dz40-85 地热资源评价方法

地热资源评价方法

uz 中华人民共和国地质矿产部部标准DZ 0 8 4- 5

地热资源评价方法

鬓 8=塑0 s丝 5= _ 1通,

_ _一 _—

-一 16 0旧寒 - 9一50施 8 -1

书一尽 *地矿部 .华不井 n质产#国 t准

地热资源评价方法

中华人民共和国地质矿产部部标准D Z 40- 85

地热资源评价方法地资是质产源,加地源开利研,制本准本准作 地矿资之一为强热资的发用究特定标 .标可为热源国,,,治制远的,作本统行热普和步探的计据家省市自区定长规划依据也为系进地田查初勘设依 .名词,术语

11 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普在价值的热能.

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 . )

.顽肠招

图 1地热资源评价表

111景地 远 ..热资源系 例尺 (指在小比相当于1 1万或15万)区域调查的基础上,根据某些地热现象,:0 0:0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. 11 推测地热资 .. 2源系指在中比例尺 ( 相当于12万或1 1万区域调查的基础上,: 0:0相应开展了地热地质,地热地球化学和地温调查,磁,电或地震等物探以及重,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. 119 已查明地热资源 ..又称已 地热资源,系指在大比例尺 (于15万等)调查确认相当:的基础上,相应开展了热地地

质地地学,温调,,,或震物工经探验,构和储界,热球化地查重磁电地等探作,钻证地质造热边清楚.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.中华人民共和国地质矿产部 1 8一1一1发布 95 . 0l: . 0一 5一0 1实施

t

地热资源评价方法

DZ 0-85 4

12 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.13 热储 .

系 指含有能被开发利用的热流体的岩石或岩层.热储还可分为 孔隙热储和裂隙热储.砂层,砂卯砾石层,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

时对孔和隙者有的储,砂岩砾岩碳盐等孔热考,于隙裂二兼热如,和酸岩按隙储虑.14

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地质体.其热能可供开发并具有社会经济效益.

15 有效利用地热资源h . t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 ( )表 1示:

.二Q ..·..... .兰 ...·..... ......... ...·. .……', 1QW h

式中:叮—有效利用率 . Q—有 2效利用资源量,ka, cl Q可 采地 w h—热资源量 (从井口得到的资源量), cl ka,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 21 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, 0 m将2 0以浅定为 0经济型地热资 2 0 0 m源,0一3 0 0 0定为亚经济型地热资源. 22 温度对热储温度划分如表 1: 冷水低温

表 1 < 0℃ 2

>2 0 0-4I C> 4 0c 0-6*> 6℃一当地沸点 0>当地沸点

中低温中温

高温

23 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1 m以 00浅的 . 0温度大于4*. 0 C b单井出水量大于2m'h,当无水量资料时,其导水系数必须大于 1 . 0/达西 . m,24 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

的小行划 ( ).时定用高发的热服年应于 0 .于合用中大进分表2同规于温电地田务限大 3用综利的年低温地热田,其服务年限应大于1年 0 . 0

地热资源评价方法

DZ 0- 9 4 B

表 2地热田规模划分地热田规棋大型地热田中型地热田小型地热田发电14 kw 0

t

热

盆

1`c lh 0 k a/> 30 40 8 0一4 0 6 30 G 0 8 6

煤 ! t 14/ 0 ta>1 5

) 5

1~ 5

3- 1 5

< 1

< 3

注:工程上 1度电相当于80 a热里,05煤. 6k l c .k 8

5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 ( ).凡未列人的f和单位,仍应表3按国家标准的规定执行.表3地热资源常用最代号和单位名称符号对照表序县J

盆

原代号I ( L)吞

用

单

位名

新称

单位附注

名

称长度宽度

名称与符号公里

符km

号

千米 (公里)

长高度1 h

米松尺〕

米

m

厚度 J( ! 6( 0 d. d,)度半径直径距离r.况

厘米毫米

厘米

cn】

奄米微米平方公里平方米平方厘米平方庵米立方米升

m m

d. DJ

微米平方公里

林 m

k, 'm'

A 2

平方米平方厘米平方毫米立方米

面

积

( S)

c ' m mm'

m. IL . ml

体3

体积( 容积)F

升

毫升积气体体积 Fn

毫升立方米日 ( )天

立方米日( )天时

m,

时间周期

t (T )

d

T

(小)时

h

地热资源评价方法

DZ o 8 d- 3

续表 3序号名周4

t称期代号T

原

用

单

位名

新称分秒

单

位附注符号

名称与符号分

m云 n

时间常数

r( ) T

秒公里I, d时米/秒亿吨万吨

,

公里每小时米每秒亿吨万吨吨

k/ m h MI s 1' 0t !定 0.t

5

速

度

P. w, u

质6

里用

吨

(重里)

公斤克

千克 (公斤)克

k gg m9

奄克吨/昼夜质 l9f kE7

毫克吨每日吨每小时千克每秒立方米每日立方米每秒升每秒吨每立方米千克每立方米克每立方厘米兆牛千牛

td/ th/

9

吨/, J,时公斤/秒米,昼夜/

(重tlf ) k/ gsm'/d

流8

t

叨r

米,秒/ (体积流脸 )升/秒吨/ '米密度P

m's/],/ Is L S tm'/ k/ g m' g m,/ cM N

9

公斤/米'克/厘米含吨

(容重)

