探讨地热资源评估方法

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科Ｉ ｌ Ｉ 技 论 坛
科 探讨 地热 资源 评估 Nhomakorabea方法 孔令 山 王 生 旭
（ 黑龙 江省 齐齐哈 尔矿 产勘 查 开 发 总院 ， 黑龙 江 齐 齐哈 尔 １ １０ ） ６０ ６
摘 要： 地热资源的潜力 巨大， 开发利 用需进一 步规 范化 。简要 介绍 了几种地 热资源的评价方法。 但 关键词 ： 天然放热量法 ； 平面裂隙法； 类比法； 岩浆热平衡法
在传热机制和岩体状 况已定 即： ＝ ・Ｐ ｎ式 中： ＱＳ ・ Ｑ为地热流体 的年产率 ｓ 算 。 Ｑ逸 的求得 ， 为水热 系统 所在盆地 的面积；Ｐ为 当年 平均降 的情 况下， 仅取决于开始冷却 以来的时间。 这个 水量： 为年排放热流体 的量与 降水 总量之 比， 时问可从最 后一 次喷 出岩 的同位素年 龄来判 ｎ 断， 而岩浆体侵入后会使 围岩增 温， 最终达 到稳 般 为 ０１ － ．３之 间 。 ．０ ０３ 定状 态， 一般这个过程需要 ３ 万年 。如果 小于 ６ ２平面裂隙法 这种评价地热资源 的方法， 用于冰岛 。 ３ 万年， 最早 ６ 就意味着 Ｑ存 一 Ｑ总。若大 于 ３ 万年， ６ 其模 型是 ： 在渗透性极差 的岩体中， 水沿着 则计算稍复杂一 点。 地下 个平 的裂 隙流动， 岩体 中的热 能靠传 导传输 ５体积法 传到裂隙面， 裂隙表 面与流水进行换热。 再在 这 这种方法是 石油资源估价的方法，现广泛 它的计算公式为： ＝ Ｑ 样流水受热升温， 把不透水岩体 中的热能提取 借用到地热评价方 面来 。 出来 。 在岩性均一的情况下 ， 开采热水 的速率如 ａ ［ ・ｄ（１— ４ｅ。 ‘ Ｃ＋ Ｐ Ｃ ）ｒ 一 １ ）） Ｐ ｒ ｒ Ｗ‘ｗ］ ￣ ｆ 果较慢． 则提取出来 的某一温度 限额以上 的热 式 中： Ｏ为估算 的地热能总量； 为热储面积 ， ａ 按 以公里计；ｄ为可及深度 内的 能总量就较 大。这种方法计算的结果也是能流 物探或钻探结果， 率， 而不是可及资源底数 。 使用这 种方 法有许 热储厚度， 以公里计；Ｐ 为热储岩石 的密度 ， ｒ 克 厘米 ， 一般为 ２２ ３１ ． ．；ＰＷ为热水的密度 ， ／ ～ 克 热作为一种热能， 存在 于地壳 中也有一定数 量， 多特定要求， 如要求估算 出裂 隙的面积 、 裂隙的 ， 岩层的初始 温度 、 出热水的最低要求温 厘米． 采 考虑含有矿物质： ｒ Ｃ 为热储岩 石的比热， 因此也是一种资源。对于地热资源的评价也 像 间距 、 其它矿物燃料一样， 一定的技术 、 要在 经济 和法 度， 以及岩石 的热导率和热扩散率等。 因此， 只有 卡 ， ・ 约 Ｏ ｗ为 热储 水 的 比热，卡 ， 克 ℃， ．Ｃ ２ 律的条件下进行评定 ，而且 随着时间 的推移要 在类似冰 岛的地质 条件下才 能使用这 种方法 ， 克 ・ 常取值为 １ ｅ ℃， ３ 为热储 的有效孔 隙率， 地层未经 褶皱， 熔岩 ０２％之间； ｒ 只在 －０ Ｔ 为热储的平均温度； ｒ； Ｔｅ 为参 ｆ 作一定的修改 。 地热是一种新能源， 目前虽有 一 因为冰岛只有玄 武岩， 取 些国家做 了较多 的地 热资源评价工作， 尚缺 的界面上才有透水层 。