定井口泥浆的温度变化,在钻入热储目的层段时应加密观测并做好记录,钻进过程中对蹩、跳钻、放空等情况应认真记录起止时间、井深、层位、蹩跳程度、钻时情况,做好地质方面的分析判断,步骤5实验分析,系统采取水、气、岩土等样品进行分析鉴定,获得热储的有关参数,地热流体化学成分应进行全分析、微量元素分析、放射性元素及总α总β放射性的分析,对温泉和浅埋热储应视情况增加污染指标的分析,根据不同的利用目的增加其他分析项目,地热流体全分析各勘查阶段的勘探井全部取样,放射同位素详查阶段可取3-5个,勘探阶段5-7个。
[0033] 本发明的有益效果是:该基于计算机模拟技术的高效地热资源勘察方法,该基于计算机模拟技术的高效地热资源勘察方法,通过实验分析,系统采取水、气、岩土等样品进行分析鉴定,获得热储的有关参数,计算机数据模拟,将步骤1-5得到的有效信息输入计算机,利用计算机的数据处理能力及计算机图像、图形学基本算法以及可视化算法把大量的数据转换为静态或动态图像或图形呈现在人们的面前,此外允许通过交互手段控制数据的抽取和画面的显示,使隐含于数据之中不可见的现象转化为可见,得到地质剖面信息和存在的地热信息,计算机总结模板公式计算地热资源分布可以节省大量的人工分析时间,提高效率,节省人力,通过钻探,勘探井的设计、施工和勘探井内各种测试应满足查明地热地质条件,取得有代表性的计算参数和评价地热资源的需要,主要查明热储的压力、水位、温度、流量和地热流体质量,勘探井应保持垂直,在100m深度内其井斜不应大于10,勘探井口径应满足取样测井以及完井后安装抽水试验设备要求,探采结合井还应满足生产井设计抽水量及水泥固井及可能下入滤水管的要求,地质勘探井终井口径不小于91mm,实地钻探结合已有数据进行分析,使得分析结果更加可靠,解决了传统的地热资源勘察中,收集到的各种数据多依赖人力计算分析,费时费力的问题。
[0034] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、
修改、替换和变型,本发明的范围由所附
权利要求及其等同物限定。