Fm= V=ad万 () d m r甲=倪9

力1 0

F

力 -甲

吨力公斤公斤力吨/米苦重力( - PG)

kN

1二 I" s' N k m"- g牛顿帕〔斯卡)N

1+ Ol N .kgf

压力 (压强)1 1

P

Pa

1/m二二x p kf . . 1 g c 0 'I mmH,=9g65 a O .06p

吨力/念米正应力0

公斤/厘米,

帕 (卡)斯

Pa

1a N m P二1 2/

地热资源评价方法

Dz 0 85 4-续表 3序号1 1

胜

原

用

单

位名

新称

单

位符号

名

称

代号r

名称与符号公斤力/厘米.标准大气压米/昼夜达西

附往 !kg/= 0 6 5 s f cm= 9 6 . P 8

切应力 (剪应力 )

帕 (斯卡)米/ ( )日夭平方厘米平方毫米 _帕 (斯卡)秒

Pa

1 m二 ! 35 a t 01ZPa

k 1 2

m/ dCm之

渗透率左了

毫达西泊1 3

m m'

枯度

叮(声)

pa - S

1=01泊 .帕秒 (as p.

厘泊兆焦功1 4

M J I"m 9.065 kg = 8 6 1

w,A) (

千克力米千焦 kJ,万K℃ M J kJ J

能里热力学温度王 5

E,W)瓦(小时 (特) T,# () t( ),夕

( .) W h

焦 (耳)开(文 )尔

IW"h=3. 6kJ

开氏度摄氏度

摄氏温度

摄氏度兆焦

1 l二418 1 c a .88

1 6

热,热最

千卡 (卡)大Q

千焦卡 (a ) Cl焦 ( )耳瓦 (每米开 (特)尔文)

热导率 1 7

一厘米··℃ k/秒A k) (

W/ m.K W/ . m℃

1/ m s℃二 cl . a c· 416 . '/· .88 1 W m K 0 1 c· /m' s·℃二 cl a 4 16x '/ .88 0W m'· 1 K

(导热系数》传热系数

大卡/··米秒℃卡/厘米'··秒℃K, k

瓦(每平方米开(特)尔文 )

W/ . msK W ./ 1 m'

1 8

(传热系数总)

大卡/米'··秒℃卡/℃

焦(每开 (耳)尔文)焦 (耳)每摄氏度焦 (耳)每千克开(尔文》

1/ K

1 9

热

容

C

1/ C ' 1k"/g K 1 l, a/g·二 k c k C 1 ./g ' k C 4 16. '/ 9- .88 1 1 k K 0k/g lk" K

卡/ ·℃克2口

比热容

c

焦 ( )每千克摄氏度耳大卡/公斤·℃兆瓦千瓦千瓦瓦〔特)皮

瓦

M W kWW PW

2 1

有功功率

P

瓦

微微瓦

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D z o 6 4- a续表 3序号名f

原代号

用

单位名

新称兆焦

单

位附注符号mi

称

名称与符号

1·h二3.M kW 6 7

千瓦小时2 2

千焦椒耳)千瓦小时千克每立方米

k)i

电能 (皿)

W

(度)

k·h W kg/ ' m

2 3

质f浓度

户.

毫克/升

奄克每立方米千克每升毫克每升

mg m'/ k L g/mg/L

4地热资源f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沉积盆地型,有:断裂 (隙)裂型和近期岩浆活动型三种类型.41 热储法 . 41 1计掉 ..

热储法 的地热资源量按式 ( )计算, 2式中;O—地热资源最,ka, R cl A —热储面积,mZ,

O= d一 i····· . R乙 O,)······ r····…… ( )···· 2 d热度 m, 厚,—储t 度,℃.,热储温—

t基 温度 (当地恒层度年平气,; i准 -即地下温温或均温)℃行—热 石水平热量 ka/ '℃由 ( )出储岩和的均容, cl·,式 3求: m式中:0, e一 0

艺二,, 1 0+ w ........... 3 oc一 ) v ' . ........ ( ) ( c . . ... . . . .. o . . .分别为岩石和水的密度,k/, gm'

c c—分别为岩石及水的比热容,k a/g· - . c lk℃.

d -岩石的孔隙度,%.将式 ( 3)代人式 ( )即得式 ( ): 2峨 1R d, o一 ) c ( m+p c m (, i .··········…… ( ) L二A ( p . )〕 t-t )··········· .·········· 4算 4.用 .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.

热储法不但适用于火山型地非热资源量的计算,而且适用于与近期火山活动有关的地热资源里计 1回收率 . 2

源量不可能全部被开采出来.只能开采出二部分,二者的比值称为回收率.式用热储法计算出的资 ( )表示: 5RE二

Q. h

式

中况— 二回收率;

O R一"'..'""'''"''" '' 5 '""" '' .' .··"" ( ) ' ' . ' ''

地热资源评价方法

DZ 0 8 4- 5

0 n开采出 的热f,即从井口 .— i t得到的热f; i t Q—埋藏在地下热储中的地热资源量. R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署是否科学合理等等.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0 2%时.热储回收率定为 .;碳酸盐岩裂隙热储定为01,中生代砂岩和花岗岩等火成岩 02 5 . 5类热储则根据裂隙发育情况定为0 5 01. .-. 041 3参数确定 ..

