uz 中 華人民 共和國 地質礦產部部標準 dz 4 0 - 8 5 地 熱 資 源 評 價 方 法 鬢 絲 8 5 _= =1 塑0 通,s_ 一 _ _- - 一 1 9 8 6 一 0 5 - 舊0 1 寒 施 書 華 一不 盡 井 * n 國 地 質 礦 產 部 . #t 準 中華人民共和國地質礦產部部標準 d z 40 - 8 5 地熱資源評價方法 地 熱 資 源 是 地 質 礦 產 資 源 之一 ， 為 加 強 地 熱資 源 的 開 發 利 用 研 究 ， 特 制 定 本 標 準 。 本 標 準 可 作 為 國 家 、 省 、 市 、 自 治 區 制 定長 遠 規劃 的 依據 ， 也 作 為 本 系 統 進 行 地 熱 田 普 查 和 初 步 勘 探的 設 計 依 據 。 名詞、術語 1 . 1 地熱資源 系 指在當 前的技術經濟條件下可以開發利用的地下巖石和水中的熱能， 也包括在未來條件下具有 普在價值的熱能。 根 據研究程度，地熱資源還可進一步劃分為遠景地熱資源、 推測 地熱資源及已 查明地熱資源 ( 圖 1 ) 。 .頑腸招 圖 1 地熱資源評價表 1 . 1 . 1 遠 景地 熱資源 系 指在小比 例尺 ( 相當于1 : 1 0 0 萬或1 : 5 0 萬)區域調查的基礎上，根據某些地熱現象， 如溫泉、 淺 層地溫等 物探資料，并基于一般的地熱地質條件和理論，推測其存在的地熱資源。 遠景地熱資源可作為進行中 等比例尺調查和制定規劃 的依據。 1 . 1 . 2 推測地熱資 源 系指在中比例尺 ( 相當于1 : 2 0 萬或1 : 1 0 萬區域調查的基礎上， 相應開展了 地熱地質、 地熱地球化 學 和地溫調查， 重、 磁、電或地震等物探以及 鉆探工作，得出的地熱資源。 推測地熱資 源可作為規劃大比例尺地熱調查，編制地熱普查、初步勘探設計的 依據。 1 . 1 . 9 已查明地熱資源 又稱已 確認 地熱資源，系指在大比例尺 ( 相當 于1 : 5萬等)調查 的基礎上，相應開展了 地 熱地 質 、 地 熱 地 球化 學、 地 溫調 查 ， 重 、 磁 、 電 或 地 震 等 物 探 工 作， 經 鉆 探驗 證 ， 地質 構 造 和 熱 儲 邊 界 清 楚。同 時，經過長時間單井、多 井抽水試 驗或放噴試驗以后，在計算出的地熱資源。 中 華人民共和國地質礦產部1 9 8 5 一1 。 一1 0 發布 l:. 一0 5一0 1實施 t dz 4 0-85 1 . 2 地熱儲量 系 指已查 明地熱資源的一部分，即在當前條件下可以用地質學方法圈閉而又能經濟、合 理、 合法 地開采 的有用能源。 1 . 3 熱儲 系 指含有能被開 發利 用的熱流體的巖石或巖層。 熱儲還可分為 孔隙熱儲和裂隙熱儲。 砂層、 砂卯礫石層、膠結較差的砂巖、 礫巖和部分碳酸 鹽巖 等屬 孔隙熱儲。火成巖、 變質巖、 部分碳酸鹽巖 和致密砂巖、礫巖屬裂隙熱儲。在進行 地熱資源評價 時 ， 對 于 孔 隙 和 裂 隙 二 者 兼 有的 熱 儲， 如 砂巖 、 礫巖 和 碳 酸 鹽 巖 等 按 孔 隙 熱 儲 考 慮。 1 . 4 地熱田 系 指在一 定范圍內，具有蓋層、 熱儲、 熱流體通道和熱 源的地質體。其 熱能可 供開 發并具有社會 經濟效益。 1 . 5 有效利用地熱資源ht 被開發出 來的地熱能 ( 即從井口 得到的熱量)只有一部分被利用，將被利用 的部分 稱為有效利用 資源量。由式 ( 1 )表 示: 。二 q 蘭. . . . . . . . . . 1 、 qw h 式中:叮 有效利用率。 