摘要:為合理開(kāi)發(fā)我國(guó)西部豐富的地?zé)豳Y源,吸取東部地區(qū)近30年來(lái)的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)是必要的,但一定要結(jié)合當(dāng)?shù)氐?a href="http://kaichele.cn/t/地質(zhì).html" >地質(zhì)特點(diǎn),要發(fā)揮當(dāng)?shù)?a href="http://kaichele.cn/t/地質(zhì).html" >地質(zhì)人才的優(yōu)勢(shì),他們對(duì)當(dāng)?shù)氐?a href="http://kaichele.cn/t/地質(zhì)條件.html" >地質(zhì)條件最有發(fā)言權(quán)。尋找合適的熱儲(chǔ)層是地?zé)衢_(kāi)發(fā)的突破口,由于熱儲(chǔ)層多隱埋于地下深部,故深部地質(zhì)條件的研究十分重要,可借用油氣普查工作中的物探資料和鉆井地質(zhì)成果解決深部地質(zhì)問(wèn)題。地?zé)崴?/a>與一般地下水不同,具有自己的特點(diǎn),必須遵循這些特點(diǎn),按熱儲(chǔ)工程的要求解決地?zé)?/a>工作中的問(wèn)題。
 
  結(jié)合地?zé)衢_(kāi)發(fā)工_作的特點(diǎn)和市場(chǎng)的需求,擴(kuò)大已知地?zé)?/a>異常區(qū),使地?zé)?/a>開(kāi)發(fā)工作步入可持續(xù)發(fā)展的道路。
 
  關(guān)鍵詞:熱儲(chǔ)；程動(dòng)態(tài)平衡以補(bǔ)定產(chǎn)；地?zé)衢_(kāi)發(fā)
 
  “西部大開(kāi)發(fā)”是我國(guó)目前重大國(guó)策之一,西部是指我國(guó)陜、甘、寧、青、新、藏、黔、滇、桂、川、內(nèi)蒙古和重慶市十二個(gè)省、自治區(qū)和直轄市。西部地?zé)豳Y源類型齊全,地?zé)豳Y源潛力巨大,其中藏滇高溫地?zé)?/a>區(qū)處于世界上兩大高溫地?zé)?/a>帶之一的地中海一喜馬拉雅地?zé)釒?/a>中,羊八井地?zé)?/a>電站和騰沖地?zé)?/a>顯示眾所周知;西部各大沉積盆地和諸多褶皺隆起地域內(nèi),中、低溫地?zé)豳Y源也非常豐富。
 
  本人從事的地?zé)峁ぷ饕?a href="http://kaichele.cn/t/低溫.html" >低溫為主并局限于北京地區(qū),為對(duì)我國(guó)西部地?zé)衢_(kāi)發(fā)進(jìn)點(diǎn)微薄之力,現(xiàn)就個(gè)人在工作中的體會(huì)和教訓(xùn)做一粗略介紹,此乃拋磚之舉,供同行們借鑒。
 
  一、當(dāng)?shù)?a href="http://kaichele.cn/t/技術(shù).html" >技術(shù)人才是寶貴的財(cái)富。
 
  應(yīng)用地質(zhì)學(xué)是對(duì)地球表面可鉆及深度內(nèi)的認(rèn)識(shí)并對(duì)它進(jìn)行開(kāi)發(fā)利用的一門(mén)學(xué)科。地層、構(gòu)造在某一具體地區(qū)是客觀存在的,尤其是隱埋在地下幾百乃至數(shù)千米之下的情況,我們經(jīng)常借用地球物理勘探方法,通過(guò)各種物性界面來(lái)分析判斷它們的存在和形態(tài)并經(jīng)鉆探工程驗(yàn)證。從普查到詳查和勘探的不同階段是對(duì)客觀事物的認(rèn)識(shí)、實(shí)踐、再認(rèn)識(shí)、再實(shí)踐這樣一個(gè)“認(rèn)識(shí)論”的過(guò)程,通過(guò)不斷的實(shí)踐,使我們的認(rèn)識(shí)趨近于物質(zhì)的客觀存在形態(tài)。凡是超越認(rèn)識(shí)階段的行為就有失敗的風(fēng)險(xiǎn)。
 
