中国地热资源及其潜力评估

笔者在阐述中国地热资源特征的基础上,针对中国不同类型的地热资源,采用不同的计算方法对浅层地热能、水热型地热资源和干热岩地热资源进行了潜力评估。结果表明,中国287个地级以上重点城市浅层地热能为2.78×1020J,每年浅层地热能可利用资源量为2.89×1012kWh;中国主要平原(盆地)沉积盆地地热资源储量为2.5×1022J,可开采资源量为7.5×1021J;中国温泉区放热量共计1.32×1017J,可采资源为6.6×1017J/年;中国大陆3.0~5.0 km深处干热岩资源总计为2.5×1025J,是中国目前年度能源消耗总量的2.6×105倍。     

全国地热资源调查评价与勘查示范工程进展

地热作为一种清洁能源,在我国经济发展与能源转型过程中正发挥着越来越重要的作用。“全国地热资源调查评价与勘查示范工程”自实施以来,主要开展了京津冀地区地热资源评价以及东南沿海和青藏高原东部干热岩的勘查等工作。这些工作的开展在获得一系列科研突破成果的同时,也解决了大量地热开发的工程问题,积累了大量成果和经验。该文对工程取得的进展及成果进行了总结,对工作开展中出现的问题进行了探讨,可用于指导我国地热资源勘查开发工作。     

地热资源潜力评价——以鄂尔多斯盆地部分地级市和重点层位为例

针对鄂尔多斯盆地地热资源储量认识不统一、浅层地热能开发方式不明确、地热资源有利层位及有利区划定有分歧的3个问题,采用不同的评价方法分别对鄂尔多斯盆地水热型地热资源、浅层地热能和干热岩型地热资源进行了潜力和远景评估,结合地热资源的开发利用方式和效益对鄂尔多斯盆地的地热资源进行了综合分析。分析结果表明,鄂尔多斯盆地地热资源相对丰富,盆地内部分层位水热型地热资源量折合标准煤249.4×108 t,地热资源年可开采量折合标准煤748.1×104 t;7个地级以上城市浅层地热能资源年可采量折合标准煤281.2×104 t;干热岩潜力资源量折合标准煤16.63×1012 t。盆地内部地热资源有利区主要分布于榆林-横山-靖边及子长-安塞-延安一带。目前鄂尔多斯盆地0~200 m浅层地热能开发主要以地埋管地源热泵为主,地下水源热泵为辅。200~6000 m中深层地热资源开发主要以深埋管换热方式和采灌结合方式开采。开发地热能,节能减排效果明显,值得大力推广。     

中国地热资源现状及发展趋势

中国地热资源禀赋良好,分布广泛且具有明显的规律性和地带性。本文系统总结了国内取得的地热资源勘查开发成果:浅层地热能资源在全国范围内普遍分布,我国336个地级以上城市规划区范围内浅层地热能资源年可开采量折合标准煤7亿吨;水热型地热资源年可开采量折合标准煤19亿吨;干热岩远景资源量折合标准煤856万亿吨。阐明了有代表性的水热型地热资源成因机制和干热岩资源成藏模式。地热开发利用技术发展迅速,浅层地热能和水热型地热资源利用量逐年攀升,但在地热资源成藏模式研究、勘查开发及管理利用等方面仍有亟须突破的技术瓶颈和需要改进的环节。文章分析了存在问题并提出了我国地热发展战略路线,下一步应加强热源机理与控热构造研究,推进地热探测技术和开发利用示范,开展重点地区浅层地热能、水热型地热资源勘查评价,完善干热岩勘查开发技术体系,推动地热产业健康有序发展。     

新时代地热资源勘查开发问题研究

地热清洁能源的开发利用不仅可以实现节能减排、优化能源结构,而且还可带动相关设备制造、城镇清洁供暖、温泉小镇建设、特色生态农业、理疗休闲度假、旅游等相关产业。国家《地热能开发利用“十三五”规划》的发布,以及治理大气污染的现实需要,地热资源开发利用必将迎来一个快速发展期。因此,实现可持续、科学、合理规划利用是一个新的课题。本文从地热资源管理、开发利用、工程和地热温泉文化建设方面对相关问题进行了研究与思考。建议加强政策引导,规划统一管理,加强监管,并重视宣传和科普,主动作为,以提升新时代地质工作的服务能力和作用地位。技术方面,应加大深井换热系统的技术研究;在地层条件允许情况下优先选择空气钻井(孔)和泵吸反循环钻井工艺;开展高强度、耐腐蚀、导热性好的新型成井管材的研发。     

六安市浅层地热资源赋存特征及开发利用潜力评价

安徽省六安市地热资源较为丰富,其地热资源的开发利用具有较大的潜力.本文在对安徽省六安市地质地层条件、水文地质特征和浅层地热能地温场条件进行分析的基础上,对六安市浅层地热能资源开发利用潜力进行评价,并对开发利用前景提出具体建议.结果表明:研究区内地质构造对浅层地热能条件起控制作用.在垂向分布上,随着地温场温度随深度的变化...     