q 2 有 效利用資源量，k c a l , q w h 可采地 熱資源量 ( 從井口 得到的資源量)， k c a l , 有效 利用率和利用目 的及技術水平 有關。 2 進行地熱資源評價的某些規定 2 . 1 深度 就總的趨勢而言，一個地區的溫度隨著深度 增加 而增加。從經濟和 技術條 件考慮， 鉆進愈深技術 愈復雜 ，鉆井 ( 孔)的成本愈高。為 此， 將2 0 0 0 m 以淺定為 經濟 型地熱資 源, 2 0 0 0 一3 0 0 0 m 定為亞 經濟 型地熱資源。 22 溫度 對熱儲溫度劃分如表 1: 表 1 2 0-4 0 ic低 溫 4 0-6 0 *c 中低溫 6 0 一當地沸點 中溫 當地沸點 高溫 2 . 3 評價熱儲的規定 凡具有下 述兩條件者才能被當 作可利用的熱儲加以 評價: a . 深度1 0 0 0 m以 淺的 溫度大于4 0 *c . b . 單井出水量大于2 0 m / h，當無水量資料時，其導水系數必須大于1 達西。 m, 2 . 4 地熱田的規模 地熱田分為大、中、 小三種 類型。 其劃分 方法是 將有效利用資 源量 折算成發電量， 然后按發電量 的 大 小 進 行劃 分 ( 表2 )。 同 時 規 定用 于 高 溫 發 電 的 地 熱 田 服 務 年 限 應 大 于 3 0 年 . 用 于 綜 合 利 用 的 中 低 溫地 熱田，其 服務 年限應大于1 0 0 年 。 dz 4 0-9 b 表 2 地熱田規模劃分 地熱田規棋 發電t 1 0 4 k w 熱盆 1 0 k c a l / h 煤! t 1 0 4 t / a 大型地熱田 ) 5 4 3 0 0 1 5 中型地熱田 1 5 8 6 0 一4 3 0 0 3 - 1 5 小型地熱田 2 0含 最 1 0 011 02i1 051 x 1 0 ,1 5 . 2 地熱水有害成分 排放標準 根據中華人民共和國國家標準 工業三 廢排放標準規定，按照水源的不同用 途， 對工業廢水的 排 放 有 不 同 的 要 求。 對 飲用 水 源及 風 景 游 覽 區 的 水 質 要 嚴 禁 污 染; 對 農 業 和 漁業 用 水 要 保 證 動植 物 的 生 長條 件， 動 植 物體 內 的 有 害 殘 毒 不 得 超 過 食用 標 準 ; 對 工 業 水 源， 不 得 影 響 生 產 用 水 的 要求 。 上 述 規 定 適用于對地熱水的評 價 ( 表9 )。 表 9 地熱水 有害成分最高允許 排放濃度 有害物質 名稱 汞及無機 化 合 物 ( 按h. 計) 鎬及無機 化合物 ( 按c d 計) 六價鉻 化 合 物 ( 按cr 計) 砷及無機 化合物 ( 按a s 計) 鉛及無機 化合物 ( 按p b 計) ph 值硫化物 銅及其 化合物 ( 按cu 計) 奴的無機 化 合 物 ( 按f計) 最高允許 排放濃度 0 . 0 5 mg / l0 . 1 mg / l0 . 5 m g / l0 . 5 mg / li . o mg / l 6 9 1 mg / li . o mg / li o mg / l 5 地熱資源評價報告提綱 二i 前言:目的任務、自然地理及交通條件、 研究 程度。 .之 區域地質特征 地層、 地質構造、巖漿活動情況、 地質發展簡史、 地熱地 質特征 ( 包括蝕變 帶、 溫泉等熱顯示) 。 5 . 3 地球物理特征 地溫場分布情況、地溫場與地質構造、地層巖性和蓋層的關系以及形成條件。 5 . 4 地球化學特征 區域水化學條件及熱儲水化 學特征、 水化學 溫標及熱儲 溫度 推算。 同位素水化學 及解釋。 以 利用為 目的的水質評述。 