41, .比热, .. 8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

,表 4岩七等一 石M览表

诱} M w s￥ 1 ! F花石

砂岩

岗岩

灰岩

钙质砂 (含水率4 3%)0 5 .3 1 6 .7 17 .0

空气 ( 一个 (中一细拉 ) 8. 3%)率 1% )大气压) 50.9 11 6 . 5 0. 3 6 0 2 .4 17 .5 1 4 .0 0 3 . 3 1 7 . 8 0 2 . 4

千 石英砂

石英砂 (水率含

砂枯 (含水

水 冰 (不均0 4 .9 0 9 .2 53 .0 I 1 14 .3

比热.a/" C lg℃

0 9 .12 7 . 0 6 5 .0

02 .22. 0 7

0 2 . 1 2. 0 6 6. 0 2

密度,/m' gcem . C a-

00 1 9 .0 2 00 5 .5

热导 (一 a/率'1 ' l 0C

4 8 . 0

22 .0

4 1 . f隙 3 2 L度 (隙率 ) ..裂

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.温度℃ 0 2 0

表 5饱和燕气表 压力 m ( P ) b ar lo o a6 1 . 1 2 3 3. 7 3 6 1. 7

密度 .8 c/ m,液体0.9 7 998 0.98 9 28 0.97 2 9 1 0.95 7 9 10 9 4 9 . 9 0

热焙.c l8 a/液体一001 . 0 2.3 000 2 03 5.2 3.1 004 3. 5 500 3 99 9. 5 4 98 4. 7 4.8 9 905 95 4. 7

气体4.47 x ' 8 2 1 0一

气体5 .9 97 4 662 0.3 6 .1 08 46 0 5 1 . 7 6 2 7 1 . 3

179 x一 .20 0, 12 3 4 x, . 0 1 1 0一 3 0 6 x, . 3 8 1 0一 3 9 2 , . 61 x1 0一 5 16 x, . 1 1 1 0一 6 5 6 x, . 4 1 1 0一 8 3 1 x, . 7 1 0 0一 10 0 J .44 x1 0一 1 3 3 )刁 .02 x1一 1

2 5 3 0

4 4 2. 3

3 5 4 0 4 5 5 0

5 2 6. 4 7 7 3. 8 9 86 5.

09 2 .92 5 0 90 .9 23 0983 .90 0957 .86 1935 1 81 .

6 4 8 1 . 8

670 1.161 . 3 9 1

134 2.0 174 5.6 19. 6 9 2

5 5 6 0

61 .3 226 23 3 .2

5.7 9 92

地热资源评价方法

D Z 40- SS

续表 5温度℃

压力 mb r(0 P ) a 10 a20 6 5 .13 1 6 1 . 9

密度,8 m'/ c液体0 9 40 . 80 0 9 66 . 77 0盯 4 20 09 6 . 71 4 0 68 .9 44 0.65 2 9 1 09 6 .61 6 09 1 .58 2 0肠07 . 6 0924 .48 0946 .35 0957 .28 0968 .17 09 2 . 076 0870 .93 086 . 8 90 086 . 7 04 084 . 6 09

热熔,c l 8 a/液体6 97 4. 26 97 9. 5

气体1 6 2 x 0一 . 13 1 ' 1 9 7 ' .81 x1" 0 2 4 8 x . 1 9 1 0一 2 9 3 x - . 3 1 ' 3 0 3 5 0x ' .35 1 0一

气休653 2.8 674 2.36 9. 5 2 4

5 67 0 7 5

355 8.64 3 6 7 . 7

7. 2 498 7 99 9. 3 8 09 5.09 . 0 031

8 0 8 5

6 31 4 .5

580 7.9 7 .3 01 1 8 .8 45 2 10 3 3 1 .0 132 7 4 .0 185 5 9 .0 27 .0 01 3 36 3 8 1 .0一47 . 0 60 0 61 .0 80 6 79 . 0 20 2 10 . 0 26 0 1252 0 5 . 1580 54.

6 3.2 3 46 5. 6 3 3

9 0 9 5

42肋 x ' .3 1 0一5 0 4 x ' . 4 8 1 0一 5 9 7 x . 7 3 1 0一 8 2 4 x ' . 9 1 6 0一 1 1 7x ' .21 1 0- 1 4 7 , . 96 x1 0一 . 66 19 6x 1 1 0-

9 .58 50 1002 0.9 1013 1.8 1 0.11 2 3 1 0.8 3 43 1 0.0 4 75 15 9 6 0.8 1 1.3 6 34 11.5 7 78 12. 7 8 26 12.7 9 82 23. 8 0 55

6 7. 7 3 26 9. 3 1 5

10 0

1 1 0 1 0 2 1 0 3 1 0 4 15 0

6 2. 4 81 6 6. 1 4 3 6 9.4 4 6 6 2.8 5 7 6 5. 2 5 7 6 8. 3 5 4 6 .0 60 96 3 0 6 .1

358x0' . 1 1- 43. 9 ' 2 59 x1 0 4. 8 1 - 1 22 5 01< 5 1 9 x ' . 9 l 5 0- 6 3 3 - .97 x 1>

0 7 8 1 1- .64 x 1 0

10 61 0 7 1 0 8 1 0 9 20 0

650 6.16 6. 0 6 6

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蛋有式 ( ) 6关系

, -} B- 7 NIr 11 n再 R J式中 m—裂隙率.%: B —液体的容积系数, N —液体的粘度,C P( C= P" 1 1 a ), P m s H —热储层的有效厚度,ms R —试验井的影响半径,Mr,—试验井的 半径,m;

(6)

K—产量指 c数. — 579换算系数. 7.

