DZ/T 0331-2020 地热资源评价方法及估算规程.pdf

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  • 章在一定压力(水头)降条件下的合理开采强度,充分考虑流体回灌对热储的回补作用。 5.3.2.2对井“以灌定采”应同时满足:回灌率大于80%,回灌温度宜为25℃,可根据实际情况取值。地 热流体回灌后,100a内冷锋面不应到达开采井,即不产生热突破。 5.3.2.3对井采灌时可回灌量的估算与确定,应根据附录C中考虑回灌条件下地热流体可开采量的两 钟不同方法进行计算,结合回灌试验时地热井的实际回灌情况,综合评价确定地热回灌井的合理可回灌 量。其中有两种特殊情况应酌情考虑: a) 回灌并回灌能力极弱(小于出水量的三分之一)时,宜以该井回灌试验过程中相对延续时间较长 的一段回灌量作为其可回灌量,并采用比拟法,对比分析相同地质构造条件下,成井工艺相同的 同类型地热井的回灌能力,同时取保证系数为0.7时,作为其可回灌量的依据。 b) 回灌并回灌能力极强(大于最大出水量)时,主要应考虑冷锋面的运移,以对井中的开采井和附 近其他同层开采井流体100a内温度不应下降、不产生热突破为宜。

    5.4不同类型地热资源储量估算

    5.4.1沉积盆地型地热资源储量估算

    4.1.1沉积盆地型地热资源储量估算方法应根据勘查阶段进行选取。区域调查阶段和预可行性勘查 段评价内容包括地热储量、地热流体储存量、地热流体可开采量、地热流体可开采热量;可行性勘查阶 和开采阶段评价内容包括地热资源可开采量、地热流体储存量、地热流体可开采量、地热流体可开采热 、回灌条件下地热流体可开采量、回灌条件下地热流体可开采热量。 4.1.2地热资源储量估算重点是地热流体可开采量和地热流体可开采热量。计算方法依据勘查阶段 助查研究程度的不同进行选择, a)地热资源调查阶段,以分析研究已有地热资源相关资料为主,重点对地热井开展野外调查,依据 地热资源勘查研究程度的不同,预测调查区的地热资源储量。地热资源储量估算方法宜采用热 储法和解析法。 b 地热资源预可行性查阶段,多选定有地热资源开发前景但文存在一定风险的地区进行助查 主要利用地热钻井测试资料及经验参数。地热资源储量估算方法宜采用热储法、解析法和比 拟法。 c)地热资源可行性勘查阶段,主要结合地热资源开发规划或开发工程项目要求建筑安全管理,在地热资源预可 行性勘查阶段选定的地区进行,勘查范围可是一个地热田,也可是划定的拟开采地区,主要利用 多个地热钻井(孔)测试资料、年动态监测资料及经验参数。地热资源储量估算方法宜采用解析 法、数值法、比拟法和热储法。 d 地热资源开采阶段,主要对已规模化开采地热资源的地热田或地区,结合开采中出现的问题与 地热资源管理的需要,对地热流体可开采量及开采后对环境的影响进行重新评价,主要利用地 热勘查、采灌试验及多年动态监测资料。地热资源储量估算方法宜采用数值法、统计分析法、解 析法和生产试验法。 4.1.3以对并开采为主并开采多年的地热由,应以统计分析法为主估算地热流体可开采量,以地热由 代表性监测井多年水头压力保持稳定或一定时限内可趋于稳定条件下的地热田开采总量作为其可开 量。对暂不能保持水头压力稳定的地热,可用地热由内代表性监测并保持一定水头压力年降速条件 的地热田开采量作为一定时限内的可开采量。 4.1.4对已实施地热回灌或采(灌)结合开发的地热田,可采用统计分析法、热储法或数值法估算其保 水头压力、热(量)均衡条件下的合理开采强度作为其可开采量。采(灌)条件下地热资源开采量的计算 度应为回灌时开采井出水口温度。

    5.4.1.5沉积盆地型地热资源评价热储范围

    a 有井控制的,应同时满足下列条件:埋深在4000m以内,热储层温度在25℃以上;单井涌水量 大于20m"/h;中低温地热资源100a内水位下降小于100m,水位下降速率小于1m/a,高温地 热资源总压力降低值最大不超过0.5MPa,压力下降速率不大于0.02MPa/a。 b) 没有井控制、资料较少的远景评价区:通过盖层平均地温梯度大于2.5℃/100m圈定热储面 积,地温梯度、热储层厚度、砂厚比根据以往成果资料获得,热储层温度可用地温梯度推算确定。 4.1.6考虑回灌条件下地热流体可开采量的计算方法:对于盆地型地热田,根据热量平衡,按回灌条 开采100a,热储温度下降2℃进行计算,计算公式参见附录C.3.3。

