地热资源勘查方法及地热钻探施工技术探析

地热资源勘查方法及地热钻探施工技术探析

贾胜文

陕西工程勘察研究院有限公司  陕西省西安市  710068

摘要：地热资源，乃是地球深处蕴藏的可再生能源之一，蕴含着巨大的开发潜力和广阔的应用空间。随着全球能源结构的不断优化和环保意识的日益增强，地热资源的勘查与开发工作愈发受到社会各界的广泛关注。本文旨在深入剖析地热资源的勘查技术方法，并探讨地热钻探施工技术的实际应用，旨在为地热资源的科学开发与可持续利用提供坚实的理论依据和实践指导，推动地热产业健康发展。

关键词：地热资源；勘查方法；钻探施工技术

1 地热资源勘查及钻探的重要价值

地热资源勘查是地热开发的首要环节，具有至关重要的地位。通过勘查，我们可以深入了解地下热能的分布、储量、品质和可利用性，为后续的钻井开发提供精确的数据支撑。同时，勘查结果还可以帮助我们评估地热资源的开发潜力和经济价值，为投资者提供决策依据。地热资源作为一种可持续的清洁能源形式，具有很高的开发利用价值。利用地热能发电，其成本低、稳定性强，不会受到风、光、水等自然因素的影响，能够提供稳定、可靠的电力供应。此外，地热还可以广泛应用于农业温室暖房、民用暖气供应等领域，为社会带来实际的经济效益。地热资源勘查及钻探在环境保护方面也具有重要意义。利用地热能可以减少化石能源的使用，进而减少二氧化碳等温室气体的排放，有助于缓解全球气候变化的问题。

2 地热资源勘查方法

2.1 地表热流测量

地表热流测量，顾名思义，是通过在地表埋设专门的热流计来测量地表热流的大小。这种测量方式不仅直观，而且具有较高的准确性，能够为我们提供关于地下热能资源分布情况的宝贵信息。在实际操作中，热流计通常被埋设在地下一定深度，以确保能够准确捕捉到地热活动的真实情况。通过测量热流计所记录的温度变化，我们可以推算出地下热流的强度以及流向。这些数据进一步地帮助我们分析和预测地热资源的分布特征、资源量和开发利用潜力。值得注意的是，地表热流测量并不是一种孤立的勘探方法。它通常与其他地热勘探技术相结合，如地质勘查、地热物探和钻探等，共同构成一个完整的地热资源勘探体系。

2.2 地温场测量

地温场测量是地热资源勘探的一种重要手段，其原理是通过在不同深度埋设温度计来监测地下不同深度处的地温变化，进而推断地下热能资源的分布情况。这种方法的应用，不仅有助于我们更准确地掌握地下热能资源的储量和温度分布，而且为地热能的开发利用提供了重要的科学依据。在进行地温场测量时，首先需要选定合适的测量点。这些测量点通常位于地热资源丰富的地区，如火山岩区、沉积盆地等。然后，在选定的测量点处，按照一定的深度和间距，钻孔并埋设温度计。这些温度计通常采用高精度、高稳定性的设备，以确保测量结果的准确性和可靠性。随着地下深度的增加，地温场的分布情况也会发生变化。通过对比不同深度的温度数据，我们可以了解到地下热能资源的分布情况。

2.3 地震勘探

地震勘探，作为一种先进的探测技术，主要通过分析地震波在地下传播的特性，进而推断出地下地热资源的分布情况。当地震发生时，地震波会在地下岩石中传播，这些波在传播过程中会受到地下不同介质的影响，如密度、弹性模量等，从而产生不同的传播速度和波形。通过分析这些地震波的特性，我们可以了解地下岩石的结构和性质，进而推断出地热资源的赋存状态。在地震勘探过程中，科学家们会利用地震仪等专业设备记录地震波的传播情况。通过对这些数据进行处理和分析，我们可以获取到地下地热资源的分布范围、储量大小、温度高低等重要信息。这些信息对于地热资源的开发利用具有极其重要的指导意义。