  誰(shuí)對(duì)某個(gè)具體問(wèn)題占有較多的客觀資料,實(shí)踐的次數(shù)多,誰(shuí)就有發(fā)言權(quán),不是“遠(yuǎn)來(lái)的和尚會(huì)念經(jīng)”,而是實(shí)踐出真知,外地的經(jīng)驗(yàn)是要吸取的,但一定要與當(dāng)?shù)氐木唧w情況相結(jié)合。各地區(qū)均有一批經(jīng)驗(yàn)非常豐富的地質(zhì)工作者,他們對(duì)當(dāng)?shù)氐那闆r非常熟悉?；A(chǔ)地質(zhì)工作是地?zé)岬刭|(zhì)工作的基石,地層、構(gòu)造搞清楚后再引入“熱儲(chǔ)工程”的概念(熱儲(chǔ)工程在《地?zé)?a href="http://kaichele.cn/t/資源.html" >資源地質(zhì)勘查規(guī)范》
 
  中已有明確的定義)。用地質(zhì)、構(gòu)造條件來(lái)解決地?zé)釂?wèn)題是不難的,難的是超越認(rèn)識(shí)階段辦事。我曾遇到過(guò)用十萬(wàn)分之一甚至五十萬(wàn)分之一的地質(zhì)圖定井位。
 
  工作精度不到,不出事才怪。
 
  二、尋找合適的熱儲(chǔ)層是開(kāi)發(fā)地?zé)?/a>的突破口。
 
  除加強(qiáng)基礎(chǔ)地質(zhì)、構(gòu)造研究外,地?zé)峁ぷ饔凶约旱奶攸c(diǎn)。地?zé)嵝纬傻乃拇笠氐責(zé)峁ぷ髡呤鞘熘?在熱源、熱通道、熱儲(chǔ)層和隔熱保溫的蓋層(俗稱源、通、儲(chǔ)、蓋)中,對(duì)尋找地?zé)醽?lái)講,我認(rèn)為研究當(dāng)?shù)氐膬?chǔ)層及蓋層是首要的,其中對(duì)熱儲(chǔ)層的分布和埋藏深度的研究更為重要,有了它才能找到地?zé)崴?/a>,熱源和通道不是不重要,這兩項(xiàng)要由勘探出來(lái)熱流體的分布特征來(lái)驗(yàn)證。源、通、儲(chǔ)、蓋是地?zé)嵯到y(tǒng)的必備要素,缺一不可。
 
  地?zé)崾强克鳛檩d體把熱能攜帶到地面上為人們所利用,只有熱沒(méi)有水,熱能利用不上,有的井鉆鑿一兩千米,井底有70一80℃的地溫,但水量很少或根本無(wú)水,也不能利用。
 
  除天然出露的溫泉外,一般熱儲(chǔ)層埋藏深度較大,依靠上覆隔熱保溫蓋層的屏蔽使得熱量得以保存。由于熱儲(chǔ)層埋藏深度較大,給它的分布研究帶來(lái)了困難。在石油天然氣勘查過(guò)程中,應(yīng)用了各種地球物理勘探方法,地?zé)峁ぷ髡呖梢越栌酶鞣N物探工作成果進(jìn)行熱儲(chǔ)層和蓋層的研究。我們?cè)?a href="http://kaichele.cn/t/北京.html" >北京地區(qū)利用了華北平原油氣普查工作中的重力、磁法及電測(cè)深資料(少量的人工地震資料)結(jié)合北京地區(qū)的地質(zhì)情況對(duì)上述資料進(jìn)行解釋,獲得了較為理想的結(jié)果。利用上述資料進(jìn)行區(qū)域上的宏觀控制,再在擬鉆井處補(bǔ)做必要工作加密勘探。由于物探資料的多解性,地質(zhì)人員利用時(shí)應(yīng)特別注意,因?yàn)樗峁┑氖俏镄越缑娑皇堑刭|(zhì)界線,兩者可能是一致的,大多數(shù)情況下是不一致的,必須用綜合手段進(jìn)行解釋,在解釋過(guò)程中地質(zhì)工程師和物探工程師必須密切合作,從已知推未知,以期達(dá)到物探資料解釋的合理性,解釋結(jié)果要經(jīng)鉆探工程驗(yàn)證,逐漸加深對(duì)地質(zhì)體物性反應(yīng)的認(rèn)識(shí)。
 