基于模糊数学法的松辽盆地深层地热资源潜力评价

松辽盆地具有高大地热流、高地温梯度特点,是我国地热资源有利远景区.前人对松辽盆地干热岩研究取得了系列认识,但部分地热评价中缺乏重要参数(如大地热流、地温梯度),评价数据以收集资料为主,造成预测的地热有利区存在争议.本文通过处理分析大量实测地球物理数据,获得了壳内高导层埋深、居里等温面埋深、莫霍面埋深和中生界基底岩性等分布特征,结合大地热流、地温梯度等信息,利用模糊数学法开展松辽盆地深层地热资源评价,结果表明：松辽盆地深层地热资源具有“中部优、东南部良好、西部和北部差”的分布格局;大庆-松原和肇东-哈尔滨是两大深层地热资源有利区,其干热岩总资源量为6.236×10²² J,折合为2.128×10¹² tce(吨标准煤当量),指示了深层巨大的干热岩资源潜力.     

广西陆域干热型地热资源潜力估算

地热资源是一种极具竞争力的清洁可再生能源,对其合理的开发和利用必将成为我国推动能源结构性改革、顺利实现“双碳”目标的重要助力。干热岩作为地热资源的重要组成部分,以其分布的普遍性、稳定性和热储体/层的高温性而更具开发潜力。干热型地热资源潜力估算是进行资源远景区对比性研究的重要环节,是进行靶区优选、孔位选址和开发利用的基础性工作。本文基于区域性航磁测量数据,修订广西居里面埋深和地温梯度分布图。通过甄选热储体/层密度及比热容参数,计算不同深度的埋藏地温,并采用体积法对广西干热岩资源潜力进行估算。研究结果显示,广西陆域(3～10 km深度)干热型地热资源总量为55.42×10⁴ EJ,折合标准煤18.94万亿t;按2%的可采资源量计算,相当于我国2020年一次能源消耗总量的75.94倍;广西干热型地热资源主体赋存于6～10 km,热储温度以200～250℃为主,占资源总量的50.16%,具有巨大的开发利用潜力。     

中国省会城市浅层地热能开发利用条件及潜力评价

浅层地热能资源以其高效和环保的特点,近年来在中国得到了广泛的应用。地质条件、浅层地温场特征、岩土热物性特征等参数,是影响浅层地热能开发利用的重要参数。笔者在阐述浅层地热能开发利用条件的基础上,结合全国省会城市浅层地热能调查评价成果,对浅层地热能开发利用适宜性和资源潜力进行了评价。结果表明,在我国陆区范围内,恒温带温度受太阳辐射影响最大,恒温带顶板埋深与气温变化趋势相反,岩土体导热系数受岩性影响明显。中国浅层地热能资源主要用于建筑物供暖和制冷。我国31个省会城市80%的土地面积适宜利用浅层地热能,浅层地热能资源每年可开采量折合标准煤2.8亿t,可为供暖和制冷提供丰富的能源储备。按利用方式、需求程度将我国浅层地热能开发分为全年集中利用区、全年分散利用区、分散式冬季供暖区和分散式夏季制冷区4类。浅层地热能开发利用对推动中国绿色、低碳、节能型城市化发展,解决京津冀地区冬季雾霾和南方城市冬季供暖问题具有重要意义。     

利津干热岩型地热资源调查评价关键技术研究

干热岩型地热资源是储量大、用途广的新型、可再生绿色能源,对其进行调查评价意义重大。本次从区域干热岩靶区选址、物探、钻探、岩芯取样测试、综合测井、抽注水试验、目的层压裂、热储评价等方面,系统地总结分析了干热岩型地热资源调查评价中涉及的关键技术。同时以利津干热岩GRY1孔进行说明,结果表明:虽然其天然裂隙率及渗透性较差,但经水力压裂后其渗透系数有大幅提高,压裂模式属于人工高压+天然裂隙复合压裂模式,在可控的孔口压力下能获得较大的注入水量,有利于干热岩资源的开发利用;干热岩做压裂试验时应选取天然裂隙发育段作为压裂试验的目的层,陈庄潜凸起区内埋深5000m范围内干热岩蕴藏的热资源量为2.654×10²⁰J,折合标准煤90.21亿t;可利用资源量为5.29×10¹⁸J,折合标准煤1.804亿t。该研究对干热岩勘查开发工程场地选址、调查评价等方面具有一定指导意义。     