二5 地 熱資 源評價 資源類型、 熱儲分布及特征， 參數的確定，如厚度、孔隙度、滲透率、 比重、比 熱和 熱導 率等。 資源計算方法、評價和建議。 .b 開發利用 1 4 dz 4 0 -86 ， 經濟效益及開發利用前景。 二 7 附圖 二了 . ， 地質構造圖 ( 平原區應附基底地質構造圖)。 6 . 7 . 2 地溫分布圖及地溫梯度圖。 二了 . a 水化學圖。 6 . 7 . 4 熱儲分布及等厚度圖。 6 . 7 . 地熱資源評價圖 ( 2 0 0 0 m以 淺、2 0 0 0 3 0 0 0 m)。 6 . 7 二 地熱資源 模數圖。 附表 . ， 二1 井 ( 孔)、 溫泉等統計表 ( 溫度、梯度、水流量、水位、放熱最等)。 6 . 8 . 2 熱儲物性一覽表 ( 巖石名稱、密度、比熱、孔隙度、滲透率、熱導率等)。 6 . 8 . 3 水質分析成果表。 6 . 8 . 4 地熱資源計算結果一覽表。 dz 4 0 -85 附錄a 地球化學盆標計算方法 ( 補充件) 在溫泉出露區 ，可以利用地 球化學溫標來估算熱儲 ( 基礎溫度)。 這個方法的基礎是: 水熱流體在 熱儲 溫度下，與礦物達到了化學平衡，且隨后流體溫度降低時，這個平衡仍予保持。 各類 地球化 學溫標，即用各種化學和同 位素反應計算熱儲溫度的 方法很多，本標準僅 規定幾種目 前 普誼采用的定量評價方法。 a. 1 s 1 0 2 沮標 根據熱水與不同類型二 氧化 硅達到溶解平衡的情況，可選用相應的各類溫標。 a， . 1 無蒸汽損失的石英溫標 熱水中的二氧化硅是由熱水 溶解石英所形成，這部分熱水在其達到取樣點 ( 如 地面泉或井口 )時 沒有 蒸汽損失，則可選用式 ( a1 )計算: ( )= 1 3 0 9 5 . 1 9 一 ， 9 c 一 2 7 3 . 1 5 “ “ “ - . . . . . . . ， ， ， 一 ( 1 ) a. 卜2 最大蒸汽損失的石英溫標 如 溶 解 石 英 的 這 部 分 熱 水到 達 采 樣 點 時已 發 生了 閃 蒸 ， 則 可選 用 式 ( a 2 ) 計 算 : ( )二 1 5 2 2 5 . 7 5一i g c 2 7 3 . 1 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ( a2 ) a . 1 . 3 無蒸汽損失的玉髓溫標 如果熱水中的二氧化硅是由熱水溶解玉髓 所致， 這部分熱水在到達采 樣點時沒有發生燕汽損失， 則可選用式 ( a3 )計算: ( )二 1 0 3 2 4 . 6 9一i g c 2 7 3 . 1 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ( a3 ) a. 1 . 4 有蒸汽損失的玉髓溫標 溶解玉髓的熱水在達到采樣點時已 發生了閃蒸， 則可選用 式 ( a 4 )計算: ( )二 1 2 6 3 5 . 3 2一i g c a， 1 . 5 非晶質二氧化硅溫標 如 果熱水溶解了非晶質二氧化硅則可 選用 式 ( a 5 ) 2 7 3 . 1 5 ，. ， 4 4 一( a4 ) 計算: 1 ( 0 c) 二 7 3 1 4 . 5 2一i g c 一2 7 3 . 1 5 ， ， 一 ( a5 ) a . 1 . 6 . a一 方英石溫標 如果熱水中的二氧化硅是由熱水溶解 a一 方英石而形 成，則可選用式 ( a 6 )計算: ( )二 1 0 0 0 4 . 7 8一i g c 一2 7 3 . 1 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ( a6 ) a. 1 . 