    5.4.2隆起山地型地热资源储量估算

    5.4.2.1隆起山地型地热资源储量估算内容包括地热资源储量、地热流体可开采量及地热流体可开采 热量。 5.4.2.2地热资源储量估算方法依据勘查阶段和研究程度的不同进行选择。调查阶段宜采用热储法和 地表热流量法;预可行性勘查阶段可采用热储法、地表热流量法和比拟法;可行性勘查阶段除采用热储法 和比拟法外,还可依据部分地热井试验资料采用解析法;开采阶段则应依据较丰富的勘查、开发及监测资 料,采用统计分析法、数值法、解析法和生产试验法等进行估算。 5.4.2.3对单独开采的地热天然露头(泉),应依据泉流量动态观测资料,采用泉流量衰减方程估算可开 采量或取历年最低泉流量作为其可开采量。在资料丰富的条件下,宜采用丰水期和枯水期的流量评价可 开采量。 5.4.2.4地热资源评价热储范围:将温度大于25℃的山区温泉或地热井作为地热资源评价的水温下 限;断裂带开放型热储的热水以泉(群)或热水井的形式出露,其地热田由断裂带构成,或由几组断裂交叉 包围的范围构成;断裂带半圈闭型热储,宜以估算的热储温度大于25℃的范围作为地热田或地热异常区 的范围。

    5地热资源储量可靠性评价

    6.1地热单井可靠性评价

    6.1.1按5.3.1确定单并稳定产量。

    1.2依据确定的单井稳定产量或行政管理部门批准的单井允许开采量,按相关公式估算单 权益保护的范围。对盆地型地热田,可按单井允许开采量开采100a、消耗热储温度下降2 热储存量,用热储法及圆面积公式估算地热井开采对热储的影响范围,视其为单井开采权益 范围。

    表1地热资源储量查明程度

    式中: W,—热功率,单位为千瓦特)(kW); Q一—地热流体可开采量,单位为立方米每秒(m"/s); 一地热流体温度,单位为摄氏度(℃)。 6.2.3地热流体年开采累计可利用的热能量估算公式如下

    ZW,一一开采1a可利用的热能,单位为兆焦[耳】(MJ); D 一全年开采日数(按24h换算的总日数),单位为天(d)。 6.2.4计算地热流体年(或100a)可开采量能采出的热量占热储中储存热量及地热流体中储存热量的 比例,评价地热资源的开发潜力并比较计算结果的一致性。 6.2.5依据地热资源条件及地热资源开发经济技术条件,确定合理的开采方案,并预测地热田的温度 场、渗流场、流体化学成分等的变化趋势

    7.1地热流体不同用途评价

    7.1.1理疗热矿水评价:地热流体通常含有某些特有的矿物质(化学)成分,可作为理疗热矿水开发利 用,可参考附录F对其属于何种类型的理疗热矿水做出评价。 7.1.2饮用天然矿泉水评价:地热流体符合饮用天然矿泉水界限指标及限量指标的,可依据GB8537进 行评价。 7.1.3生活饮用水评价:地热流体可作为生活饮用水源的,应根据GB5749和GB/T14848做出评价。 7.1.4农业灌溉用水评价:低温地热流体(水)在用于采暖供热等目的后排放的地热废弃水,可用于农田 翟溉,遵照GB5084对其是否适宜农由灌溉做出评价。 7.1.5渔业用水评价:低温地热水用于水产养殖的,遵照GB11607对其是否符合水产养殖做出评价。

    7.2地热流体中有用矿物组分评价

    中高温地热流体通常含有高浓度的矿物质,有的为热卤矿物水,可从中提取工业可利用成分,如碘 (>20mg/L)、溴(>50mg/L)、(>80mg/L)、锂(>25mg/L)、(>200mg/L)、锗(>5mg/L)等,有 的还可生产食盐、芒硝等,对达到工业利用可提取有用元素最低含量标准的,可参照《矿产资源工业要求 手册》(2014年修订本)进行评价

