地?zé)豳Y源評(píng)價(jià)方法.pdf

uz 中 華人民 共和國 地質(zhì)礦產(chǎn)部部標(biāo)準(zhǔn) dz 4 0 - 8 5 地 熱 資 源 評(píng) 價(jià) 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(zhì) 礦 產(chǎn) 部 . #t 準(zhǔn) 中華人民共和國地質(zhì)礦產(chǎn)部部標(biāo)準(zhǔn) d z 40 - 8 5 地?zé)豳Y源評(píng)價(jià)方法 地 熱 資 源 是 地 質(zhì) 礦 產(chǎn) 資 源 之一 ， 為 加 強(qiáng) 地 熱資 源 的 開 發(fā) 利 用 研 究 ， 特 制 定 本 標(biāo) 準(zhǔn) 。 本 標(biāo) 準(zhǔn) 可 作 為 國 家 、 省 、 市 、 自 治 區(qū) 制 定長 遠(yuǎn) 規(guī)劃 的 依據(jù) ， 也 作 為 本 系 統(tǒng) 進(jìn) 行 地 熱 田 普 查 和 初 步 勘 探的 設(shè) 計(jì) 依 據(jù) 。 名詞、術(shù)語 1 . 1 地?zé)豳Y源 系 指在當(dāng) 前的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下可以開發(fā)利用的地下巖石和水中的熱能， 也包括在未來?xiàng)l件下具有 普在價(jià)值的熱能。 根 據(jù)研究程度，地?zé)豳Y源還可進(jìn)一步劃分為遠(yuǎn)景地?zé)豳Y源、 推測 地?zé)豳Y源及已 查明地?zé)豳Y源 ( 圖 1 ) 。 .頑腸招 圖 1 地?zé)豳Y源評(píng)價(jià)表 1 . 1 . 1 遠(yuǎn) 景地 熱資源 系 指在小比 例尺 ( 相當(dāng)于1 : 1 0 0 萬或1 : 5 0 萬)區(qū)域調(diào)查的基礎(chǔ)上，根據(jù)某些地?zé)岈F(xiàn)象， 如溫泉、 淺 層地溫等 物探資料，并基于一般的地?zé)岬刭|(zhì)條件和理論，推測其存在的地?zé)豳Y源。 遠(yuǎn)景地?zé)豳Y源可作為進(jìn)行中 等比例尺調(diào)查和制定規(guī)劃 的依據(jù)。 1 . 1 . 2 推測地?zé)豳Y 源 系指在中比例尺 ( 相當(dāng)于1 : 2 0 萬或1 : 1 0 萬區(qū)域調(diào)查的基礎(chǔ)上， 相應(yīng)開展了 地?zé)岬刭|(zhì)、 地?zé)岬厍蚧?學(xué) 和地溫調(diào)查， 重、 磁、電或地震等物探以及 鉆探工作，得出的地?zé)豳Y源。 推測地?zé)豳Y 源可作為規(guī)劃大比例尺地?zé)嵴{(diào)查，編制地?zé)崞詹椤⒊醪娇碧皆O(shè)計(jì)的 依據(jù)。 1 . 1 . 9 已查明地?zé)豳Y源 又稱已 確認(rèn) 地?zé)豳Y源，系指在大比例尺 ( 相當(dāng) 于1 : 5萬等)調(diào)查 的基礎(chǔ)上，相應(yīng)開展了 地 熱地 質(zhì) 、 地 熱 地 球化 學(xué)、 地 溫調(diào) 查 ， 重 、 磁 、 電 或 地 震 等 物 探 工 作， 經(jīng) 鉆 探驗(yàn) 證 ， 地質(zhì) 構(gòu) 造 和 熱 儲(chǔ) 邊 界 清 楚。同 時(shí)，經(jīng)過長時(shí)間單井、多 井抽水試 驗(yàn)或放噴試驗(yàn)以后，在計(jì)算出的地?zé)豳Y源。 中 華人民共和國地質(zhì)礦產(chǎn)部1 9 8 5 一1 。 一1 0 發(fā)布 l:. 一0 5一0 1實(shí)施 t dz 4 0-85 1 . 2 地?zé)醿?chǔ)量 系 指已查 明地?zé)豳Y源的一部分，即在當(dāng)前條件下可以用地質(zhì)學(xué)方法圈閉而又能經(jīng)濟(jì)、合 理、 合法 地開采 的有用能源。 1 . 3 熱儲(chǔ) 系 指含有能被開 發(fā)利 用的熱流體的巖石或巖層。 熱儲(chǔ)還可分為 孔隙熱儲(chǔ)和裂隙熱儲(chǔ)。 砂層、 砂卯礫石層、膠結(jié)較差的砂巖、 礫巖和部分碳酸 鹽巖 等屬 孔隙熱儲(chǔ)?；鸪蓭r、 變質(zhì)巖、 部分碳酸鹽巖 和致密砂巖、礫巖屬裂隙熱儲(chǔ)。在進(jìn)行 地?zé)豳Y源評(píng)價(jià) 時(shí) ， 對 于 孔 隙 和 裂 隙 二 者 兼 有的 熱 儲(chǔ)， 如 砂巖 、 礫巖 和 碳 酸 鹽 巖 等 按 孔 隙 熱 儲(chǔ) 考 慮。 1 . 4 地?zé)崽?系 指在一 定范圍內(nèi)，具有蓋層、 熱儲(chǔ)、 熱流體通道和熱 源的地質(zhì)體。其 熱能可 供開 發(fā)并具有社會(huì) 經(jīng)濟(jì)效益。 1 . 5 有效利用地?zé)豳Y源ht 被開發(fā)出 來的地?zé)崮?