7 6 一 方英石溫標 如 果熱水中 的二 氧化硅是由熱水溶解a 一 方英石 而形成。則可選用式 ( a 7 )計算: ( )二 7 8 1 4 . 5 1一i g c 一2 7 3 . 1 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ( a7 ) 各類二 氧化硅溫 標的公式雖然較多，但是根據在熱儲中 已經發現的或推斷最有可能存在的 或玉肺 )二 氧化硅礦物， 還是可以正確選用適當 公式的。上述計算公式適用范圍t =0 一 2 5 0 c . ( 石英 式 r士 1 dz 40 -8 5 c 為 溶解 的h , s i o 。 形式的s i o : 含 量 ( p p - )。當p h 大于8 . 5 時，水中s i o : 總量不全以h , s i o 。 的形 式存在，這時: h, s i l y l l o, h+ + h, s i o; 因此要計算出h , s i o 。 形式中的s i o , 含量 esi o,二h, s 01 k h, s i o: 二 h+ ) + h, s i o; c h, s i o, )- c h, si o, ) 平衡常 數k 隨溫度變 化。h 十 二 1 0 p 氣 h 十 亦受溫度控制。 當溫度為2 0 時， 1 9 k h ,s io , =一 1 0 . 0 1 ， 當 溫 度為2 5 *c 時， 1 g k h . s io 。 二一 9 . 9 1 . 然后根據計算式 k h sio 1 0 - p h ) ( i s i 0: 一c h .s io . c c h .s io , 算出溶解的h + s o 形式的s i o : 含量 ( 即c h .s i o . )。 在使用s i o , 溫標公式時，要 考慮下列因素: a . 溫標計算公式在溫度2 5 0 以下才是有效的。 b . 當 水沸騰 時，水中 s 0 2 隨蒸汽分離而濃度增大。這時應采用 式 ( a 2 ) 或 ( a 4 )，若 熱儲 介 于傳導冷卻 ( 無蒸汽損失)和絕熱冷卻 ( 有蒸汽 損失) 之間，則計算結果 應介于式 ( a ll 、 ( a 2 ) 之間或式 ( a3 )、 ( a4 )之間。 c .取樣之前可能發生二氧化 硅聚合和 沉淀作用，為 此要試算非晶質s i o , 溫 度，如 有勘探 鉆孔時 應與采樣時的實側溫度進行對比，以驗證是否發生了這種聚合或沉淀。 d . 取樣之后，隨溫度降低在樣品運輸和保存期間可能發生二氧化硅聚合作用，當水中s o2 濃度 大 于1 1 5 p p m 時， 取樣時要做稀釋處 理。 e . 除石英之外，應注意其他硅酸鹽對水中二氧化硅的控制。 f . 當p h 大于8 . 5 時，要先進行水中h , s i o。 形式的s i o , 含量的計算。 9 ，公式不適用于已受稀釋的熱水，如果是冷水 和熱水的混合水， 則采用 混合模型( 見混合溫標) o h . 對p h 遠小于 7 的酸性水不適用。 a. 2 n a - k地熱溫標 n a 一 k 地熱溫 標是基于鈉長石和鉀長 石在一 定溫 度條件下達到平衡而建立 的，即在具備鈉、 鉀長 石 平衡環境的天然水中，n a , k 的含量比 值是溫 度的函數，這一比值不受以 后溫 度降低的影響。 且不 受 降水稀釋或內 燕濃縮的影響。 根 據這一事實， 不同 研究者根據實驗資料的 統計結果， 提出了 不同的 計 算公式。在具備鈉、 鉀長石平衡 環境的條件下可以 應用 下列公式: a. 2 . 