    7.3.1地热流体中因含有氯离子、硫酸根、游离二氧化碳和硫化氢等组分而对金属有一定腐蚀性的,可 通过挂片试验等测定其腐蚀率,对其腐蚀性做出评价。 7.3.2可参照工业上的评价方法,用腐蚀系数(K)评价地热流体(水)的腐蚀性: a)K>0,称为腐蚀性水; b)Kk<0,并且K+0.0503r(Ca2+)>0,称为半腐蚀性水;Kk<0,并且Kk+0.0503r(Ca2+)<0,

    a)K>0,称为腐蚀性水; Kk<0,并且Kk十0.0503r(Ca2+)>0,称为半腐蚀性水;Kk<0,并且Kk十0.0503r(Ca2+)<0, 称为非腐蚀性水

    7.3.3腐蚀系数的计算。

    离子的毫克当量浓度,单位为毫克当量每升(meq/L), 注:1meg=1mmol×原子价。

    7.4地热流体结垢评价

    7.4.1地热流体中的二氧化硅、钙和铁等组分因温度变化而结垢,可通过试验评价其

    a H。<125,称为锅垢很少的地热流体; b)125≤H。<250,称为锅垢少的地热流体; c) 250≤H。<500,称为锅垢多的地热流体; H。≥500,称为锅垢很多的地热流体。 H。=S+p+36r(Fe2+)+17r(A13+)+20r(Mg2+)+59r(Ca2+) (12 式中: H。一锅垢总量,单位为毫克每升(mg/L); S 一地热流体中的悬浮物含量,单位为毫克每升(mg/L); ? 一地热流体中的胶体(SiO2十Fe2O:十AlzO:)的质量浓度,单位为毫克每升(mg/L)。 4.3 通过碳酸钙结垢趋势判断、评价地热流体结垢程度。 a) 对氯离子含量高(大于或等于25%摩尔当量)的地热流体,可采用拉申指数(LI)判断碳酸钙的 结垢趋垫和腐蚀性程度计算公式如下

    ALK 一总碱度(以CaCO:计),单位为毫克每升(mg/L)。 1)LI≥0.5,不结垢,有腐蚀性;0.5≤L<3.0,有轻微腐蚀性;3.0

    式中: RI 雷兹诺指数; pH, 一计算的地热流体的pH; pH, 实测的地热流体的pH; c(Ca2+) 地热流体中钙离子的浓度,单位为摩【尔)每升(mol/L); K。 常数(当总固形物为200mg/L6000mg/L时,取值为1.8~2.6,温度大于100 ℃时取低值,低于50℃时取高值)。 1) RI<4.0,结垢非常严重; 2) 4.0≤R<5.0,结垢严重; 3) 5.0≤R<6.0,结垢中等; 4)6.0≤R<7.0,结垢轻微; 5)RI≥7. 0.不结垢

    8地热资源开发利用评价

    8.1地热资源开发可行性评价

    8.1.1考虑当前地热资源开采技术的可能性、经济的合理性以及开发利用的科学性,对其开发的可行性 做出评价。 8.1.2依据地热井的成井深度,区别地热资源开采的经济性,分为: a)经济的,成井深度小于1000m。

    8.1.2依据地热井的成井深度,区别地热资源开采的经济性,分为: a)经济的,成井深度小于1000m。 b)较经济的,成井深度为1000m~3000m。 c)有经济风险的,成井深度大于3000m。 8.1.3依据地热流体的出井口温度,评价可能的利用范围(见表2)

    8.1.2依据地热井的成井深

    表2地热资源温度利用

    注:表中温度是指地热流体的出井口温度。

    DZ/T 03312020

    a 适宜开采区:地热井地热流体产量大于50m/(d·m)。 b 较适宜开采区:地热井地热流体产量为5m/(d·m)~50m*/(d·m)。 适宜性差开采区:地热井地热流体产量小于5m/(d·m)。 d)地热田的开采适宜性应根据地热井统计规律进行确定。 8.1.5依据地热流体化学组分的含量,确定可作为地热流体的利用方向、方式和排放要求(见表3)。

    1.5依据地热流体化学组分的含量,确定可作为地热流体的利用方向、方式和排放要求(见表3)

    3不同质量地热流体的利用方向、方式和排放要

    3.1.6依据地热流体可开采量及其产能,评价其可开发利用的规模。中、低温地热资源用于采腰、供生 活热水、理疗、温泉洗浴、洗浴、农业温室、水产养殖等的规模估计见表4

    表4采暖、供生活热水、理疗、温泉洗浴等耗水(热)量参考标准

    8.2地热资源开发利用环境影响评价

    8.2.1地热利用的节能减排效果估算

    地热利用的节能减排效果估算可参照附录G执行。

    8.2.2地热流体排放对环境影响的评价

    8.2.2地热流体排放对环境影响的评价

    8.2.2.1高温地热流体中通常含有CO2、H2S等非凝结气体,应评价其对大气可能造成的污染,提出污 染防治建议。 8.2.2.2废地热流体的直接排放会造成热污染和其中有害组分对地表水、土壤水以及地下水的污染,应 遵循GB8978的规定评价其排放对环境的影响