:容系是液在下热中体 数B指体地储的积叹下在面积V上比即 ( ): .积与地体 .之,式 7所示

地热资源评价方法

D Z 40一 a s

V . .....……"....…(7) . ...... i . ..... s s . ... ..… . .V地上

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.

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大气压 (112 a 036P )

图 2容积系数与压力关系图 b液体的粘度和液体的 .召温度有关,温度愈高粘度越小,变化会导致流速的成粘度倍变化表6, ( )水温.℃拈度,p(mpa· ) c s0 17 2 .9 2 0 4 0 6 0 8 0

表 6水温和粘度关系 10 0 024 .3

1 05 . 0

06 6 .5

049 .6

0 37 .5

c产量指数K. .由式 ( 8)表示:入 '=~~了" - -- - - - ---一 '一"""- 1; - - -- -- --- -一'一"一, 0,O r

,

Q ___. __'_ ______,, __ _"_ ___ _____ . __' _ _ _____

式中:Q—流量,m/ '山 A -动水位和静水位的压力差值,用大气压表示,br 12 a P a (0 5 ). 13 P 4133 .热储面积的确定 ..圈定热储面积一般多 采用综合分析方法,即利用地质(包括钻井地质)地,球物理和地球化学资料进行综合分析.地球物理方法包括测温,红外线,重力,磁法,地震,电法等,测温,红外线,视电阻

率法大能映出田积小重,法地是接法利用们查地条的等致反热面的大 .力磁,震间方,它在明质件基础上配测钻井资进行合析往能到较的 .外利磁资算,合温,等料综分,往得比好效果此,用法料计居里点,了解深部高温热储的分布往往也能得到较好的结果.在地热显示区域热储浅埋区,利用热流体的标性化学成分,如汞,砷,抓,二氧化硅以及水热蚀变带等作为圈定热储面积的依据. a根据浅层地温梯度圈定热储面积

地热资源评价方法

D

Z 48- 85

在储藏浅几至 很 (米几十米的异区以有殊源热异区一进浅测热埋 )热常,及特热的常,般行部温.从这种深度得到的地温 (,》包括三种因素,由式 ( )所示: 9式中;,由 .—特殊热源引起的地温,℃,' ,℃,一正常地温

, . . p二'二 二t+t+t,"… ''… '··,·…"···,"··… .,·."一 (9)

介 日—因气温的变化,年变化而引起地温发生周期性变化,℃ .

其, t定,t间变而生期化同在一的深也生化气的日 稳的 p时化发周性变,时定度发变 .温中. . t% R m变化大致影响到地下.5,年变化的影响深度大致为1一 0 .为消除t .m 0 2m p (影响,应通过观测求出地

温变的年均来除期化此由地,被朝背阴因的影 .定差化平值消周性变 .外于形植,阳或等素响测的误达2℃一3 .因此,在进行浅部地温梯度计算时应进行校正.例如,欲求.7m .深处的地温梯度, 5则设 l m深的地温为t 5的地温为t 07 0 m深 . a. 5 s m的地温梯度A/ h, . t o由式 (0表示: A 1)A/ . A人t一 1., 0s so

(0 1)

通过地温梯度图圈出热异常范围并根据地 质情况,把有可能获得经济效益的地温梯度下限作为计算热储面积的边界.

6利用深层地 .温梯度圈定热储面积深层测温工作多在隐伏地热区特别是沉积盆地型地热资源地区进行. 所计算的地温梯度必须是恒温层以下的.一般荃底以上的盖层的地温梯度能较准确地反映热储的分布情况.如果用地温梯度圈定热储边界时,应以在1 0以浅地温不 0m 0得小于4℃的地温梯度 (t h 0时 A/ )为下 A限,即式 (1 1 )所示: - -! ............ . 1) . ...........…….( 1 AtAh=塑--............/1 00一 h 0

式中;t一 h—

恒温层温度或年平均气温,:℃恒温层深度, m.

恒温层温度和年平均气温变化因地而异在确定地温梯度的下限值时, ,应根据当地的实际情况考虑. 4184热储厚度的确定 ...确定热储厚度的方法大 致可以分为钻探和综合分析两种方法.二钻探法除少数钻孔为取参数需全部取 心外,多采用钻探录井和地球物理测井确定热储厚度.钻探录井包括钻时录并, 岩心录井和岩屑录井等.地球物理测井配合录井资料可以确定岩 性,岩层厚度,热流体流量,压力及孔隙度等.在确定孔隙热储厚度时,利用自然电位及顶 (部梯度曲线进行划分如能利用底)微电极测井资料确定热储厚度,其效果更好.对于裂隙热储厚度的划分可采用电阻率,自然伽妈,中子伽妈,波和井径等.声 b综合分析法 .当 资料不充分或钻孔 (井)不足控制热储的情况

下,利用已有的地质,物探及地球化学资料进行综合分析来确定热储厚度.对于有温泉出 慈的热显示且有基岩出露的地区,果热储属于沉积岩类(如碳酸盐岩,砂岩等 ),可以根据地层,岩性,地质构造,地温和钻孔资料进行综合分析确定.如果热储属于花岗等火成岩岩,除了研究地质构造和地温外,还需一定数量的钻孔控制才能确定 .