1 t( ) = 1 2 1 7 i g ( na / k) + 1 . 9 8 2 7 3 . 1 5 0 1 5 0) ， ”二“ ( a8 ) a . 2 . 2( ) _8 8 5 . 6 1 g ( n a / 均 + 0 . 8 5 7 3 ( 據f o u r n i e r ) 2 7 3 . 1 5 ( 11 5 0) . . . . . ( a9 ) ( 據tr u e s d e l l ) 以上兩式在溫 度大于2 7 0 時差 別不大。 a. 2. 3 t( ) 夕 3 3 i g ( na / k) +0 . 9 3 3 2 7 3 . 1 5 ( r=2 5 -2 5 0) 。 ， . ( a 1 0 ) ( 據ar n o r s s o n ) dz 4 0 -8 5 一 a. 2 . 4 t() 1 31 9 i g ( na / k) +1 . 6 9 9一2 7 3 . 5 ( t二2 5 0 - - 3 5 0 c) ( 據ar n o r s s o 帕 上述 公式中陽 離子 濃度以m8 / k g 或f p m 為蘭位。 鈉鉀 地熱溫標不適用于p h 遠小于7 的酸性水， 志 鈣的熱水 如出 現鈣華)及不同成因的熱水發生了混合的情況。還 有的研究者認為不適用于n a / k當 疊克分子比值小于 8 才大于 .c 的情況，以及不適用于小于1 2 0 的熱儲。 人3 n飛一 盆 一 c n m- 標 在富 鈣水中 ，n a 一 k溫標 將得到異常高的結果，因此f o u r n i e r 和t r u e s d e l i 提出了n a 一 k - c a a0 9 標計算公式如下: () = 1 3 4 7 2 7 3 . 1 5( a1 2 ) 陽離子濃度以mg / k g 為單位， 若t 1 0 0 c 或 1 %( j萬/ n a ) + 2 . 0 6 為 負 ， a 取1 / 3 . 若陽離子濃度以重量克分子濃度為單位，即用n a ( p p m ) / 2 3 x 1 0 0 0 , k ( p p m) / 3 9 . 1 x 1 0 0 0 , c a ( p p m ) / 4 0 . 1 x 1 0 0 0 ,則可用公式: ( ) 二 1 6 4 7 2 7 3 . 1 5 . ， ( a1 3 ) 若t 1 0 0 或 . g ( , / c -a / n a ) 為負凈取1 / 3 . 捷克的p a c e 發現，當 有方解石沉淀且水中c a 濃度降低時，該溫標不適用于與冷水密切相關的高 碳酸鹽水。為此，他提出 校正， 在溫度低于7 5 c , p c o , 1 0 - a t m ( 1 a t m= 1 0 1 3 2 5 p a ): 1 =1 . 3 6 +0 . 2 5 3 l 9 p c o , ，. co, +h, o * h, co, k 二 而p c o , ( h, co, ) ( co, ) 二 co, ) = ( h, co, ) k k 二 一 1 . 3 6; k =一1 . 4 2 , lgig 當 溫度為2 0 時， 當 溫度為2 5 時， 校正公式: ( )二 1 6 4 7 一2 7 3 . 1 5 ( a1 4 ) 來自深，因高 溫時鎂保留在固相中， 但隨著溫 度降低及冷地下水 的摻人，鎂在水中的含量增加。為此當 水中含 有較 明顯 的鎂濃度時，要 進行鎂校正，福尼埃及普特介 紹的鎂校正經驗公式為: 二用當量百分比計算r值: r = mg m g+ca+kx 1 0 0 . ( 人1 5 ) 當r二5 -