( 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(shù)水平 有關(guān)。 2 進(jìn)行地?zé)豳Y源評(píng)價(jià)的某些規(guī)定 2 . 1 深度 就總的趨勢而言，一個(gè)地區(qū)的溫度隨著深度 增加 而增加。從經(jīng)濟(jì)和 技術(shù)條 件考慮， 鉆進(jìn)愈深技術(shù) 愈復(fù)雜 ，鉆井 ( 孔)的成本愈高。為 此， 將2 0 0 0 m 以淺定為 經(jīng)濟(jì) 型地?zé)豳Y 源, 2 0 0 0 一3 0 0 0 m 定為亞 經(jīng)濟(jì) 型地?zé)豳Y源。 22 溫度 對熱儲(chǔ)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(dāng)?shù)胤悬c(diǎn) 中溫 當(dāng)?shù)胤悬c(diǎn) 高溫 2 . 3 評(píng)價(jià)熱儲(chǔ)的規(guī)定 凡具有下 述兩條件者才能被當(dāng) 作可利用的熱儲(chǔ)加以 評(píng)價(jià): 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(dāng)無水量資料時(shí)，其導(dǎo)水系數(shù)必須大于1 達(dá)西。 m, 2 . 4 地?zé)崽锏囊?guī)模 地?zé)崽锓譃榇?、中?小三種 類型。 其劃分 方法是 將有效利用資 源量 折算成發(fā)電量， 然后按發(fā)電量 的 大 小 進(jìn) 行劃 分 ( 表2 )。 同 時(shí) 規(guī) 定用 于 高 溫 發(fā) 電 的 地 熱 田 服 務(wù) 年 限 應(yīng) 大 于 3 0 年 . 用 于 綜 合 利 用 的 中 低 溫地 熱田，其 服務(wù) 年限應(yīng)大于1 0 0 年 。 dz 4 0-9 b 表 2 地?zé)崽镆?guī)模劃分 地?zé)崽镆?guī)棋 發(fā)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?zé)崽?) 5 4 3 0 0 1 5 中型地?zé)崽?1 5 8 6 0 一4 3 0 0 3 - 1 5 小型地?zé)崽?2 0含 最 1 0 011 02i1 051 x 1 0 ,1 5 . 2 地?zé)崴泻Τ煞?排放標(biāo)準(zhǔn) 根據(jù)中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn) 工業(yè)三 廢排放標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，按照水源的不同用 途， 對工業(yè)廢水的 排 放 有 不 同 的 要 求。 對 飲用 水 源及 風(fēng) 景 游 覽 區(qū) 的 水 質(zhì) 要 嚴(yán) 禁 污 染; 對 農(nóng) 業(yè) 和 漁業(yè) 用 水 要 保 證 動(dòng)植 物 的 生 長條 件， 動(dòng) 植 物體 內(nèi) 的 有 害 殘 毒 不 得 超 過 食用 標(biāo) 準(zhǔn) ; 對 工 業(yè) 水 源， 不 得 影 響 生 產(chǎn) 用 水 的 要求 。 上 述 規(guī) 定 適用于對地?zé)崴脑u(píng) 價(jià) ( 表9 )。 表 9 地?zé)崴?有害成分最高允許 排放濃度 有害物質(zhì) 名稱 汞及無機(jī) 化 合 物 ( 按h. 計(jì)) 鎬及無機(jī) 化合物 ( 按c d 計(jì)) 六價(jià)鉻 化 合 物 ( 按cr 計(jì)) 砷及無機(jī) 化合物 ( 按a s 計(jì)) 鉛及無機(jī) 化合物 ( 按p b 計(jì)) ph 值硫化物 銅及其 化合物 ( 按cu 計(jì)) 奴的無機(jī) 化 合 物 ( 按f計(jì)) 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?zé)豳Y源評(píng)價(jià)報(bào)告提綱 二i 前言:目的任務(wù)、自然地理及交通條件、 研究 程度。 .之 區(qū)域地質(zhì)特征 地層、 地質(zhì)構(gòu)造、巖漿活動(dòng)情況、 地質(zhì)發(fā)展簡史、 地?zé)岬?質(zhì)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(zhì)構(gòu)造、地層巖性和蓋層的關(guān)系以及形成條件。 5 . 4 地球化學(xué)特征 區(qū)域水化學(xué)條件及熱儲(chǔ)水化 學(xué)特征、 水化學(xué) 溫標(biāo)及熱儲(chǔ) 溫度 推算。 同位素水化學(xué) 及解釋。 以 利用為 目的的水質(zhì)評(píng)述。 二5 地 熱資 源評(píng)價(jià) 資源類型、 熱儲(chǔ)分布及特征， 參數(shù)的確定，如厚度、孔隙度、滲透率、 比重、比 熱和 熱導(dǎo) 率等。 