DZ40—85地热资源评价方法

地热资源评价方法-1-DZ中华人民共和国地质矿产部部标准DZ40—85地热资源评价方法1985—10—10发布1986—05—01实施中华人民共和国地质矿产部批准地热资源评价方法-2-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2进行地热资源评价的某些规定3符号、代号4地热资源量评价5地热流体化学成分分析结果评价6地热资源评价报告提纲附录A地球化学温标计算方法（补充件）地热资源评价方法-3-1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1∶100万或1∶50万）区域调查的基础上，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1∶20万或1∶10万区域调查的基础上，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1∶5万等）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。地热资源评价方法-4-1.4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：η＝whZQQ…………………………………（1）式中：η——有效利用率；Qz——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，2000～3000m定为亚经济型地热资源。2.2温度对热储湿度划分如表1：表1＜20℃冷水≥20～40℃低温≥40～60℃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20m3／h，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发电量104kW热量104kcal／h煤量104t／a大型地热田＞5＞4300＞15中型地热田1～5860～43003～15小型地热田＜1＜860＜3注：工程上1度电相当于860kcal热量、0.5kg煤。地热资源评价方法-5-3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序号量原用单位新单位附注名称代号名称与符号名称符号1长度长度L(L)公里千米（公里）km宽度b米（公尺）米m高度h厚度δ(d.t)厘米厘米cm半径r.R毫米毫米mm直径d.D距离s微米微米μm2面积A(S)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平方毫米平方毫米mm23体积体积（容积）V立方米立方米m3升升1.L毫升毫升ml气体体积Vn立方米立方米m34时间t(T)日（天）日（天）d周期T时（小）时h周期T分分min时间常数t(T)秒秒s5速度v、u、w公里／小时公里每小时Km/h米／秒米每秒m/s6质量（重量）m亿吨亿吨108t万吨万吨104t吨吨t公斤千克（公斤）kg克克g毫克毫克mg7质量流量(重量流量)qm吨／昼夜吨每日t/d吨／小时吨每小时t/h公斤／秒千克每秒kg/s8流量(体积流量)qv米3／昼夜立方米每日m3/d米3／秒立方米每秒m3/s升3／秒升每秒l/s,L/s9密度(容重)p吨／米3吨每立方米t/m3公斤／米3千克每立方米kg/m3克／厘米3克每立方厘米g/cm3地热资源评价方法-6-续表3序号量原用单位新单位附注名称代号名称与符号名称符号10力力F吨兆牛MNF=ma=dtmVd)(吨力千牛kNW=mg重力W(p.G)公斤1N=1kg.m.s-2公斤力牛顿N1N≈0.1kgf11压力(压强)p吨／米2帕（斯卡）Pa1kgf/cm2=9.8×104Pa吨力／米21mmH2O=9.80665Pa正应力σ公斤／厘米2帕（斯卡）Pa1Pa=1N/m2切应力(剪应力)τ公斤力／厘米2标准大气压帕（斯卡）Pa1kgf/cm2=98066.5Pa1atm=101325Pa12渗透率k米／昼夜米／日（天）m/dkd达西平方厘米cm2毫达西平方毫米mm213粘度η（μ）泊帕（斯卡）秒Pa·s1泊=0.1帕秒(Pa·s)厘泊14功w、(A)千克力米兆焦MJ1kg·m=9.80665J千焦kJ能量E、（W）瓦(特)小时(W·h)焦（耳）J1W·h=3.6kJ15热力学温度T、(θ)开氏度开（尔文）K摄氏温度t、(θ)摄氏度摄氏度℃16热、热量Q千卡（大卡）兆焦MJ1cal=4.1868J千焦kJ卡（cal）焦（耳）J17热导率（导热系数）λ(k)卡/厘米·秒·℃卡/米·秒·℃瓦(特)每米开(尔文)W/m·KW/m·℃1cal/cm·s·℃=4.1868×102W/m·K18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/m2·KW/m2·℃1cal/cm2·s·℃=4.1868×104W/m2·K19热容C卡／℃焦(耳)每开(尔文)J／K焦(耳)每摄氏度J／℃20比热容c卡/克·℃大卡/公斤·℃焦(耳)每千克开(尔文)J/kg·K1kcal/kg·s·℃=4.1868×103J/kg·K焦(耳)每千克摄氏度J/kg·℃KJ/kg·K地热资源评价方法-7-续表3序号量原用单位新单位附注名称代号名称与符号名称符号21有功功率P兆瓦MW千瓦千瓦kW瓦瓦（特）W微微瓦皮瓦PW22电能（量）W千瓦小时（度）兆焦mJ1kW·h=3.6MJ千焦kJ焦（耳）J千瓦小时kW·h23质量浓度PB毫克/升千克每立方米kg/m3毫克每立方米mg/m3千克每升kg/l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：QR=曲上曲下VVAd（tr－tj）…………………………………（2）式中：QR——地热资源量，kcal；A——热储量面积，m2；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），℃；——热储岩石和水的平均热容量，kcal／m3·℃，由式（3）求出：曲上曲下VV=Pc·Cc（1－φ）＋PwCwφ………………………（3）式中：Pc、Pw——分别为岩石和水的密度，kg／m3；Cc、Cw——分别为岩石及水的比热容，kcal／kg·℃；φ——岩石的孔隙度，％。将式（3）代入式（2）即得式（4）：QR=Ad〔PcCc（1－φ）＋PwCwφ〕〕（tr－tj）………………（4）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，二者的比值称地热资源评价方法-8-为回收率。用式（5）表示：RE=曲上曲下VV…………………………………（5）式中：RE——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0.05～0.1。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。表4岩石比热等一览表岩石名称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)项目比热，cal/g·℃0.190.220.210.530.190.240.330.240.491密度，g/cm32.702.702.601.671.651.751.780.001290.921热导率，(10-3cal/cm·s·℃）6.504.806.201.700.631.402.200.0555.301.434.1.3.2孔隙度（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。表5饱和蒸气表温度℃压力mbar(100Pa)密度，g/cm3热焓，cal/g液体气体液体气体06.110.999784.8472×10－6－0.010597.492023.370.998281.7290×10-520.030606.232531.670.997122.3041×10-525.023608.413042.430.995173.0368×10-530.014610.573556.240.994093.9612×10-535.005612.734073.780.992255.1161×10-539.995614.884595.860.990236.5461×10-544.987617.0150123.400.998038.3017×10-549.980619.1355157.460.985671.0440×10-454.975612.2360199.260.983151.3023×10-459.972623.3265250.160.980401.6123×10-464.972625.3870311.690.977661.9817×10-469.975627.43地热资源评价方法-9-75385.560.974202.4189×10-474.982629.4580473.670.971642.9333×10-479.993631.4585578.090.968443.535