而其他大多数地方的水 比温度， 当地多年平均气温 。 实际影 响计算 但 乏世界性的全面评价。下面简要介绍几种地 热 热系统都是裂隙发育复杂， 一般很难按 照上列 精度的主要是热储面积，因而此式也可简化 为： Ｑ ａ ・ ｃＴ — ｎｅ ＝ ・ｄ Ｐ （ｒ ｆ ）式中。 Ｐ ｃ代表热储岩 资源的评价方法。 模式进行 。 ３类 比法 石和水一起 的容积 比热． 一般取 ２６焦耳 ， ． 厘米 ｌ天然放热量法 ・ 早在 ２ 世 纪 ６ ０ ｏ年代初 ， 新西兰人塔桑 等 这是一种较简便 、粗略的地热资源评 价方 ’℃ 。 即根据已经开发 的地热 系统生产能力， 估计 在地热资源评价方法中， 积法较 为可取 、 体 采用一种评价地热资 源的方法， 先测量一个地 法。 区地表各种形式 的天然放 热量的总和， 再根据 出单 位面积的生产能力， 然后把未开发 的地热 使用普遍 ， 可适用于任何地质条件。 计算所需 的 已开发地热 田的热产量与天然放热量之 间的相 地区与之类 比。这种方法要求地质环境类似， 地 参数原则 上可以实测或估计出来 。地热能若用 可按下式估算： ＝ ・ｅ 中： Ｅ Ｑ ｒ式 Ｅ为总 互关系加 以比较，以估计 出该 区域开发时 的产 下温度 和渗透性也类似。 本 、 日 新西兰等国都采 于发 电， 热能。这种方法估算 的地热储量较接近合理数 用过类 比法评价新的地热开发 区， 效果 比较好 。 发电量， 兆瓦 ・ 百年； Ｑ为可及 地热能资源底数， ｅ 为地热能转化为电能的系数， 即采收率乘 量， 也是水热 系统经长期 活动而达到 的某种平 采用这种方法， 要求必须测出地热 田的面积 ， 在 卡： ｒ 衡现象。其值在相当长时间内是较稳定 的。显 新西 兰一般 以电法圈定的面积为依据； 还要 发 电 效率 。 也 参考 文 献 然。 天然放 热量要 比热 田开采后 的热量 低， 际 求知道热储的温度， 实 在没有钻孔实测温度 的情 ｆ ｙ 长贵． １－ ］ 新能源和再 生能源的分类【． Ｊ 太阳能， Ｊ 地热资源要大得多， 因地 而异 。 并且 当然， 这种方 况下 ， 可用地热温标计算出的热储温度 。 法只适用于 已有地热 开发 的地区，对于未开发 ４岩浆热平衡法 ２０ ， ） ４ １． ０ ３ １ １－ ５ （： 的地热地是无法估算 的。 岩浆热平衡法主要是针对干热岩地 热资源 ［】 ２张振 国我 国地热产业化发展与资源可持 续利 刘 李 全 实测各 地各 种形式 的天然放 热量不 是一 的评价， 以年轻的火成岩体为对 象。 美国地质调 用． 时彬， 宝山． 国地热产业可持续发展 学 件容易的事。 因此， 也可采取测 定地热水 中氯离 查局 采用这种方法评 估了西部 １ Ｏ个年轻火 山 术研讨会 论文集ｆ１ Ｃ 北京： 学工业 出版社，０ ５ 化 ２０． 子的排出量来估算 天然放热量 。地面 的全部天 系统 的岩浆热储。 其模式是： 某一火成岩体从某 【】 ３地热——取之 不尽 的地 热 能源（ｏ ３２ ｏ － ２ ｏ ）ｏ ５ ２ 然放热量几乎都是 由对流系统 的中心深部上升 给定 时间开始 （ 假定最后一次喷发或侵入发 １２－１ ． 的地热流体带上来 的热量 。