DZ40—85地热资源评价方法.doc

1、中华人民共和国地质矿产部部标准 DZ 4085 地 热 资 源 评 价 方 法 地热资源是地质矿产资源之一，为加强地热资源的开发利用研究，特制定本标准。本标准可作为国家、省、市、自治区制定长远规划的依据；也作为本系统进行地热田普查和初步勘探的设计依据。1 名词、术语 1.1 地热资源 系指在当前的技术经济条件下可以开发利用的地下岩石和水中的热能，也包括在未来条件下具有替在价值的热能。 根据研究程度，地热资源还可进一步划分为远景地热资源、推测地热资源及已查明地热资源（图 1）。 图 1 地热资源评价表 1.1.1 远景地热资源 系指在小比例尺（相当于 1100 万或 150 万）区域调查的基础上

2、，根据某些地热现象，如温泉、浅层地温等物探资料，并基于一般的地热地质条件和理论，推测其存在的地热资源。 远景地热资源可作为进行中等比例尺调查和制定规划的依据。 1.1.2 推测地热资源 系指在中比例尺（相当于 120 万或 110 万区域调查的基础上，相应开展了地热地质、地热地球化学和地温调查，重、磁、电或地震等物探以及钻探工作，得出的地热资源。 推测地热资源可作为规划大比例尺地热调查，编制地热普查、初步勘探设计的依据。 1.1.3 已查明地热资源 又称已确认地热资源，系指在大比例尺（相当于 15 万等）调查的基础上，相应开展了地热地质、地热地球化学、地温调查，重、磁、电或地震等物探工作，经钻

3、探验证，地质构造和热储边界清楚。同时，经过长时间单井、多井抽水试验或放喷试验以后，在计算出的地热资源。 1.2 地热储量 系指已查明地热资源的一部分，即在当前条件下可以用地质学方法圈闭而又能经济、合理、合法地开采的有用能源。 1.3 热储 系指含有能被开发利用的热流体的岩石和岩层。 热储还可分为孔隙热储和裂隙热储。砂层、砂卵砾石层、胶结较差的砂岩、砾岩和部分碳酸盐岩等属孔隙热储。火成岩、变质岩、部分碳酸盐岩和致密砂岩、砾岩属裂隙热储。在进行地热资源评价时，对于孔隙和裂隙二者兼有的热储，如砂岩、砾岩和碳酸盐岩等按孔隙热储考虑。 1.4 地热田 系指在一定范围内，具有盖层、热储、热流体通道和热源的

4、地质体。其热能可供开发并具有社会经济效益。 1.5 有效利用地热资源量 被开发出来的地热能（即从井口得到的热量）只有一部分被利用，将被利用的部分称为有效利用资源量。由式（1）表示： (1)式中：有效利用率； whzQQz有效利用资源量，kcal； QWh可采地热资源量（从井口得到的资源量），kcal。 有效利用率和利用目的及技术水平有关。2 进行地热资源评价的某些规定 2.1 深度 就总的趋势而言，一个地区的温度随着深度增加而增加。从经济和技术条件考虑，钻进愈深技术愈复杂，钻井（孔）的成本愈高。为此，将 2000m 以浅定为经济型地热资源，20003000m 定为亚经济型地热资源。 2.2 温

5、度 对热储湿度划分如表 1：表 1 20 冷水 2040 低温 4060 中低温 60当地沸点 中温 当地沸点 高温 2.3 评价热储的规定 凡具有下述两条件者才能被当作可利用的热储加以评价： a.深度 1000m 以浅的温度大于 40。 b.单井出水量大于 20m3h，当无水量资料时，其导水系数必须大于 1 达西m。 2.4 地热田的规模 地热田分为大、中、小三种类型。其划分方法是将有效利用资源量折算成发电量，然后按发电量的大小进行划分（表 2）。同时规定用于高温发电的地热田服务年限应大于 30 年，用于综合利用的中低温地热田，其服务年限应大于100 年。 表 2 地热田规模划分 地热田规模

6、 发 电 量 104kW 热 量 104kcalh 煤 量 104ta 大型地热田 5 4300 15 中型地热田 15 8604300 315 小型地热田 1 860 3 注：工程上 1 度电相当于 860kcal 热量、0.5kg 煤。3 符号、代号 本方法常用量和单位名称代号、符号是根据中华人民共和国法定计量单位有关内容，并结合地热开发的具体需要编制的（表 3）。凡未列入的量和单位，仍应按国家标准的规定执行。 表 3 地热资源常用量代号和单位名称符号对照表 量 原 用 单 位 新 单 位 序 号 名 称 代号 名称与符号 名 称 符 号 附注 长度 L(L) 公里 千米（公里） km 宽