資源計(jì)算方法、評(píng)價(jià)和建議。 .b 開發(fā)利用 1 4 dz 4 0 -86 ， 經(jīng)濟(jì)效益及開發(fā)利用前景。 二 7 附圖 二了 . ， 地質(zhì)構(gòu)造圖 ( 平原區(qū)應(yīng)附基底地質(zhì)構(gòu)造圖)。 6 . 7 . 2 地溫分布圖及地溫梯度圖。 二了 . a 水化學(xué)圖。 6 . 7 . 4 熱儲(chǔ)分布及等厚度圖。 6 . 7 . 地?zé)豳Y源評(píng)價(jià)圖 ( 2 0 0 0 m以 淺、2 0 0 0 3 0 0 0 m)。 6 . 7 二 地?zé)豳Y源 模數(shù)圖。 附表 . ， 二1 井 ( 孔)、 溫泉等統(tǒng)計(jì)表 ( 溫度、梯度、水流量、水位、放熱最等)。 6 . 8 . 2 熱儲(chǔ)物性一覽表 ( 巖石名稱、密度、比熱、孔隙度、滲透率、熱導(dǎo)率等)。 6 . 8 . 3 水質(zhì)分析成果表。 6 . 8 . 4 地?zé)豳Y源計(jì)算結(jié)果一覽表。 dz 4 0 -85 附錄a 地球化學(xué)盆標(biāo)計(jì)算方法 ( 補(bǔ)充件) 在溫泉出露區(qū) ，可以利用地 球化學(xué)溫標(biāo)來估算熱儲(chǔ) ( 基礎(chǔ)溫度)。 這個(gè)方法的基礎(chǔ)是: 水熱流體在 熱儲(chǔ) 溫度下，與礦物達(dá)到了化學(xué)平衡，且隨后流體溫度降低時(shí)，這個(gè)平衡仍予保持。 各類 地球化 學(xué)溫標(biāo)，即用各種化學(xué)和同 位素反應(yīng)計(jì)算熱儲(chǔ)溫度的 方法很多，本標(biāo)準(zhǔn)僅 規(guī)定幾種目 前 普誼采用的定量評(píng)價(jià)方法。 a. 1 s 1 0 2 沮標(biāo) 根據(jù)熱水與不同類型二 氧化 硅達(dá)到溶解平衡的情況，可選用相應(yīng)的各類溫標(biāo)。 a， . 1 無蒸汽損失的石英溫標(biāo) 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(dá)到取樣點(diǎn) ( 如 地面泉或井口 )時(shí) 沒有 蒸汽損失，則可選用式 ( a1 )計(jì)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(biāo) 如 溶 解 石 英 的 這 部 分 熱 水到 達(dá) 采 樣 點(diǎn) 時(shí)已 發(fā) 生了 閃 蒸 ， 則 可選 用 式 ( a 2 ) 計(jì) 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(biāo) 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(dá)采 樣點(diǎn)時(shí)沒有發(fā)生燕汽損失， 則可選用式 ( a3 )計(jì)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(biāo) 溶解玉髓的熱水在達(dá)到采樣點(diǎn)時(shí)已 發(fā)生了閃蒸， 則可選用 式 ( a 4 )計(jì)算: ( )二 1 2 6 3 5 . 3 2一i g c a， 1 . 5 非晶質(zhì)二氧化硅溫標(biāo) 如 果熱水溶解了非晶質(zhì)二氧化硅則可 選用 式 ( a 5 ) 2 7 3 . 1 5 ，. ， 4 4 一( a4 ) 計(jì)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(biāo) 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(jì)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(biāo) 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(jì)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(biāo)的公式雖然較多，但是根據(jù)在熱儲(chǔ)中 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)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(dāng) 公式的。上述計(jì)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(dāng)p h 大于8 . 5 時(shí)，水中s i o : 總量不全以h , s i o 。 