中国地热资源潜力评价

中国地热资源分布广泛,资源种类繁多,分布具有明显的规律性和地带性。针对中国不同类型的地热资源,采用不同的评价方法分别对浅层地热能、水热型地热资源和干热岩资源进行了潜力评估,并对地热资源的开发利用现状及地热资源开发利用的经济环境效益进行了分析。我国地热资源量相对较为丰富,出露温泉2 334处,地热开采井5 818眼。水热型地热资源量折合标准煤12 500亿吨,每年可开采量折合标准煤18.65亿吨;336个地级以上城市浅层地热能资源每年可开采量折合标准煤7亿吨;干热岩远景资源量折合标准煤856万亿吨。目前我国地热资源每年利用量折合标准煤0.21亿吨,其中水热型地热资源开采率仅为0.2%,浅层地热能开采率仅为2.3%,地热资源开发利用潜力巨大。在现有技术条件下科学开发利用地热资源,每年可节煤10亿吨,其中336个地级以上城市浅层地热能资源高效利用每年可节煤2.5亿吨;地下热水资源高效利用每年可节煤7.5亿吨,地热资源节能减排效果显著,能有效缓解雾霾。     

碳酸盐岩热储抽灌井光纤测温及地温变化研究

碳酸盐岩热储层具有地热资源丰富、开采条件好、单井涌水量大等特点,是中深层地热资源开发利用的主要热储层之一。在地热长期开采、尾水回灌过程中,既要保持抽灌井之间的水力联系,又要避免热突破的发生,对抽灌井热储层温度长期监测和热源分析计算,是地热资源可持续开发利用的重要课题。文章介绍了抽灌井分布式光纤测温技术,监测了碳酸盐岩热储抽水回灌对地温的影响,根据监测数据分析、计算了热储温度恢复的热源及热量。研究结果表明：受抽灌井间距较小和碳酸盐岩热储优势通道的影响,供暖后第6天,抽水井热储温度明显下降,平均降幅1.6℃,抽灌井产生了热突破;因长期大量低温尾水回灌,第二个供暖季之前回灌井热储温度未能恢复到初始温度,抽水井温度基本恢复;经分析计算,储层热量恢复的主要来源为地热水对流聚热,其次为高温储层、地热水传导聚热。基于该研究结果,在大规模回灌条件下,回灌井温度降低,抽灌井发生热突破是必然的发展趋势,深入开展抽灌井合理井距研究、防止短时间内发生热突破,对促进地热资源可持续开发利用是非常必要的。     

雄安新区容城凸起区地热可采资源量动态预测

雄安新区地热资源丰富,其中容城凸起区是雄安新区地热资源赋存条件最好的地区之一。通过分析容城凸起区地质构造背景、地热形成机理,建立了容城凸起区热储的地质模型和数学模型。基于COMSOL Multiphysics软件,对区域内主要热储层的地热资源开采进行了数值模拟,计算结果与监测数据拟合较好。在此基础上,通过在各开采区内合理布置开采和回灌井,评价容城东部地区采灌均衡条件下的地热资源量。本研究模拟了不同采灌量(100 m~3/h、150 m~3/h和200 m~3/h)对可采地热资源量的影响,结果表明:当开采量为100 m~3/h满足评价标准:①10年地下水位下降小于5 m;②单井地下水位不低于150 m;③开采井100年水温下降2℃时,年可开采热量8.53×10~(14)J/a,可供暖面积240.9万m~2。模型中开采井、回灌井分区布置,不仅可以避免热突破,且在对于渗透性良好的储层地热尾水可快速补给至开采区,能有效维持热储压力。本文初步摸清了雄安新区容城东部片区可开采地热资源量,为今后整个雄安新区地热资源合理开发利用提供了重要的依据。     

基于示踪试验及动态数据的北京小汤山地区地热资源量评价

北京市地热资源丰富,开发历史悠久,用户众多。为科学合理评价地热资源潜力,更好地可持续开发利用地热资源。结合实际开采利用情况,充分考虑了回灌的影响,并以小汤山热田详细勘察资料和长序列的监测数据为基础,采用示踪试验和数值计算方法,给出了典型地热井要保持100 a温度不下降可持续开发利用的地热流体资源量为340 m3/h;结合地热流体温度监测数据,发现年均净开采量与年均水位下降成对数相关性,且在保持地热流体温度不发生显著变化的前提下,年均水位下降2.0 m,可以保障的最少年均可开采量为365.1×104m3。结合小汤山热田多年的开发利用资料和经验,提出合理科学可持续的开发利用地热资源,必须坚持“以热定采,以灌定采”模式。     

