地球本身就像一個大鍋爐，深部蘊藏著巨大的熱能。在地質(zhì)因素的控制下，這些熱能會以熱蒸汽、熱水、干熱巖等形式向地殼的某一范圍聚集，如果達到可開發(fā)利用的條件，便形成了具有開發(fā)意義的地熱資源。
東麗湖溫泉度假旅游區(qū)位于天津市中心城區(qū)與濱海新區(qū)核心區(qū)之間，規(guī)劃面積85.51平方千米，是天津市八大旅游景區(qū)和七大自然保護區(qū)之一。2008年12月25日，中國礦業(yè)聯(lián)合會正式命名天津市東麗湖溫泉度假旅游區(qū)為“中國溫泉之鄉(xiāng)”，2011年12月30日，原國土資源部重新命名該區(qū)為“中國溫泉之鄉(xiāng)”。
東麗湖地熱科學鉆探現(xiàn)場
該區(qū)位于山嶺子地熱田的東北部，水熱型地熱資源豐富。該區(qū)地熱資源開發(fā)利用始于20世紀80年代，熱儲類型齊全，有明化鎮(zhèn)組、館陶組、奧陶系、寒武系、霧迷山組5個熱儲層，年可采資源儲量為224.36萬立方米，折合熱能為20.3兆瓦，相當于一個中型地熱田。地熱井深度為500米至3200米，出水溫度可達103℃，單井出水量每小時為80立方米至200立方米。
2017年~2018年，中國地質(zhì)調(diào)查局在東麗湖的西南方向部署了兩口地熱科學鉆探井，井深分別為4000米、3500米，用于調(diào)查東麗湖地區(qū)深部地熱儲層的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和儲層構(gòu)造，為后續(xù)京津冀深部地熱資源可持續(xù)開發(fā)與利用奠定了科學基礎(chǔ)。
科學布置一口地熱井主要分七個步驟：一是地熱異常調(diào)查。在一個地區(qū)進行地熱資源開發(fā)之前，需對該地區(qū)及周邊已有的溫泉、地熱井等地熱異常進行調(diào)查，以確認該地區(qū)是否有存在地熱資源的可能性。二是地質(zhì)調(diào)查。在確認有地熱資源存在的可能性后，要通過地質(zhì)調(diào)查和地質(zhì)分析，查明地熱資源存在與分布的規(guī)律。三是地球物理勘查。對重點勘查區(qū)需根據(jù)地質(zhì)調(diào)查要求開展地球物理勘查，為推測深部地質(zhì)結(jié)構(gòu)提供依據(jù)，進而確定鉆探孔位。四是鉆探調(diào)查。確認鉆探孔位后，需進行鉆探工作，查清地層結(jié)構(gòu)，獲取地熱儲層參數(shù)，為開展熱儲試驗提供便利。五是開采試驗。在鉆探施工完成后，要對地熱井進行開采試驗，獲得地熱井的地層參數(shù)，計算地熱井可開采資源量。六是回灌試驗。只是獲得可開采資源量是遠遠不夠的，現(xiàn)代地熱資源利用要求“取熱不取水”，抽取的地熱水能否順利回灌到地下儲層需要通過回灌試驗來確定。七是熱儲管理。在獲得大量參數(shù)之后和開鑿了多口地熱井后，進一步施工地面工程，最終實現(xiàn)地熱資源開發(fā)利用。
東麗湖地熱井的鉆成主要采取了以下步驟：一是定井位。在地熱鉆井之前首先要確定好位置，因為并不是隨便一打就可以鉆出地熱井，而是要根據(jù)收集到的地質(zhì)資料對地熱井井位進行充分論證與討論。二是物探。地熱工作者根據(jù)論證結(jié)果選擇合適的位置并進行物探工作，找出地下是否存在地熱以及地熱的溫度、水量和存在的大概位置，這樣可以最大限度地減少鉆探風險。三是鉆井設計。鉆井前，認真做好鉆井施工設計，根據(jù)地質(zhì)情況確定鉆探類型、地熱鉆井深淺等，擬定符合該地區(qū)地質(zhì)條件的成井工藝，使含水層的水可以自由地流入井內(nèi)，并做好封閉隔離工作，保護含水層。四是鉆探。鉆探是直接獲得地質(zhì)資料和地熱的必須手段，要根據(jù)井位論證及物探結(jié)果選擇合適的鉆機進行鉆探工作，并根據(jù)地層的軟硬程度選擇不同的鉆頭。在鉆探過程中，還需要測井、下套管和固井，檢測所鉆的井是否滿足設計要求；把不需要的水層隔開，保護井壁的安全；不斷撈取鉆出來的巖屑，測量井口的溫度，根據(jù)巖屑和溫度判斷是否鉆到了地熱層。同時，通過采取巖芯可以更詳細地了解目的層的地層結(jié)構(gòu)和地質(zhì)信息。五是抽水試驗。抽水試驗是對井下水流量、溫度進行檢測，評價地熱井的質(zhì)量。測量不同時間地下水位的變化，掌握不同深度地熱的水溫，利用各種地下水流理論以及圖解法分析抽水試驗的結(jié)果，將勘查與鉆探結(jié)合起來，使地熱勘探與地熱井施工互相作證，才能達到充分合理利用地熱資源的目的。
（作者單位：自然資源部中國地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)調(diào)查中心）
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