温泉钻井前的地质勘探分为区域地质调查、地球物理勘探、地球化学采样、先导孔钻探四个核心阶段,不同阶段使用的设备差异较大,具体清单及用途如下:
一、 区域地质调查阶段
该阶段以资料收集和野外踏勘为主,设备以轻便工具为主,用于初步圈定地热有利靶区。
地质罗盘:测量地层产状(走向、倾向、倾角),判断地层褶皱、断层的发育情况。
手持 GPS:定位踏勘点位,标记断层露头、地下水出露点等关键位置,绘制野外地质图。
放大镜 / 地质锤:观察岩石矿物成分、结构构造,敲取岩石标本,判断地层岩性(如沉积岩、岩浆岩)。
无人机:对山区、丘陵等复杂地形进行航拍,获取地形地貌图,识别宏观地质构造(如断层带、山脊走向)。
便携测斜仪:辅助测量浅层地层的倾斜角度,补充地质罗盘的测量数据。
二、 地球物理勘探阶段
该阶段是地热勘探的核心,通过物理方法间接探测地下地层结构、热储层位置,常用设备及对应方法如下:
| 勘探方法 |
核心设备 |
主要用途 |
| 电法勘探(可控源音频大地电磁法 CSAMT、高密度电法) |
可控源发射机、接收机、电极、电缆 |
探测地层电性差异,识别含水层、隔水层、断层带的位置和深度,圈定地热异常区 |
| 磁法勘探 |
质子磁力仪、三分量磁力仪 |
探测地下岩浆岩分布(岩浆岩导热性强,是地热资源的重要热源),判断热源位置 |
| 地震勘探(浅层折射波法、反射波法) |
地震仪、检波器、震源(锤击器 / 炸药震源) |
分析地震波的传播速度,反演地层分层结构,确定热储层的埋深和厚度 |
| 地热测温 |
深井测温仪、热敏电阻测温探头 |
测量浅层钻孔的地温梯度,判断地热异常(地温梯度高于正常区域的位置更可能存在温泉) |
三、 地球化学勘探阶段
该阶段通过采集水样、气样、土样分析化学成分,验证地热资源的存在,设备以采样和检测工具为主。
水样采集设备:采水器(深水采水器 / 贝勒管)、水样瓶(聚乙烯瓶 / 玻璃瓶)、pH 计、电导率仪,用于采集地下水、地表水样本,现场测定 pH 值、矿化度等指标。
气体采集设备:气体采样袋、真空泵、气相色谱仪(便携版),采集土壤气、地下水逸出气,检测氡气、二氧化碳、硫化氢等气体含量(氡气是地热流体的标志性气体)。
土壤采样设备:土钻、环刀,采集不同深度的土壤样本,分析土壤中的微量元素(如硼、锂),辅助判断地热流体的循环路径。
四、 先导孔钻探阶段
该阶段通过钻设浅孔 / 中孔获取直接地质数据,设备与小型钻井设备类似,是连接勘探与正式钻井的关键环节。
小型钻机:轻便型液压钻机、冲击钻机,钻深一般为 100-500m,用于获取地层岩芯。
岩芯取样设备:岩芯管、取芯钻头、岩芯箱,保存不同深度的岩芯样本,分析岩性和孔隙率。
测井设备:声波测井仪、密度测井仪、电阻率测井仪,下入先导孔中,测定井内地层的物理参数,精准划分热储层位置。
固控设备:泥浆泵、泥浆净化器,维持钻井液循环,防止井壁坍塌,保障钻探安全。
补充:设备选型的关键原则
复杂地形(山区、断层带)优先选用可控源音频大地电磁法(CSAMT) 设备,其抗干扰能力强,探测深度大;
平原地区可选用高密度电法 + 浅层地震勘探组合,成本更低,效率更高;
沿海地区需增加海水入侵监测设备(如盐度计),规避咸水层污染风险。