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。     

关中盆地沣西地区地热对井采灌开发模式的数值模拟

热储回灌是地热资源可持续利用、避免环境污染的有效措施。在进行地热开发之前科学合理的规划采灌井井位布局,有利于延长地热井的使用年限。关中盆地是新生代拉张性断陷盆地,地热资源开采利用历史悠久。沣西地区位于关中盆地腹地,地下5000m深度范围内有5个含水热储层,自上而下分别为第四系下更新统三门组(600~960m)、新近系上新统张家坡组(960~1920m)、新近系上新统蓝田-灞河组(1920~2900m)、新近系中新统高陵群(2900~3800m)和古近系渐新统白鹿塬组(3800~5000m)。本文依据水文地质、地球物理等资料,建立了研究区三维地质模型,采用有限元模拟软件FEFLOW对目前开采最多的蓝田-灞河组热储层在不同对井采灌开发模式下同层采灌时渗流场及温度场的变化进行了模拟计算。结果表明:1)以30年为系统设计寿命,为确保抽水井和回灌井有水力联系又不发生明显的热突破,抽、灌井井间距以500~600m为宜;2)采灌对井的布置以抽水井位于天然径流流场的上游方向、回灌井位于天然径流流场的下游方向为佳;3)如果设计合理,采灌过程中回灌尾水温度对抽水井出水温度的影响可以得到有效控制;4)恰当实施地热尾水回灌,同时按照实际需求调节抽水井与回灌井的采灌量,可实现地热资源的可持续开采利用。上述结果为合理开发利用研究区地热资源提供了依据。     

山东省平原县地热资源调查与分析

山东省平原县社会、经济发展迅速,但存在资源环境约束趋紧、生态系统退化、环境污染严重、雾霾等极端天气频现等问题,凸显了节能减排形势的严峻性。为了保障城乡发展的能源供给,在收集研究区已有地热资源开发资料基础上进行补充调查,通过钻探、测试取得相关水文地质参数,利用地热计算器软件,对评价区地热资源量进行计算,并根据采灌井井距与采灌井温度、水位和经济成本的关系对采灌井井距进行了优化。结果表明,评价区热储采灌井距设为400 m可确保环境不受影响。该结果为实现地热资源可持续利用提供了有利保障。     

廊坊地区浅层地热能开发前景及地下水回灌试验研究

本文在对廊坊市万庄镇的浅层地热资源量进行概算的基础上,对水源热泵在该区的推广可行性做了评价;并且通过野外场地试验,对该区地下水供给能力及回灌能力进行了研究。得出如下主要结论:(1)该区域浅层地热能储量丰富,总储量约为18 075.0×1010KJ,相当于标准煤616.8×104t,具备推广水源热泵的基础条件。(2)研究区浅层含水层富水性较好,水质较好、供水能力较强,满足水源热泵的运行,也利于地下水回灌,不引起水资源的浪费。(3)在不引起次生环境地质问题前提下,建议在水源热泵系统运行时单井抽水量控制在80 m3/h左右,单井回灌量不超过40 m3/h,采用一抽两灌的原则配置抽、灌井数量,抽水井和回灌井的井间距控制在70~80 m,这样能够使得被抽取的地下水基本得到回灌补给,也可合理的利用浅层地热资源。     

雄安新区地热资源潜力评价

分析地热资源的形成、准确评估地热资源量是实现雄安新区地热资源可持续开发利用、推进碳中和的重要途径之一.本文通过研究雄安新区26口地热勘探井及水质分析、试采试验等数据,对地热田内馆陶组、寒武系、蓟县系雾迷山组、高于庄组热储的空间分布范围及热储特征进行了分析,采用可采系数法和采灌均衡法评价了雄安新区地热资源量.结果表明,采灌均衡法计算的可采资源量和热量远大于开采系数法.采灌均衡法更贴近实际开发条件,且可靠性经过了比拟法验证.采灌均衡条件下全区地热流体可开采资源量为401.77×10⁶ m³/a,地热流体可开采热量为1 013.2×10¹⁴ J/a,折合标准煤346.99×10⁴ t/a.以上研究可优化新区地热资源区划,推动“碳达峰、碳中和”目标实现.     