7、度 b 高度 h 米（公尺） 米 m 厚度 (d.t) 厘米 厘米 cm 半径 r.R 直径 d.D 毫米 毫米 mm 1 长 度 距离 s 微米 微米 m 平方公里 平方公里 km2 平方米 平方米 m2 平方厘米 平方厘米 cm2 2 面 积 A (S) 平方毫米 平方毫米 mm2 立方米 立方米 m3 升 升 1.L 体积 （容 积） V 毫升 毫升 ml 3 体 积 气体 体积 Vn 立方米 立方米 m3 续表 3 量 原 用 单 位 新 单 位 序 号 名 称 代号 名称与符号 名 称 符 号 附注 时 间 t(T) 日（天） 日（天） d 周 期 T 时 （小）时 h 周 期 T

8、分 分 min 4 时间常数 t(T) 秒 秒 s 公里小时 公里每小时 Km/h 5 速 度 v、 u、 w 米秒 米每秒 m/s 亿吨 亿吨 108t 万吨 万吨 104t 吨 吨 t 公斤 千克（公斤）kg 克 克 g 6 质 量 （重量） m 毫克 毫克 mg 吨昼夜 吨每日 t/d 吨小时 吨每小时 t/h 7 质量流量 (重量流量) qm 公斤秒 千克每秒 kg/s 米 3昼夜 立方米每日 m3/d 米 3秒 立方米每秒 m3/s 8 流量 (体积流量) qv 升 3秒 升每秒 l/s, L/s 吨米 3 吨每立方米 t/m3 公斤米 3 千克每立方米 kg/ m3 9 密 度 (

9、容重) p 克厘米 3 克每立方厘米 g/cm3 吨 兆牛 MN F=ma=力 F 吨力 千牛 kN W=mg 公斤 1N=1kg.m.s-2 10 力 重力 W (p.G) 公斤力 牛顿 N 1N0.1kgf 续表 3 量 原 用 单 位 新 单 位序号 名 称 代号 名称与符号 名 称 符 号附注吨米 2 1kgf/cm2=9.8104Pa压力(压强) p吨力米 2帕（斯卡） Pa1mmH2O=9.80665Pa正应力 公斤厘米 2 帕（斯卡） Pa 1Pa=1N/m21kgf/cm2=98066.5Pa11切应力(剪应力) 公斤力厘米2标准大气压 帕（斯卡） Pa 1atm=101325

10、Pak 米昼夜米日（天）m/d达西 平方厘米 cm212 渗透率kd毫达西 平方毫米 mm2泊13 粘度 （ ） 厘泊帕（斯卡）秒 Pas1 泊=0.1 帕秒(Pas)兆焦 MJ功 w、 (A) 千克力米千焦 kJ1kgm=9.80665J14能量 、（ W）瓦(特)小时(Wh) 焦（耳） J 1Wh=3.6kJ热力学温度 T、 () 开氏度 开（尔文） K15 摄氏温度 t、 () 摄氏度 摄氏度 兆焦 MJ千卡（大卡）千焦 kJ16热、热量Q卡（cal） 焦（耳） J1cal=4.1868J17热导率（导热系数）(k)卡/厘米秒卡/米秒瓦(特)每米开(尔文)W/mKW/m1cal/cms=

11、4.1868102W/mK18传热系数 (总)传热系数K、 k卡/厘米2秒大卡 /米2秒瓦(特)每平方米开(尔文)W/m2KW/m21cal/cm2s=4.1868104W/m2K焦(耳)每开(尔文) JK19 热 容 C 卡 焦(耳)每摄氏度 J焦(耳)每千克开(尔文) J/kgKJ/kg20 比热容 c卡/克大卡/公斤 焦(耳)每千克摄氏度 KJ/kgK1kcal/kgs=4.1868103J/kgK续表 3 量 原 用 单 位 新 单 位序号 名 称 代号 名称与符号 名 称 符 号附注兆瓦 MW千瓦 千瓦 kW瓦 瓦（特） W21 有功功率 P微微瓦 皮瓦 PW兆焦 mJ 1kWh=3

12、.6MJ千焦 kJ焦（耳） J22电能（量）W千瓦小时（度）千瓦小时 kWh千克每立方米 kg/ m3毫克每立方米 mg/ m3千克每升 kg/l23 质量浓度 PB 毫克/升毫克每升 mg/l4 地热资源量评价 地热资源类型不同，其计算方法也不相同。目前我国已发现的地热资源类型大致有：沉积盆地型、断裂（裂隙）型和近期岩浆活动型三种类型。 4.1 热储法 4.1.1 计算 热储法的地热资源量按式（2）计算： (2)式中：Q R地热资源量，kcal； A热储量面积，m 2； d热储厚度，m； tr热储温度，； tj基准温度（即当地地下恒温层温度或年平均气温） ，； )(jrRtAdVQ地 上地