对于水热活动比较强烈的地区,除了 研究地质条件外,应利用电测深等物探资料进行综合分析来确定热储厚度.对于沉积盆地型地热田,如果热储属孔 隙型,可以利用钻孔资料算出砂厚比,即热储厚度和相应的地层厚度的百分比,然后通过地晨资料得到的地层厚度进行计算即可. 4185储温度的确定 .热 .. a直接测全法 .当有钻孔井)揭露或穿透热储时.可用热敏电阻等井温仪进行测最.计盆时夹用顶,雇板温 p ( '

地热资源评价方法

Dz 0-4 4 5

的平均值 .

b地温梯度推算法 .当工作 区内揭称热储的并 (孔)很少或仅有浅层地温资料时,应根据地质情况,利用热储上部的地温梯度按式 (2推算热储 1)温度;

二d会十........1 (.一 t....... ( . ...... 2 ........ .. .. . . ) . . .. .式中 -:t -热储温度,℃, d热储 —埋藏深度,msh常温层埋藏深度,m, 一

A一地梯 h温度

' m, C/

t常温层温度或当 一地年平均气温,℃. c地球化学 温标计 .算法 (附录人)见 41 4 .渗透系数与渗透率 .. 5水文地质学把岩石本身可以通过流体的能力 称为渗透系数 (用K表示).地热,石油等则称为渗透率 ( d用K表示》.水文地质学是以常温水为研究对象,其物理性质 (容重,枯度)变化很小,可以忽略不计.而对地热水等流体则不可忽视.根据达西定律,通过多孔介质的流R Q与渗透系数K,水头损失h,以及垂直于流向的断面积A成正比,与水流经的长度1成反比,即式〔 3 1)所示:, . h J

.二了 y......... ."" ' '几 ... ........一"一 . .........."

渗透率的物理意义是流体在孔隙介质中渗透时,当量 的孔道截面积大小.通常把通过渗透面积A为 I,长度/ I的岩样,压差A为 1 (03 P ),液体枯度< 1 1 a流 c m, A为 c m P a t 11 5a m 2 t c(为 P mP" s ),量Q 1 '的渗透能力作为多为 c/ m s孔介质的渗透率,即式 (4 1 )所示:K d

Q l. . .. . ... . ...二 p . . .. . ... . ... A .. .. . . ."二.AAP

(0 1

渗透率的单位 m,称为达为c西.在实际应用中,多采用毫达西,即千分之一达西.渗透系数的最纲为 (长度/时间),渗透率的量纲为 (长度)飞两者的关系为式 (5 1 )所示:

K= .............(1) e三￥ ............ 5 K............ ...........式中:P -液体密度., —重力加速度,枯度N和密

度P 可以通过查表得出,由此可以算出Kd ( 7或K表 ).表 7不同水 温情况下渗透率为 1时与渗透系数换算表达西水温℃ 1 0 0 2 3 0 4 0; o s 6 1 '

P液粘 . 的度一体

7 0

g 0

9 0

渗透系数Km / d

06 .4

07 .9

1 01 .

12 .2

15 .0

17 .9

204 .

24 .6

2 6 .9

渗透率可以通过试验室试验及抽水试验取得. 42自然放热盈 .推算法

在然状下地内 态,球部的热通过传,流温喷气等式放热最自天热导对并以泉,孔形释的称为然放热量.地表测最获得的放热且来推用从算地下储藏的热量,是假定地下热最与自然放热I有成正比的

地热资源评价方法

uz . 40一 .s

倍数关系,一般从几倍到一千倍.这种方法比较粗略,但在进行地热资源规划时,仍不失为一种较好的方法 .本标准规定用十倍.42 1计算 ..

自然 推算法的地热资派最按式 ( )计算:放热最 1 6Qz Qa 二+QK h c QP.............. (6十Q+Q+ ... ............ ) .... .......... 1

式中: z计算区的总放热量. O— Q—从 A热传导求出的放热量;QK从喷气孔 求出的放热里;—

Q—从 h河流求出的放热量 (扣除温泉水流人河中的流量),应Q—从温泉求 出的放热量;, Q—从冒气地面求出的放热量. P

该式的量 纲为ka/.式 ( )比 cls 1 6较完善地表达了一个地热区所要测量的内容,但一个地热区不一定都具有 (6所表达的内式 1)容,因此应有几项就测量几项. 422 放热量调查 ..放 热f调查的内容和方法比较多,如对温泉,温泉河,热水塘,冒气地面和喷气孔等有不同的测量方法.此外,可以通过测温和岩石的热导率计算热流量,利用红外线温度测量地表温度计算热异常区的放热量,利用降雪测定放热量等.关于常见的温泉和河流的放热量调查方法如下: 4. 1 .温泉放热量调查 .2 2温泉放热量按式 (7 1)计算:Q 0(, t)···……"·········· (7 )=,,一 o··· 9c·············…… 1········

式中 -温泉的放热量, c l,:Q ka/ s9 .温泉的流量,/; Ls

c温泉水的比热,ka/g '; 一 clk . CP t泉水的密度,k/; --i gL t ,温泉水的温度,℃, - t o一非热异常区恒温层温度,℃.

因为 0 1 ,所以有式 (8: c - 1) Q, t .······""····· = (一 o·.····……······…… ( ) q t ).········.·· 1 8测定 温泉流量的方法有容积法,流速法和喷出高度法.当温泉从垂直地面的管口流出( 3时,图 )用喷出高度法按式 (9 1)计算流量:

图 3根据垂直喷出高度求流量示意图

开

.二. 2 D H·····. ... .·…… ( ),0 4 C乙 -····· .·. .· . 03·····.·. .. .·····. ... 1 9式中 w温泉流最.1;:4 - s/ C 系数,08 .;— .或09

D 管内, M -子径 C;0.找

H 泉水喷出高度,c— m,02一碑 43一换算系数. -

地热资源评价方法

DZ 40一二

4222 河流放热f调查 ...