北京市通州区首次发现中温地热资源

<正>2015年9月,北京市地热研究院在北京市通州区西集镇钻凿成功一眼优质高产地热井——西集1号地热探采井。该井终孔深度3588.88m,最大出水量3072.64m3/d,井口出水温度为92℃。依据《地热资源地质勘查规范》(GB/T 11615-2010)中的相关规定,该井的成功钻凿第一次揭示了通州区中温地热资源的存在。初步计算,西集1号地热井流体可开采量所产生的热功率达8.5MW,位居北京已有地热井产能第二位,估算单井可实现供暖面积达20万m2。     

贵州石阡地热田地热资源量计算

贵州省石阡地热田属于典型的山区褶皱断裂复合型热储,本文针对以往该类型热储资源量计算存在的问题,在热矿水采样测试结果和综合研究基础上,建立石阡地热田热储模型;结合地热井钻探和测井资料,考虑褶皱断裂型热储参数存在各向异性的差别,将地热资源量计算区划为以层状热储为主的层状热储区和以断裂带为主的带状热储区,确定计算参数,采用热储法计算地热资源量;计算得出石阡地热田地热资源为2.18×1016kJ/a,折合成标准煤7.46×108t/a,可利用的地热资源量为3.28×1015kJ/a,折合标准煤1.12×108t/a;将计算结果与该地区以往研究成果进行对比分析,结果显示,褶皱断裂型热储地热资源量的计算过程中,深部断裂带带状热储是不可忽略的,本次研究所采用的计算方法得出的结果更能真实的反映该地热田实际的地热资源量。     

扶风县城地热资源条件与成井工艺研究

扶风县城位于渭河盆地咸礼凸起西部,地热资源包括新生界碎屑岩类孔隙型地热资源和下古生界碳酸盐岩类岩溶型地热资源,地热资源条件较好。以扶风佛文化休闲产业园R2地热井为研究对象,采用钢齿牙轮钻头、PDC钻头和镶齿牙轮钻头分别对新生界松散地层和下古生界碳酸盐岩地层进行钻进,建立成井深度为1 900m的二级成井结构,对区域地热资源条件与成井工艺进行研究,结果可知:该地热井取用的新近系上新统蓝田-灞河组热储层、中新统高陵群热储层和下古生界奥陶系热储层为目的层,取水段为923. 3~1 874. 2 m,经产能测试,该井抽水降深40. 8 m时,出水量64. 11 m^3/h,井口水温66℃。按GB/T11615-2010《地热资源地质勘查规范》,扶风县城地热资源属于较适宜开采区;地热资源温度分级属于热水,可用于采暖、理疗、洗浴、温室等;地热水中氟、偏硼酸、偏硅酸、氡等矿物含量具有医疗价值,其中氟含量达到命名矿水浓度,可命名为氟水,具有较高的理疗价值。     

天津地热资源开发利用现状及可持续开发利用建议

天津是我国地热资源比较丰富、开发利用较早的城市之一,二十世纪九十年代以后开始大规模的将地热资源应用于供暖、洗浴、养殖等方面.目前全市地热供暖面积约1233万m2,是我国利用地热供暖规模最大的城市,并于2011年1月获得“中国温泉之都”荣誉称号.地热资源已经成为天津经济发展和改善城市环境质量不可多得的清洁能源.天津地区的主要热储层均已形成降落漏斗,明化镇组热储层在市区及新四区形成漏斗;大港区形成了本市馆陶组热储层最大的一个漏斗中心;雾迷山组热储层在市区形成了较大的降落漏斗.尽管天津地热资源丰富、开发利用程度较高,但在开发利用过程中存在很多问题,主要有水位年降幅较大,回灌率较低,新近系回灌效果不明显,还存在很多无证开采的现象.针对这些问题,建议相关部门严格控制开采量,时刻关注水位降幅情况,增大回灌力度     