13、下 wcCPPV)1(地 上地 下热储岩石和水的平均热容量，kcalm 3，由式（3）求出： (3)式中：Pc、Pw分别为岩石和水的密度，kgm 3； Cc、Cw分别为岩石及水的比热容，kcalkg； 岩石的孔隙度，。 将式（3）代入式（2）即得式（4）： (4)()1(jrwcR tCPAdQ热储法不但适用于非火山型地热资源量的计算，而且适用于与近期火山活动有关的地热资源量计算。不仅适用孔隙型热储，而且也适用于裂隙型热储。凡条件具备的地方，一律采用这种方法。 4.1.2 回收率 用热储法计算出的资源量不可能全部被开采出来，只能开采出一部分，二者的比值称为回收率。用式（5）表示： (5)地 上

14、地 下VRE式中：R E回收率； Qwh开采出的热量，即从井口得到的热量； QR埋藏在地下热储中的地热资源量。 回收率的大小取决于热储的岩性，孔隙及裂隙发育情况，是否采取回灌措施以及回灌井布置是否科学合理等等。在进行地热资源评价时，对回收率作如下规定：对大型沉积盆地的新生代砂岩，当孔隙度大于 20时，热储回收率定为 0.25；碳酸盐岩裂隙热储定为 0.15；中生代砂岩和花岗岩等火成岩类热储则根据裂隙发育情况定为 0.050.1。 4.1.3 参数确定 4.1.3.1 比热、岩石密度 热储岩石的比热、密度由试验获得，但在初期工作阶段缺少试验数据时，可参照表 4、表 5。 4.1.3.2 孔隙度（

15、裂隙率） 对于孔隙热储层，孔隙度可以通过实验室求出，也可以用测井方法求得。对于裂隙热储层，可以通过实验室试验、测井、抽水试验及比拟法求得。地 上地 下V表 4 岩石比热等一览表 花 岗 岩 石 灰 岩 砂 岩 钙质砂 (含水率)43%) 干石英砂 (中-细粒) 石英砂 (含水率)(8.3%) 砂粘 (含水率)15%) 空气 (一 个 大气 压 ) 冰 水 (平均) 比热cal/g 0.19 0.22 0.21 0.53 0.19 0.24 0.33 0.24 0.49 1 密度g/cm3 2.70 2.70 2.60 1.67 1.65 1.75 1.78 0.00129 0.92 1 热导率

16、(10-3cal/cms） 6.50 4.80 6.20 1.70 0.63 1.40 2.20 0.055 5.30 1.43 表 5 饱和蒸气表 密度,g/cm 3 热焓,cal/g 温度 压力 m bar(100 Pa) 液体 气体 液体 气体 0 6.11 0.99978 4.8472106 0.010 597.49 20 23.37 0.99828 1.7290105 20.030 606.23 25 31.67 0.99712 2.3041105 25.023 608.41 30 42.43 0.99517 3.0368105 30.014 610.57 35 56.24 0.99

17、409 3.9612105 35.005 612.73 40 73.78 0.99225 5.1161105 39.995 614.88 45 95.86 0.99023 6.5461105 44.987 617.01 50 123.40 0.99803 8.3017105 49.980 619.13 55 157.46 0.98567 1.0440104 54.975 612.23 60 199.26 0.98315 1.3023104 59.972 623.32 65 250.16 0.98040 1.6123104 64.972 625.38 70 311.69 0.97766 1.98

18、17104 69.975 627.43 75 385.56 0.97420 2.4189104 74.982 629.45 80 473.67 0.97164 2.9333104 79.993 631.45 85 578.09 0.96844 3.5350104 85.009 633.42 90 701.13 0.96512 4.2350104 90.031 635.36 95 845.28 0.96166 5.0448104 95.058 637.27 100 1013.30 0.95812 5.9773104 100.092 639.15 110 1432.70 0.95067 8.264

19、9104 110.183 642.81 120 1985.50 0.94284 1.1217103 120.311 646.31 130 2701.30 0.93456 1.4967103 130.483 649.64 140 3613.80 0.92587 1.9666103 140.705 652.78 岩石名称项目150 4760.00 0.91678 3.5481103 150.986 655.72 160 6180.60 0.90726 3.2599103 161.334 658.43 170 7920.20 0.89730 4.1228103 171.758 660.90 180

20、10026.0 0.88690 5.1599103 182.267 663.10 190 12552.0 0.87604 6.3973103 192.872 665.01 200 15548.0 0.86409 7.8641103 203.585 666.60 在完整井中进行稳定流抽水试验，热储的裂隙率和流体的流量有式（6）关系：(6)地 上地 下地 上地 下 V式中： 裂隙率； B液体的容积系数； 液体的粘度，CP（1CP=1mPas） ； H热储层的有效厚度，m； R试验井的影响半径，m； r试验井的半径，m； Kc产量指数； 577.9换算系数。 a. 容积系数 B 是指液体在地下热储中的体积 V 地下 与在地面体积 V 地上 之比，即式（7）所示： (7)液体在储层条件下的体积通常总大于它在地面脱气后的体积，其 B 值大于1。容积系数也可用热储条件下液体的比容与地面条件下的比容的比值来表示。图 2 表示压力与热储中流体的容积系数之间的关系数曲线。 地 上地 下