当 温泉从河底涌出,不能直接测放热f时,可在温泉出璐点的上游和下游布置测线,分别测出河

流,游 f水二的热差是的热 .式( )算: 下的流与温,者放里就温泉成 t按 2计上 00二 22l一 .9 t一 .. 4: 9 ),··· PC .: P": PC (,一 . .·.. (0 4t C .,·..…… 2)式中: 0 - MA放Al, ls i ka/, c P, P 上,下 i P, 2一游及附近恒温层水的密度,k/, gLc,, 上,下游及附近恒温层水的比热,k a/ g℃,,C c 2一 cl k . 9,—上,下游水流最,/ n 4 n Ls, t ℃. t一上,下游水温,

t 一附近恒温层水温.一般说来P, 1 i- c,则有式 (1 2): 0二 n: 9 t一 (,一 a t ...... .....(1 9 t一 n: 9 4 ) ...... ..... ) o ...... .... 2 ., 4匀热均衡法 水 .这一方法主要通过一汇水区( 热水盆地或山间盆地)内的水,热均衡计算,能够了解地下深部水,热储存t和汇水区外水热补给情况.这种方法对山区裂隙水,山间盆地比较适用.43 1水均衡法 ..

在一个 汇水区内,水的收人量有:降水量 . ; 9深 及地下部的热水量水补给量'.汇水区的水支出最 有:温泉水&q ,;

河水流出最, 9 w实际蒸发里 4有式 (2 )的关系: 2 9e r=,+9e a .+Q, q . .+9

即

4r . 9. 9: Q···……".".……"(2,,十,十 .一 _·"·= 9···… ..· .2)

上式各项的 量纲均为m a ' ./ 432热均衡法 ..

汇水区内 的热收人里有:阳光照射量 大地热流量 Q y; Q a t

热异常区热储存量 Q r,汇水区内的热支出量 有:向大气散发的热量 of ;温泉等热 显示点的放热量 Q a .有式 (3 )的关系: 2Qr +Qa+Q,=Qr+Qa

即

Q二 rQ一 a Q"··"····· .·…… (3 r Q+ . Q一 r·············· 2)

上式各项 的量纲均为ka/, c la

水热均衡法是建立在长期动态观测的荃础上的.特别是在山区, 热储厚度,分布以及有关参数都不清楚的情况下都可以使用.

44他方法 其 .44 1类比法 ..

类比法又称比拟法.即利用已知地热田的地热资源里,去推算地热地质条 件相似的地热田的地热资源量.

地热资源评价方法

Dz o B a- S

44 水文地质学计 .. 9算法水 文地质计算法如静储f,动储盈,弹性储f等都可用来进行地热资源

评价,但其计算结果应换算成热量.该方法未考虑热储岩石的热量,计算结果显著偏小. '地热流体化学成分分析结果评价地 括水,热流体包汽两部分,使用目的不同,其评价要求也不一样,如用作饮用水,应按照饮用水标准评价,如用于工业,应按工业用水标准评价.本标准仅提出矿水评价标准和有害成分的排放标准.

51 矿水命名及医疗矿水标准 .见表 8 o

表 s医疗矿水标准 温度U

成分含里成分

Rn

c o,m B/ L 5 0 0

m g/ L 2

总 S

Fe"+Fe' - B/L 1 0

m- g I/ L5 m g/L I

B- rm g/ L 2 5 SO . m g/L 1 0

H, O, Si

总 Asm日/L 0 7 .

mg L/5 0

H 二M 9, ' L 1

>2 0

温度℃

Al C ' l u_ '一 m g/ m g/L L10 0 1

M n"}

m g/L1 0

m B/ L 2

F 二

L i *

m B/L 5

i之 a B二

m 8/ L

R .

总固形物B/ L1

> 2 0

含最

1 1 x 0,

52地热水有害成分 .排放标准根据中华人民共和国国家标准《 工业三废排放标准》规定,按照水源的不同用对工业废水的途,排

放不的求.饮用源及景览的质严污对业渔业水保动植的有同要对水风游区水要禁染;农和用要证物生长条动物体的害毒得过标;工水不影生用的 .述定件,植内有残不超食用准对业源,得响产水要求上规适用于对地热水的评 ( ).价表9表 9地热水 有害成分最高允许排放浓度有害物质名称 最高允许排放浓度砷及无机铅及无机镐及无机六价铬 化合物化合物 PH值化合物化合 物 (按H.计)( C计)(按 d按Cr计) ( s按A计) ( b按P计)汞及无机化合物

硫化物

铜及其奴的无机化合物 化合物按F计) (按Cu计) ( IO/ .mg L img L o/

00mg L01/ 0.m g .5/ .mg L 5/L 05/ IO/ .mg L .mg L

6~ 9

1/ mg L

5地热资源评价报告提纲二I 前言:目的任务,自然地理及交通条件,研究程度. .之' 区域地质特征地层, 地质构造,岩浆活动情况,地质发展简史,地热地质特征 (包括蚀变带,温泉等热显示) .53 地球物理特征 .地温场分布情况,地温场与地质构造,地层岩性和盖层的关系以及形成条件 . 54 地球化学特征 .

区域水化学条件及热储水化 学特征,水化学温标及热储温度推算.同位素水化学及解释.利用为以目的的水质评述 .