重庆市主城岩溶区地热资源可再生性评价

重庆主城岩溶区的地热资源主要分布在5大背斜的层状热储构造中,地热田主要分布在背斜两翼和背斜南（或北）倾没端。热储层为三叠系嘉陵江组灰岩,盏层为须家河和侏罗系地层,下部隔热层为三叠系飞仙关组泥灰岩地层。随着地热经济的发展和工程建设的加大,重庆市地热水资源可再生性受到影响。本文基于重庆市多年的地热资源勘查、监测资料,将主城岩溶区5个背斜的地热资源分为温泉出露和背斜翼部中深埋藏两类,并利用综合指数法对主城岩溶区地热资源的可再生性进行分区评价。结果显示,主城岩溶区地热资源属强可再生性的有5个,较强的有10个,中等和弱的分别为8和7个,其分布面积所占比例分别为12.95%、32.2%、32.15%和22.7%,可再生性总体呈较强-中等;其中温泉出露型的资源可再生性以较强和中等为主,分布面积分别占温泉出露区总面积的33.6%和33.95%;中深埋藏型以较强和强可再生性为主,其分布面积分别占中深埋藏区总面积的25.9%和30.8%。较强和强可再生性地热主要位于背斜北段,中等-弱可再生性地热则分布于背斜中段和南段。中深埋藏型地热资源的可再生性总体较温泉出露型的强。由此,建议加强背斜两翼中深埋藏区北段地热水资源的勘查开发力度,同时控制中-弱可再生性地热资源区,包括背斜两翼中深埋藏区中南段和部分温泉出露区的开采规模,以确保地热资源的可持续利用。     

山东省蓬莱市艾山地区地热资源开发前景分析

在资料收集、野外地质、地温调查及现场地面物探工作的基础上,对山东省蓬莱市村里集镇黄泥沟村地区地热地质条件进行综合研究,分析了地热资源的开采前景,目的是基本查明工作区内的断裂构造、地层层序、热储分布、热储埋深、热储温度,预测地热井的成井条件,为地热资源开发利用总体规划及进一步勘探提供依据。分析内容包括地质构造条件、地温场特征、地球物理特征以及热储特征。认为工作区具备开发地热资源的前景条件,地热井成井深度在1500m左右时可获得30℃~40℃的热水。建议投入施工一眼探采结合井,井深设计1500m,井位选择于1000~1200m钻遇NE向断裂下盘,可获得较完善的地热资源赋存信息。     

The status quo and prospect of geothermal resources exploration and development in Beijing-Tianj in-Hebei region in China

The Beijing-Tianjin-Hebei region boasts rich geothermal resources and new achievements have been made in the exploration and development of geothermal resources in this region based on previous regional investigation. In detail, geothermal reservoirs of Gaoyuzhuang Formation of Jixian System and Changcheng System in Xiongan New Area have been recently discovered, opening up the second space of geothermal resources; the calculation method of the recoverable resources of geothermal fluid with reinjection being considered has been improved in Beijing-Tianjin-Hebei region, and uniform comprehensive assessment of shallow geothermal energy, hydrothermal geothermal resources, and hot dry rocks (HDR) geothermal resources in the whole Beijing-Tianjin-Shijiazhuang region has been completed. The scientific research base for cascade development and utilization of geothermal resources in Beijing-Tianjin-Hebei region has applied hydraulic fracturing technology to the geothermal reservoirs in Gaoyuzhuang Formation. As a result, the production capacity doubled and two-stage cascade utilization composed of geothermal power generation and geothermal heating were realized, with the first-phase installed capacity of 280 kW and the geothermal hearing is 30000 m². In this way, a model of the exploration, development, and utilization of geothermal resources formed. Large-scale utilization has become the future trend of geothermal resource development in Beijing-Tianjin-Hebei region, and great efforts shall be made to achieve breakthroughs in reinjection technology, geothermal reservoir reconstruction technology, thermoelectric technology and underground heat exchange technology.     