山东省鲁北地区浅层地热能资源评价

鲁北地区于2001年已陆续开始应用热泵技术开发浅层地热能,但区内的浅层地热能资源评价工作却严重滞后,制约了区内浅层地热能资源的开发和合理利用。为促进鲁北地区浅层地热能的开发利用,省政府拿出专项资金,开展了鲁北地区浅层地热能的资源评价工作,前期在调查区域内开发利用现状和摸清地质条件的基础上,采用层次分析法,分别对地下水换热方式和地埋管换热方式进行了开发利用适宜性分区,采用热储体积法对该区的浅层地热容量进行了计算,得出鲁北地区浅层地热容量为29．386×10^15 kJ/℃;并根据适宜性分区结果,分别对地下水式和地埋管式地源热泵适宜区、较适宜区可利用换热量也进行了计算,得出地下水式地源热泵200 m以浅可利用换热量为0．8489×10^10kW·h,地埋管式地源热泵200m以浅可利用换热量为6．5261×10^12kW·h。     

穹窿控制型地热流体质量评价

地热流体是主要的地热资源之一。地热流体质量评价是地热流体开发利用的关键环节。本文利用地热水的现场测试和实验室全分析数据, 对江西武功山穹窿区17处地热水进行了质量评价, 主要包括理疗热矿水评价、饮用天然矿泉水评价、农业灌溉用水评价、渔业用水评价、腐蚀性及结垢趋势评价。评价结果显示, 82%的地热水达到理疗热矿水标准, 主要达标元素为氟和硅; 18%的地热水达到天然矿泉水标准, 达标成分为偏硅酸; 化学组分适用于农业灌溉直接用水的地热水占82%, 需经梯级利用后使尾水温度低于35 ℃; 适用于渔业用水的地热水占76%; 所有地热水均无腐蚀性和结垢趋势。以上结果可为该地区地热流体资源开发利用提供有效的参考价值。     

中国东北新生代火山活动与地热资源

本文论述了中国东北新生代火山活动的时—空分布规律和温泉及热流高值区的空间分布特征,揭示了热流高值区和温泉分布区与新生代火山活动、裂谷运动和断裂活动的内在联系,特别强调了活动断裂对温泉和地热高异常区形成的控制作用。提出新生代火山活动区、裂谷盆地、断裂强烈活动区和大地震发生区,以及活化的古板块缝合带等地区,是最有利的地热资源勘探靶区。     

Catalog of Enhanced Geothermal Systems based on Heat Sources

It is common sense that a deeper well implies higher temperature in the exploration of deep geothermal resources, especially with hot dry rock (HDR) geothermal resources, which are generally exploited in terms of enhanced geothermal systems (EGS). However, temperature is always different even at the same depth in the upper crust due to different heat sources. This paper summarizes the heat sources and classifies them into two types and five sub-types: crust-origin (partial melting, non-magma-generated tectonic events and radiogenic heat production), and mantle-origin (magma and heat conducted from the mantle). A review of global EGS sites is presented related to the five sub-types of heat sources. According to our new catalog, 71% of EGS sites host mantle-origin heat sources. The temperature logging curves indicate that EGS sites which host mantle-origin magma heat sources have the highest temperature. Therefore, high heat flow (>100 mW/m2) regions with mantle-origin magma heat sources should be highlighted for the future exploration of EGS. The principle to identify the heat source is elucidated by applying geophysical and geochemical methods including noble gas isotope geochemistry and lithospheric thermal structure analysis. This analytical work will be helpful for the future exploration and assessment of HDR geothermal resources.     

中山虎池围地热田地热资源储量计算与评价研究

广东省中山市虎池围地热田地热热储层主要由燕山期花岗岩风化裂隙带及断裂破碎带组成,属带状热储,其上部覆盖着良好的盖层,地热流体以热水的形式赋存于热储层(带)中并自下而上运移,受断裂构造控制,地热流体温度一般40℃～60℃,最高水温达102℃,并有大量热雾冒出,地热田规模较小,地面有温、热泉出露。本文以抽水试验为基础,分别采用单井抽水试验法和钻孔自流量统计法,对虎池围地热田地热资源储量进行计算评价,结果可知:利用单井抽水试验法计算得出的地热田可开采储量为2 558 m3/d,达到了地热田D级储量的勘查要求,可作为本地热田的开发规划依据,而钻孔自流量统计法计算的可开采量为1 520 m3/d,其地质可靠程度更高,可作为地热田的C级储量。评价结果为进一步开发虎池围地热田提供了科学依据。