二5热资 地源评价资源类型, 热储分布及特征,参数的确定,如厚度,孔隙度,渗透率,比重,比热和热导率等.资源计算方法,评价和建议. .B 开发利用1 4

地热资源评价方法

Dz 0 86 4-

, 经济效益及开发利用前景 .二 7附图

二了,地质构造图 ( .平原区应附基底地质构造图). 67地温分布图及地温梯度图

. .. 2二了水化学图. . a 674热储分布及等厚度图. .. 67'地热资源评价图 ( 0m以 . . 2 0浅,2 0 0m). 0 0 3 0 0 0 67地热资源 .二模数图.…附表

.二1井 (,孔),温泉等统计表 (温度,梯度,水流量,水位,放热最等).682热储物性一览表 ( ..岩石名称,密度,比热,孔隙度,渗透率,热导率等 ).

683水质分析成果表. .. 684地热资源计算结果一览表. ..

地热资源评价方法

DZ 0 85 4-

附录 A

地球化学盆标计算方法( 补充件)

在温泉出露区 ,可以利用地球化学温标来估算热储 (基础温度).这个方法的基础是:水热流体在热储温度下,与矿物达到了化学平衡,且随后流体温度降低时,这个平衡仍予保持.各类 学温标,即用各种化学和同地球化位素反应计算热储温度的方法很多,本标准仅规定几种目前普谊采用的定量评价方法. A. 12 1 0沮标 S根据热水与不同类型二 氧化硅达到溶解平衡的情况,可选用相应的各类温标. A, 1无蒸汽损失的石英温标 .热水中的二氧化硅是由热水 溶解石英所形成,这部分热水在其达到取样点 (地面泉或井口如 )时没有蒸汽损失,则可选用式 ( )计算: A1(℃ )= 10 39

51一9一 7."-..·,···' ( ) ., 9 c 2 1" ...·,··'一^1 3 5" .·,·· .·

A.卜2最大蒸汽损失的石英温标

如解英这分水到采点发闪,可选式 A )算 石的部热达样时已生了蒸则用 ( 2计:溶(℃ )二 1 2 52

57 .5一Ic g

23 1.. . .... . . . . . . A2 7 .5.. . . . . . . . . . . ... .......( )

A1 3无蒸汽损失的玉髓温标 ..如果热水中的二氧化硅是由热水溶解玉髓 所致,这部分热水在到达采样点时没有发生燕汽损失,则可选用式 ( )计算: A3(℃ )二 13 02

46 . 9一Ic· g

23 1 . . . . . . ..... . .( ) 7 .5. . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . A3

A..有蒸汽损失的玉髓温标 14

溶解玉髓的热水在达到采样点时已 发生了闪蒸,则可选用 ( 4式 A )计算:(℃ )二 16 23

53 .2一Ic g

2 3 1··,····,· 4·一 7 .5·········· 4·· .·····

( ) A4

A,.非晶质二氧化硅温标 15

如 果热水溶解了非晶质二氧化硅则可选用 ( 5计算:式 A )10 ( C)二73 1

45 .2一Ic g

一23 1······,······ ( ) 7 .5······,····一 A5········

A1 a一 ...方英石温标 6如果热水中的二氧化硅是由热水溶解 a一 方英石而形成,则可选用式 ( 6 A )计算:(℃ )二 10 00

47 .8一Ic g

一2 3 1. . . . . . . . . . .. ( ) 7 .5. . . . . . . . . . .. A6 .......... .

A.. 17一 6方英石温标

如 果热水中的二氧化硅是由热水溶解a方英石一而形成.则可选用式 ( 7 A )计算:(℃ )二 7 81

45 .1一Ic g

一23 1. . . . . . . . . .

. . A7 7 .5. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ( )

各类二氧化硅温标的公式虽然较多,但是根据在热储中已经发现的或推断最有可能存在的 (英石或玉肺 )二氧化硅矿物,还是可以正确选用适当公式的.上述计算公式适用范围t一 5' 士=0 20 .式 r1 C

地热资源评价方法

DZ - 8 40 5

c溶解为的H S O形式的S O含 (P ).当P大于8时,水中SO总量不全以H S O的形, i. i量 P-: H . 5 i:,i .式存在,这时: H+ H, i H, O,+ S O; S'}i l i ll y因此要计算出H SO形式中的S含量, i. O,

ESi O,二H, 01+ S O; S ' H, i K, O: H S i二[ ) C S O, H+ H, ) - i C Si ) H, o,

平衡常数K随温度变化.H二 0P H亦受温度控制.十 1气十 '当温度为2℃ 0时, 1 K i=一 0 1 9,, 1., HO S 0当度为2* 温 5 C时, 1K i二一 .. g .O H . 91 S 9然后根据计算式 K H o si

〔 0 P) I i一C S . 1- H( s 0: Hi〕 .o C .o〕 C S, Hi

算出溶解的H SO形式的SO含量 ( H i ).+ ' ' i:即C o .. S在使用SO温标公式时,要 , i考虑下列因素:a温标计算公式在温度20 . 5℃以下才是有效的.

b当 时,水中 S0随蒸汽分离而浓度增大.这时应采用 ( 2或 ( 4 .水沸腾 '2式 A) A ),若热储介于传导冷却 (无蒸汽损失)和绝热冷却 (有蒸汽损失)之间,则计算结果应介于式 ( l, ( 2 A A)之间或式 ( ), ( )之间 . A3 A4

c取样之前可能发生二氧化 .硅聚合和沉淀作用,为此要试算非晶质SO温 i度,如,有勘探钻孔时应与采样时的实侧温度进行对比,以验证是否发生了这种聚合或沉淀 . d取样之后,随温度降低在样品运输和保存期间可能发生二氧化硅聚合作用,当水中 S O2 . '浓度