太原盆地西温庄地热田的成因机制

地热田成因机制的研究是地热田资源量精细评价与有效开发的依据.在综合前人研究成果与最新地热钻井资料的基础上,通过对太原盆地岩溶热储地热系统的"源、储、通、盖"主要因素分析,建立了西温庄地热田形成的概念模型,并精细评价了地热资源量.西温庄地热田是一个在非对称性裂谷盆地的高大地热流值背景下,来自东、西山奥陶系岩溶储层裸露区的大气降水,沿着岩溶不整合面和断裂这个运移通道,从东山和西山双向补给,经盆地边界断裂进入盆地深部热储,吸热、增温后逐步在盆地中部西温庄隆起的碳酸盐岩岩溶储集层中富集、承压而形成的中低温传导型地热系统.西温庄地热田的岩溶地热系统具有封盖性能好、主力储集层段多、补给速度较快、盖层地温梯度较高等特征.表现为奥陶系岩溶热储上覆盖层包括石炭系、二叠系、三叠系与第四系,顶面埋深800~1 700 m;从上至下依次发育了峰峰组下段-上马家沟组上段、上马家沟组下段、下马家沟组上段和亮甲山组4套主力含水层段,热储层平均有效厚度累计184.6 m;地热水从补给区至盆地承压区的运移时间约2 000 a;奥陶系热储上覆岩层的平均地温梯度为3.0~4.0℃/100 m,地热水温度范围为55~75℃.西温庄地热田奥陶系岩溶热储的地热资源量精细评价结果表明,热储总量合计33.53×108 GJ,折合标煤1.14×108 t.年开采地热资源量可满足607×104m2的供暖面积,开发潜力巨大.      

西张地区中低温地热资源利用前景分析

西张地区为北亚热带沿海湿润气候区域,季风盛行,夏季需要制冷.冬季需要供暖.因此,对于浅层地热能的开发利用具有得天独厚的自然条件.通过地温测量的调查方法,观测和研究地球内部各种热源形成的地热场随时间和空间的分布规律,进一步推断西张家地区地质构造,确定地热钻井位置,再通过可控源大地音频电磁测深方法,推断深部地层结构、热储埋深及断裂位置,确定地热钻井位置,最后进行地热钻井验证和单井地热资源评价.研究结果表明;本区地热资源具有很大的利用前景.     

Geothermal resources formation conditions and preferred target areas in a certain county of Western Sichuan,China

The geothermal resource is a form of “green” and renewable energy with huge development potential in terms of both environmental protection and economy. It was concluded that the exposed hot springs were mostly produced when fluids derived from atmospheric precipitation were heated deep and recurrently under the ground, developed banded geothermal reservoir in the pores of fault damage zones, fissure zones, hornification zones and dikes, and then moved upward with analyzing the geological and hydrogeological data as well as hydrochemical types of the naturally exposed hot springs in the studied region so as to ascertain the accumulation conditions of geothermal resources in a particular county in Western Sichuan and opt for suitable target areas for exploring geothermal resources. Four areas where geothermal resources are potentially located were proposed with analysis of their formation conditions based on this notion, and the “epsilon-shaped” structure in Zhimulin, the “epsilon-shaped” structure in Jiaochang, the vortex structure in Rewugou and the arcuate structure in Shidaguan were analyzed in this paper offering a reference for developing and exploiting the geothermal resources in the region as well as studying the development patterns of other hot springs in this region.     

Geothermal resources formation conditions and preferred target areas in a certain county of Western Sichuan,China

The geothermal resource is a form of "green" and renewable energy with huge development potential in terms of both environmental protection and economy. It was concluded that the exposed hot springs were mostly produced when fluids derived from atmospheric precipitation were heated deep and recurrently under the ground, developed banded geothermal reservoir in the pores of fault damage zones, fissure zones, hornification zones and dikes, and then moved upward with analyzing the geological and hydrogeological data as well as hydrochemical types of the naturally exposed hot springs in the studied region so as to ascertain the accumulation conditions of geothermal resources in a particular county in Western Sichuan and opt for suitable target areas for exploring geothermal resources. Four areas where geothermal resources are potentially located were proposed with analysis of their formation conditions based on this notion, and the "epsilon-shaped" structure in Zhimulin, the "epsilon-shaped" structure in Jiaochang, the vortex structure in Rewugou and the arcuate structure in Shidaguan were analyzed in this paper offering a reference for developing and exploiting the geothermal resources in the region as well as studying the development patterns of other hot springs in this region.