  在石油天然氣普查勘探過(guò)程中,一些深井為我們研究地溫場(chǎng)和熱儲(chǔ)層的分布提供了豐富的第一手資料,中科院地質(zhì)所以陳墨香研究員為首的一批老地?zé)峁ぷ髡邽檠芯课覈?guó)地溫場(chǎng)的分布特征曾做過(guò)大量的工作并發(fā)表了專著。近十幾年來(lái),石油地質(zhì)工作者對(duì)地?zé)嵋诧@示出極大的興趣。他們進(jìn)行地?zé)嵫芯?/a>具備優(yōu)越的條件,是地?zé)岬刭|(zhì)隊(duì)伍中一支不可忽視的力量,因?yàn)樗麄冋加休^多的地球物理勘探資料和深井鉆井地質(zhì)方面的素材,把避水找油變成油水并舉即可事半功倍。
 
  三、地?zé)崴?/a>與地下水的差異。
 
  有人說(shuō)地?zé)崴?/a>屬于地下水的范疇。由于傳統(tǒng)的地下水力學(xué)研究的含水層埋藏深度不大,其水的溫度近于常溫,將所研究對(duì)象具體化了。由于地?zé)崴癫厣疃容^大,儲(chǔ)層承受一定的壓力,儲(chǔ)層的溫度也較高,故地?zé)崴婕暗膯?wèn)題非一般水文地質(zhì)學(xué)所能包容,水文地質(zhì)學(xué)中的一些概念也隨之發(fā)生了變化。如水的粘度在20℃時(shí)為1.0個(gè)粘度單位(厘泊),而在55℃時(shí)為0.5,70℃時(shí)變?yōu)?4,如此大的變化必須引起注意;由于溫度的影響,水的密度也發(fā)生了變化,達(dá)西公式在描述滲透性時(shí)說(shuō)它取決于巖石的性質(zhì)和參與滲流的液體的性質(zhì),故由于壓力和溫度影響而引起的變化是不可忽視的。在抽水試驗(yàn)中常用S值表示水位下降的深度,由于熱水的溫度影響,就不能用通常水柱壓力的變化來(lái)描述熱儲(chǔ)層壓力的變化。曾有人提出如下問(wèn)題,某地?zé)峋?/a>長(zhǎng)期停滯未用,在進(jìn)行抽水試驗(yàn)時(shí),靜止水位深度為15m左右,開(kāi)始抽水后,水溫逐漸增加,最后穩(wěn)定在80℃,此時(shí)測(cè)得動(dòng)水位深度為IOm左右,水位降深出現(xiàn)了負(fù)值。若不考慮溫度因素,此現(xiàn)象無(wú)法解釋。
 
  石油與天然氣的勘探與開(kāi)發(fā)過(guò)程中,對(duì)地下流體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程研究的非常深入,我們可以借用相關(guān)的研究成果,把研究的對(duì)象改為水和水蒸氣,把油藏工作中研究的油、氣、水三相流變成水和氣兩相流,研究和討論的問(wèn)題簡(jiǎn)單化了,一些相關(guān)的公式均可借用。
 