    可能出现的问题,提出相应的防治措施和建议。 2.3.2上覆松散层厚度小的岩溶热储或基岩热储层,应对开采地热流体可能引发的对岩溶热储 蚀和地面变形破坏(塌陷或沉降等)等做出评价,针对问题提出相应的防治措施和建议。

    8.2.4其他地质环境影响评价

    8.2.4.1地热地质景观保护评价。地热流体长期开发,可能导致地热田及其周边地区的地热显示、地热 景观的消失和天然温泉的锐减,应做出保护性评价,保护代表性的地热自然景观。 8.2.4.2海水人侵可能性评价。对海岸地区开采地热流体可能引起的海水人侵进行评价,确定合理的 开采方式和开采量,防止海水人侵对地热田的破坏和影响。 8.2.4.3浅层地下水源保护性评价。与浅层含水层有较密切水力联系的地区,对开采地热流体可能引 起上覆含水层水质、水量的变化进行评价,确定热储合理开采量及浅层地下水源保护对策

    8.3地热资源开发利用现状与潜力评价

    8.3.1以地热区(田)为单元,依据地热井和温泉调查数据按热储段和利用方向进行分类解析,分析各热 诸段和各利用方向的现状,并计算地热资源总开发利用量。 3.3.2结合地热资源评价结果,分析地热资源的盈余量和开发利用潜力,论证获得开发利用潜力的途 轻、措施和可行性,合理开发和配置地热资源。 3.3.3地热资源开发利用现状及潜力分析方法参见附录H

    地热资源开发利用应基于温度等级区划及流体水化学特征区划,并结合以往的开发利用情况、地区 经济发展状况,充分考虑梯级开发利用技术等确定其合理开发利用方向。主要开发利用方向包括:地热 发电、地热供暖、旅游疗养、养殖、种植和工业利用等。地热资源梯级综合利用参见附录I

    9地热资源勘查评价报告编写

    地热资源勘查评价工作完成后,应及时编写相应的地热资源勘查评价报告。

    9.2.1单井地热资源勘查评价报告。单井勘查评价工作完成后,编写地热井勘查评价报告。报告内容 应包括:前言;区域地热地质条件;地热井地质及地球物理测并;并产能测试与可开采量评价;流体质量评 价;经济与环境评价、开采保护区论证;结论与开发利用建议等。 9.2.2地热田(区)地热资源勘查评价报告。完成一个独立的地热田或具有一定开采规模的地区的地热 资源勘查评价工作后,编写地热田(区)地热资源勘查评价报告。地热资源勘查评价报告编写提纲参见附 录J。

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    A1.1对于温泉和地热井,可利用地热温度计估算热储温度,预测地热田潜力。 A.1.2应用地热温度计的条件:①地下储存的流体为热水;②控制化学组分进人热水的化学反应只和 温度相关;③热储层中用于地热温度计方法的化学组分有足够的补给;④热水与供应这些化学组分的储 热岩体中特定矿物之间已经建立溶解平衡;③热储层的热水能迅速流出地表;③热水在流出地表的过程 中,化学组分的浓度没有发生变化

    A.2.1二氧化硅地热温度讯

    2.1.1无蒸汽损失的石英地热温 化硅是由热水溶解石英形成的,这部分热 达到取样点(泉口或井口)时没有沸腾,热储温度计算公式如下:

    A.2.1.1无蒸汽损失的石英地热温度计。热水中的二氧化硅是由热水溶解石英形成的,这部分热水在

    t 一热储温度,单位为摄氏度(℃); p(SiO2)一—热水中溶解的硅酸形式的SiO2的质量浓度,单位为毫克每升(mg/L)。 A.2.1.2最大蒸汽损失的石英地热温度计。如果溶解石英的这部分热水达到取样点时已发生了沸腾 闪蒸,热储温度计算公式如下:

    上还公式适用热 2.1.4玉髓地热温度计。如果地下热水中的二氧化硅是由热水溶解玉髓形成的,则当热水到达 没有发生蒸汽损失,其热储温度计算公式为

    α一方石英地热温度计。如果地下热水中二氧化硅是落解α一方石英形成的,则热储温度计算

    1000 (A. 6

    c(K+) K+的浓度,单位为摩(尔)每升(mol/L)