3 地热钻探施工技术

3.1 前期准备

地质勘探是地热钻探施工前的重要一环。通过专业的地质勘探，我们可以了解地下的地质结构、地层分布、岩石性质等信息，进而推测地热资源的可能分布区域。在选择钻探地点时，我们需要综合考虑多种因素。例如，地质条件是否稳定、地热资源是否丰富、交通便利程度等。只有综合评估这些因素，才能选择出最适合钻探的地点。同时，我们还需要对钻探地点进行详细的现场调查，包括地形地貌、气候环境等，以确保钻探施工的安全和顺利进行。制定详细的钻探计划也是前期准备工作的重要组成部分。这包括确定钻井的深度、直径、钻探设备的选择等。钻井的深度和直径应根据地热资源的分布情况来确定，以确保能够充分开发和利用地热资源。而钻探设备的选择则应根据实际施工需求和现场条件来综合考虑，确保设备性能稳定、操作简便、安全可靠。

3.2 钻探过程

钻探速度的控制是钻探过程中的关键环节。速度过快可能导致钻头磨损加剧，甚至引发钻头损坏，从而影响钻探的连续性和稳定性。反之，速度过慢则可能导致钻探效率低下，延长工期，增加成本。因此，钻探速度的合理控制需要综合考虑地层特性、钻头类型、钻压大小等因素，通过精确计算和实时监控，实现钻探速度与钻探效率的最佳平衡。钻压是钻探过程中的另一重要参数。钻压的大小直接影响到钻头的切入深度和钻探效率。过大的钻压可能导致钻头过度磨损，甚至造成地层破坏，而钻压过小则可能无法有效穿透地层，影响钻探效果。因此，在钻探过程中，需要根据地层的硬度和厚度，合理调整钻压大小，确保钻探过程的高效稳定。此外，泥浆循环在钻探过程中也扮演着举足轻重的角色。泥浆不仅起到润滑钻头、冷却钻头的作用，还能有效携带钻探过程中产生的岩屑，防止钻头堵塞。同时，泥浆的循环还能帮助维持地层压力平衡，防止地层塌陷等安全问题的发生。因此，在钻探过程中，需要严格控制泥浆的配比、循环速度和流量等参数，确保泥浆循环系统的正常运行。

3.3 成井与固井

成井，顾名思义，是将钻探出的孔眼扩大成一定直径的井眼。这一步骤看似简单，实则包含着许多技术细节。首先，需要根据钻探结果和预期开采量，确定井眼的直径和深度。随后，采用专业的扩孔设备和技术，对钻探出的孔眼进行精细地扩大处理。这一过程需要严格控制扩孔的速度和力度，避免对地层造成过大的扰动和破坏。在成井的过程中，还需要注意对地层结构的观察和记录。通过观察地层岩石的颜色、成分和结构等信息，可以初步判断地热资源的储量和品质。同时，这些信息也为后续的开采工作提供了重要的参考依据。固井工作则是确保井眼稳定性和密封性的关键步骤。在井眼内安装套管，并使用水泥进行固井，可以有效防止地层岩石的坍塌和井眼的渗漏。固井过程中，需要选择合适的套管和水泥材料，确保它们具有良好的耐腐蚀性和密封性。同时，还需要严格控制固井的速度和压力，避免对地层造成过大的压力和破坏。固井工作的完成，不仅为地热开采提供了稳定的通道，也保障了开采过程的安全和高效。通过固井，地热井的井壁得到了有效地加固和保护，避免了地层岩石的坍塌和井眼的渗漏问题。

4 结束语

综上所述，地热资源勘查是地热开发利用的前提和基础，通过有效的勘查方法可以准确掌握地热资源的分布、储量和品质，为后续的钻探和开发提供有力支持。而地热钻探施工技术则是实现地热资源开采的关键环节，其技术水平和施工质量直接影响到地热资源的开采效率和经济效益。通过不断完善和创新勘查与钻探技术，我们可以更好地发掘和利用地热资源，为人类的可持续发展贡献力量。

参考文献：

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[3]夏敏.地热资源勘查方法及地热钻探施工技术探析[J].资源信息与工程,2018,33(01):85-86.