传导传热 的热量可 生 于某 一时间， 使岩浆 的顶部顷刻间升至距 地 ｆ 李建宏， ４ １ 凌成健． 浅谈地 热资源的综合开发利 油 ２ １ ３： — ６ ０ （ １ 以忽略不计。 若知道热流体的流量 和温度， 就可 表办公 里处） ， 初始温 度 ８ ０ ， 导传输冷却 用 ． 田节 能 ， ０ ， ） ３ １ ． ５ ￣ 按传 Ｃ 所采 岩浆 的热量多少取决 于 估计出排 放热 能的总量 。用氯根焓图解法求 出 机制 到某一 温度， 深部流体的温度及其氯根 的浓度 ， 而在地面测 岩浆 的侵入年代、 岩浆体分布面积、 厚度 、深度 定氯根 的排放 量， 两者氯根量 的相除， 得 出 和形状 等因素 。 计算方法 是先估算 出岩浆体 即可 为维持 地面天然放热量深部流体在单位时问 内 初始含有的总热量（ Ｑ总） 减去 自侵入 以来逸 出 应该上升的总量， 并按深部流体 的温 度可进一 的热量 （ ， Ｑ逸） 则现在存在岩浆体 内的余热 为： 步算出放 热量 。 实践证 明， 这样得 出的天然放热 Ｑ存 一 Ｑ总一 Ｑ逸岩浆 体初始 含有 的总热量
Ｑ总 ＝ ・ ［ｃ。 ｒ）＋Ｈ 式 Ｖ ＰＣＩ一 ｒ］ ． ｒ 地热是贮存于地球内部 的热 能， 它来 源于 量只能代表开发地 热时的最低热产率 。通常还 可用下式计算： Ｐ为岩浆者密度， 取平均值 ２ 克 ， ． ５ 厘米 ’ Ｃ ； 才能得到开采地热 能的合理产 中： 地球的熔融岩浆和放射性元素衰变时发 出的热 应乘一个倍数， 取平均值 Ｏ 卡 ， ・ Ｔ 为岩浆温 ． ３ 克 ℃ 。 率 。这个倍数， 的人 主张 ４ １ 倍 ， 有 ～ Ｏ 也有人 主张 为热容量， 量 。地热资源是在当前技术 经济条件和地 质条 按酸性岩浆 取 ８ ０ ； ｒ ５ ￣ Ｔ 为参 比温度， １ Ｅ 按 Ｏ 件下， 能够从地壳 内科学 、 合理地开发 出来 的岩 １．０ 倍所 以只是一个估计 数。 ０１ ． 为了更 简便地 度 ， 与天然放 热量的相关性， 日本有 公里处正 常地温 ３０（ Ｈ为岩浆结 晶潜 热， ０ ￣； ２ 以 石热能量、地热流体 热能量及 其伴生 的有 用组 评价地热 资源， 人采 用“ 水量补 给法 ” 算水热 系统 地热 资源， ６ 卡 ， 估 ５ 克计算； Ｖ为岩浆体 积， 根据面积厚度计 成。
我国是地热资源相对丰富的国家， 热资 地 源 总 量 约 占全 球 的 ７９ ．％，可 采 储 量 相 当 于 ４２．亿 ｔ ６６ ５ 标准煤 。我 国的高温地热 资源 主要 分布 在藏南 、 滇西 、 川西 以及 台湾省 ， 中低温 地 热资源几乎遍 布全 国各地， 中在东部沿 海地 其 区较为集 中。通过 ３ 多年地热地质调查， Ｏ 我国 已发 现地热 区 ３ ０ ２０多处 ， 成 的大 、 已完 中型地 热 田勘查 ５ 多处 ， 分布在京 、 、 、 南 Ｏ 主要 津 冀 东 沿海 、 内陆盆地和藏滇地区。 中大于 １０ 其 ５ ℃的 高温地 热系统，即直 接可 以用 于发 电的有 ２ ５ ５ 处， 总发电潜力 ５ ０ （ ８ ０３ ０年） ； 中低温 地热系统 可 用于 非 电直 接利用 的 ２ ０ ９ ０多处，开 发潜力 在 ２０ ０ ０亿标准煤当量以上。 各种物质在地壳中的保有量称 为资源 。 地