大 1 p时,于1 p 5 m取样时要做稀释处理.e除石英之外,应注意其他硅酸盐对水中二氧化硅的控制 . . f当p 大于 85 . H .时,要先进行水中 H S O., i形式的 S O含量的计算. i,

9公式不适用于已受稀释的热水,如果是冷水 ,和热水的混合水,则采用混合模型(见混合温标) oh对p 远小于 7 . H的酸性水不适用. A. K地热温标 2 a N -

N一地热温 标是基于钠长石和钾长 aK石在一定温度条件下达到平衡而建立的,即在具备钠,钾长石平衡环境的天然水中,N, aK的含量比值是温度的函数,这一比值不受以度降低的影响.后温且不受降水稀释或内燕浓缩的影响.据这一事实,根不同研究者根据实验资料的统计结果,提出了不同的计算公式.在具备钠,钾长石平衡环境的条件下可以应用下列公式:A. . t ( 2 1℃)=1 7 21

I(/ g K)+ .8 Na 1985 6 8.

23 1 0> 10℃)·····"二 7 .5 5·········,

"( ) A8

( or r )据F une iA. 2 2. (℃ )

_

1 ( a均 08 3 + . 7 g

/ N 5

23 1 ( 7 .5 1> 10℃)······.·…… ( ) 5····· . .·. . A9

( Tred l)据 u s el

以上两式在温度大于2℃别不大. 7时差 0A . 3 t ( 2.℃)夕3 ( 3 23 1 7 .5 r=2 - 20℃)… .……,… ( 1) 5 5··· . A 0 I ( / )+0 93 g Na K .3

(据Aro so ) nrs n

地热资源评价方法

DZ 0 8 4- 5

A. . t(℃) 2 4

1 9 31

I(/ g Na K)+169 .9

一235 t二20 3 0 7 . ( 5 - 5 c) -

一231 7 .5… ( 2 A1)

( Aros o 据 n rs帕

上述 离子公式中阳浓度以m8 k或Fm/ g p为兰位.钠钾地热温标不适用于p远小于 7 h的酸性水,志钙的热水如出现钙华)及不同成因的热水发生了混合的情况.还有的研究者认为不适用于N/ aK当叠克分子比值小于 8大于^的情况,以及不适用于小于 10才 . C 2℃的热储.

人 3 N飞一一 n标盆 C} - M在富 ,N一钙水中 a K温标将得到异常高的结果,因此Fune和T seI or r redl i u提出了N一 - a aKC0标 9 a计算公式如下:(℃)=1 47 3

阳离子浓度以mgk为单位,<1 c /g若t 0,且〔I,几/ a+ .〕为正,a/1 0 g(及 N ) 20 6取4 3若

t 0〔%(> c 1或 1 j万/ a+.〕负 a/. 0 N ) 0为,取13 26若阳离子浓度以重量克分子浓度为单位,即用N ( p ) 3 0 K P/91 0, a m/ X 0 p 2 1, ( M) .X 0 0 P 3 1 0 C ( P ) 0 X 0 a M/ . 1,则可用公式: P 4 1 0 0(℃ )二 14 67

23 1···…, A 1) 7 . 5···… . ( 3·

若t 0 ,且 1 v 1 s<1℃ 0 g(/ )为正,e/.若, 0℃ . (/ - N ) N取43>1或 g C/ a为负净取13 0, a/.捷克的P c发现,当 e a有方解石沉淀且水中C浓度降低时,该温标不适用于与冷水密切相关的高 a碳酸盐水.为此,他提出校正,在温度低于7C C, 1` ( am= 0 2 a 5 PO, > am 1 1 35 ): 0 t t - 1 P1 .6 .5 l c, P o=13+023 9 ' ., CO, O} CO, +H, * H,K二

( CO, H, )( , CO ) lg Ig

CO,= )而 Po二〔 c,

( CO, H, )K

当温度为2℃ 0时,当温度为2℃ 5时,校正公式:(℃ )二

K二一 1. 6; 3

K=一14, .216 7 4

一2 3 1·… ( 1) 7 . 5··… A 4

,因高温时镁保留在固相中,但随着温度降低及冷地下水的掺人,镁在水中的含量增加.为此当水中含有较明显的镁浓度时,要进行镁校正,福尼埃及普特介来自深绍的镁校正经验公式为:二用当量百分比计算 R值:R=

Mg x 0 '·· 1 0··…… '··· .······… M g+Ca+K

…

( 1)人 5

当R二5咐 ^5: -

A, 1.一: 18+2. 09) . 2 1 1R/ 35 7 R _ 1 3 x 0 (9 )'T t一 06 47 5 6 4 8一0 '+ . 8 0 (9),T 16 x ( R/ '·····…… ( 1) . 5 ' g),T····· 19 x 1R I ' 6 1 '+ 0 1 1 0······ A6当R< 5 时:

A" g 1 . (g); 371 (g ),T t .二一 .+ 91 R+ 4 0 IR一 61. IR/ 1 3 . 1 5 5 0 5 7 9 6+16 x1'g/ x ...... ...... ... .……"……

... ...... .....· . 7 0I R T ..... ...... .... . .· ( 7 A1)

式中为 a K一 a计的 M峨正的度 T N一 C温标算值.后温:

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