  四、地?zé)衢_(kāi)發(fā)的特點(diǎn)與新趨勢(shì)。
 
  地?zé)崴菬?、礦、水三位一體的礦產(chǎn)資源,當(dāng)其出露地表即為溫泉,若水中的礦物成分達(dá)到一定濃度即稱為鹵水。
 
  正由于它具有溫度這一特征,決定了利用它的局限性。長(zhǎng)距離的運(yùn)輸或儲(chǔ)一138一存需要保溫。最理想的利用條件是溫泉出露在人口稠密的地區(qū),直接引來(lái)就用,目前這樣的條件幾乎沒(méi)有,在人員稀少的地區(qū)有大量溫泉存在而沒(méi)有利用。2001年6月5日北京日?qǐng)?bào)第三版報(bào)道“西藏羌北無(wú)人區(qū)有近百眼沸泉、間歇泉、熱氣泉等,其中最大的間歇泉隔幾秒鐘噴發(fā)一次,最高射程達(dá)十多米,泉水溫度高達(dá)86℃,每秒噴出水量達(dá)lt左右”。此景觀蔚為壯觀。在北京我們鉆井深度達(dá)3000m以上,也不過(guò)獲得80℃的熱水。
 
  在人口稠密的城鎮(zhèn)及人流過(guò)客較多的地區(qū)尋找地?zé)岢蔀楫?dāng)今的熱門(mén)。在高溫地區(qū)把熱能轉(zhuǎn)換成電能再行運(yùn)輸是高溫地?zé)岚l(fā)展的趨勢(shì),中低溫地?zé)?/a>目前只能當(dāng)?shù)乩谩?br style="padding:0px;margin:0px;white-space:normal;" /> 
  一般找礦規(guī)律是地質(zhì)工程師根據(jù)各種資料分析圈定成礦最有利地帶,再通過(guò)經(jīng)濟(jì)政策分析選擇有利部位進(jìn)行鉆探施工。而現(xiàn)在是由有經(jīng)濟(jì)實(shí)力的業(yè)主劃定鉆井位置,此處不一定是地質(zhì)勘探的有利部位,而處于最有利的部位沒(méi)有人投資,這給鉆探工程帶來(lái)較大的風(fēng)險(xiǎn)。
 
  改革開(kāi)放以后隨著人民生活水平的提高、環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng),特別是房地產(chǎn)業(yè)的崛起和新型建筑材料的應(yīng)用,對(duì)地?zé)衢_(kāi)發(fā)提出了新的課題和基本觀點(diǎn)的改變。如原來(lái)認(rèn)為鉆井深度小于1000m獲得40℃以上的地?zé)崴阕鹘?jīng)濟(jì)型地?zé)?a href="http://kaichele.cn/t/資源.html" >資源,現(xiàn)在在某些地區(qū)井深大于ZOO0m,可以獲得大于40℃的地?zé)崴灿腥嗽敢?a href="http://kaichele.cn/t/投資.html" >投資,這對(duì)施工方有較大的吸引力,問(wèn)題的交點(diǎn)不在于鉆井深度,而投資方更關(guān)心出多少溫度、多少水量的熱水。這無(wú)形中擴(kuò)大了地?zé)峥碧?/a>工作的范圍,原來(lái)認(rèn)為不是地?zé)岙惓５牡貐^(qū)加大鉆探深度也可以獲得一定溫度的熱水,而這些情況強(qiáng)烈地吸引著投資者和施工隊(duì)伍。
 
  五、地?zé)衢_(kāi)發(fā)的可持續(xù)性。
 
  關(guān)于地?zé)豳Y源的可再生性進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間的討論,其再生性很緩慢的觀點(diǎn)占據(jù)上風(fēng)。
 