    DZ/T 03312020

    当t<100 ℃且 1gl /(Ca+) /c(Na*)|>0 时,β=4/3;当 t>100 ℃或 Ig|/(Cca+) /c(Na*)<0

    3;沸腾及地下热水与冷淡水相混导致 起CaCO:沉淀,而水溶液中Ca2+的损耗会导致计算温度过高。冷、热水混合时,如果热水比 0%,则应考虑混合对本方法计算结果

    A.2.4钠一钾一钙一镁地热温度讯

    此方法是钠一钾一钙地热温度计的镁校正法。当钠一钾一钙地热温度计用于富含Mg2+的地热水 时,会得出异常高的结果。R.O.福尔尼埃和R.W.波特尔提出钠一钾一钙地热温度计的镁校正法,其 温度校正值△tM用下列公式求得。 当R介于5~50之间时,

    c(Mg* R: X100 ..(A.16) +c(K+)

    在使用钠一钟一钙一镁地热温度计时 地热温度计计算结果减去△tMg,并 氏度(℃)为单位。但Mg2+的高浓度指示在较低温度时达到水岩平衡,因此使用本方法时应谨慎

    A.2.5钾一镁地热温度讯

    利用钾、镁质量浓度比计算地热水在浅部与围岩达到平衡时的温度。计算公式为

    o(K+) 一水中K+的质量浓度,单位为毫克每升(mg/L): p(Mg*+)水中 Mg+的质量浓度,单位为毫克每升(mg/L)

    A.2.6硫酸盐一氧同位素地热温度计

    T T 地热水的温度,单位为开(尔文)(K); 8180 氧同位素比值,数值以“%”表示

    A.2.7气体地热温度

    附录B (资料性附录) 地热资源计算参数的确定

    量、温度、压力、流体化学成分等

    L何参数包括热储面积、厚度和地热能回收率等

    B.2.1.1沉积盆地型地热资源热储面积依据地热田的构造边界和同一深度的地温等值线圈定的范围确 定。工作区仅涉及地热田的部分范围,应按勘查工作控制的实际面积计算。工作区涉及多个地热田,应 将各地热田及地热异常区分界线、热储温度等值线和热储厚度等值线进行计算机数字化,计算各分区的 面积。 B.2.1.2隆起山地型地热资源的热储范围可由控热断裂构造圈闭,面积由地质构造圈定,可考虑拟化成 变化的椭球体等进行面积计算。如热储范围界线模糊,可考虑地热异常点1km范围作为热储计算 范围。 B.2.1.3地热资源调查阶段和预可行性调查阶段,热储面积可根据地面测绘和物探、化探资料综合分析 推测;可行性勘查和开采阶段,热储面积应结合岩芯和岩屑录井、简易水文观测、地球物理测井以及水热 蚀变等资料确定

    热储厚度应依据钻孔资料,结合地球物理勘探资料确定热储顶板深度和底板深度,依据近期开采技 术水平和经济合理性确定计算的基础深度航空标准,然后计算基础深度之内的热储厚度。沉积盆地型地热资源热 者厚度可采用地层厚度与砂厚比的乘积确定,基岩热储厚度可采用4000m以浅基岩的评价平均厚度与 储厚比的乘积确定。热储砂厚比通过地热田钻孔资料统计确定,基岩储厚比参照区域值确定。

    B.2.3热储地热能回收率

    度以及开采回灌技术条件合理确定。勘 查程度较低,资料较少时,可取经验值。对于大型沉积盆地的新生代砂岩孔隙型热储,孔隙率大于20% 时,回收率可取25%;对于岩溶型裂隙热储,回收率可取15%~20%;对于中生代砂岩和以花岗岩为代表 的火成岩型裂隙热储,回收率可取5%10%

    物理性质包括热储温度、压力及岩右的密度、比热

    料不充分时,可通过地温梯度推测热储的温度,也可用地球化学地热温度计计算热储温度。据 导热储不同部位的温度分布情况。 根据地温梯度计算热储温度,计算公式为

    一热储中部温度,单位为摄氏度(℃); to 恒温带温度或多年平均气温,单位为摄氏度(℃); △T——地温梯度,单位为摄氏度每百米(℃/100m); H—热储中部埋深,单位为米(m); H。一恒温层深度,单位为米(m)

    寸地热井的试井资料获得热储的压力分布情况

    有条件时防雷标准规范范本,应通过试验测试得到岩石的密度、比热容和热导率。在勘查程度较低时,可取经验值(参 见表B.1)。

    B.1几种常见岩石和物质的比热容、密度和热导

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