  一個(gè)地區(qū)地?zé)岬男纬捎幸欢ǖ囊?guī)律,開(kāi)發(fā)地?zé)?/a>要了解這一規(guī)律并遵循它。
 
  任何一個(gè)地?zé)嵯到y(tǒng)均處在動(dòng)平衡狀態(tài)中,投入開(kāi)發(fā)后就打破了舊的平衡,一種新的平衡過(guò)程將要出現(xiàn),地球內(nèi)部的熱量不停地向外散發(fā),形成大地熱流,由于地質(zhì)構(gòu)造的差異,各地的熱流值不同,具有一定地?zé)犸@示的地域必然是有利于形成地?zé)岬牡赜?如果具備儲(chǔ)水條件即形成地?zé)崴?水與熱均處于動(dòng)平衡狀態(tài)中,當(dāng)開(kāi)采量(包括水量與熱量)與補(bǔ)給量相當(dāng)時(shí),地?zé)嵯到y(tǒng)趨向于平衡狀態(tài),這就是以補(bǔ)給量確定可開(kāi)采的原則,簡(jiǎn)稱“以補(bǔ)定產(chǎn)”。質(zhì)量平衡(亦稱物質(zhì)平衡)法進(jìn)行儲(chǔ)量評(píng)價(jià)也是基于此原理,每一個(gè)地?zé)嵯到y(tǒng)都遵循這一原則,關(guān)鍵是對(duì)每個(gè)地?zé)嵯到y(tǒng)中有關(guān)計(jì)算參數(shù)值是不一樣的,對(duì)哪個(gè)具體地?zé)嵯到y(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià),就要求得到哪個(gè)系統(tǒng)的相應(yīng)參數(shù)值,這些參數(shù)要通過(guò)鉆井地質(zhì)和流體試驗(yàn)得到,不能借用其它地方的參數(shù)值,有人評(píng)價(jià)甲熱儲(chǔ),而借用乙熱儲(chǔ)的參數(shù),尤如給甲看病而對(duì)乙進(jìn)行診脈一樣,是絕對(duì)不允許的,雖然有進(jìn)行資源評(píng)價(jià)的類比法,但其計(jì)算精度是有區(qū)別的。
 
  儲(chǔ)量計(jì)算的結(jié)果要經(jīng)受熱田開(kāi)發(fā)過(guò)程監(jiān)測(cè)資料的驗(yàn)證,通過(guò)實(shí)際監(jiān)測(cè)值修正相關(guān)參數(shù),以期得到誤差較小的擬合值,尤其是對(duì)近期預(yù)報(bào)的擬合,這也是一個(gè)“認(rèn)識(shí)論”的過(guò)程,計(jì)算結(jié)果是對(duì)熱儲(chǔ)的認(rèn)識(shí),監(jiān)測(cè)資料是實(shí)踐的結(jié)果,通過(guò)再計(jì)算,再擬合的多次反復(fù)以獲得對(duì)地下熱儲(chǔ)客觀存在的認(rèn)識(shí)。
 
  不同壓力降條件下每個(gè)儲(chǔ)層有不同的產(chǎn)量,開(kāi)采量的確定不是哪個(gè)權(quán)威部門(mén)確定的,而是通過(guò)產(chǎn)量與壓力降關(guān)系式確定的,不同的產(chǎn)量決定了不同的壓力降,反之亦然。不同壓力降條件下有不同的補(bǔ)給量,補(bǔ)給區(qū)域擴(kuò)大,大地熱流值也增加,只有開(kāi)采與補(bǔ)給相平衡才能實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,“入不敷出”遲早要“傾家蕩產(chǎn)”。
 
  要了解某一地?zé)嵯到y(tǒng)的規(guī)律,從熱田開(kāi)發(fā)初期就要積累與之相關(guān)的信息,為早日認(rèn)識(shí)熱儲(chǔ)層準(zhǔn)備資料,它們是熱儲(chǔ)工程研究的必要素材。目前從事地?zé)峁ぷ鞯膯挝?忽視這方面素材的獲取,甚至自覺(jué)或不自覺(jué)地提供一些不真實(shí)的數(shù)據(jù),給熱儲(chǔ)工程研究帶來(lái)不可彌補(bǔ)的損失,有人振振有詞地說(shuō),周圍有很多井了,我不取資料怕什么,孰不知儲(chǔ)層分布的各向異性就是通過(guò)每一個(gè)鉆孔資料得到驗(yàn)證。
 
  六、地?zé)衢_(kāi)發(fā)三原則。
 
  從多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)得知,地?zé)衢_(kāi)發(fā)必須遵循以下三原則:技術(shù)可行;?政策法規(guī)允許;?有投資來(lái)源。三者缺一不可,其中技術(shù)可行是主要的,尤其是市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下,法制管理是可持續(xù)發(fā)展的保障。