的形 式存在，這時(shí): h, s i l y l l o, h+ + h, s i o; 因此要計(jì)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(shù)k 隨溫度變 化。h 十 二 1 0 p 氣 h 十 亦受溫度控制。 當(dāng)溫度為2 0 時(shí)， 1 9 k h ,s io , =一 1 0 . 0 1 ， 當(dāng) 溫 度為2 5 *c 時(shí)， 1 g k h . s io 。 二一 9 . 9 1 . 然后根據(jù)計(jì)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(biāo)公式時(shí)，要 考慮下列因素: a . 溫標(biāo)計(jì)算公式在溫度2 5 0 以下才是有效的。 b . 當(dāng) 水沸騰 時(shí)，水中 s 0 2 隨蒸汽分離而濃度增大。這時(shí)應(yīng)采用 式 ( a 2 ) 或 ( a 4 )，若 熱儲(chǔ) 介 于傳導(dǎo)冷卻 ( 無蒸汽損失)和絕熱冷卻 ( 有蒸汽 損失) 之間，則計(jì)算結(jié)果 應(yīng)介于式 ( a ll 、 ( a 2 ) 之間或式 ( a3 )、 ( a4 )之間。 c .取樣之前可能發(fā)生二氧化 硅聚合和 沉淀作用，為 此要試算非晶質(zhì)s i o , 溫 度，如 有勘探 鉆孔時(shí) 應(yīng)與采樣時(shí)的實(shí)側(cè)溫度進(jìn)行對比，以驗(yàn)證是否發(fā)生了這種聚合或沉淀。 d . 取樣之后，隨溫度降低在樣品運(yùn)輸和保存期間可能發(fā)生二氧化硅聚合作用，當(dāng)水中s o2 濃度 大 于1 1 5 p p m 時(shí)， 取樣時(shí)要做稀釋處 理。 e . 除石英之外，應(yīng)注意其他硅酸鹽對水中二氧化硅的控制。 f . 當(dāng)p h 大于8 . 5 時(shí)，要先進(jìn)行水中h , s i o。 形式的s i o , 含量的計(jì)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(biāo)) o h . 對p h 遠(yuǎn)小于 7 的酸性水不適用。 a. 2 n a - k地?zé)釡貥?biāo) n a 一 k 地?zé)釡?標(biāo)是基于鈉長石和鉀長 石在一 定溫 度條件下達(dá)到平衡而建立 的，即在具備鈉、 鉀長 石 平衡環(huán)境的天然水中，n a , k 的含量比 值是溫 度的函數(shù)，這一比值不受以 后溫 度降低的影響。 且不 受 降水稀釋或內(nèi) 燕濃縮的影響。 根 據(jù)這一事實(shí)， 不同 研究者根據(jù)實(shí)驗(yàn)資料的 統(tǒng)計(jì)結(jié)果， 提出了 不同的 計(jì) 算公式。在具備鈉、 鉀長石平衡 環(huán)境的條件下可以 應(yīng)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(jù)f o u r n i e r ) 2 7 3 . 1 5 ( 11 5 0) . . . . . ( a9 ) ( 據(jù)tr u e s d e l l ) 以上兩式在溫 度大于2 7 0 時(shí)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(jù)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(jù)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?zé)釡貥?biāo)不適用于p h 遠(yuǎn)小于7 的酸性水， 志 鈣的熱水 如出 現(xiàn)鈣華)及不同成因的熱水發(fā)生了混合的情況。還 有的研究者認(rèn)為不適用于n a / k當(dāng) 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(chǔ)。 人3 n飛一 盆 一 c n m- 標(biāo) 在富 鈣水中 ，n a 一 k溫標(biāo) 將得到異常高的結(jié)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(biāo)計(jì)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(fù) ， 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(fù)凈取1 / 3 . 捷克的p a c e 發(fā)現(xiàn)，當(dāng) 有方解石沉淀且水中c a 濃度降低時(shí)，該溫標(biāo)不適用于與冷水密切相關(guān)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(dāng) 溫度為2 0 時(shí)， 當(dāng) 溫度為2 5 時(shí)， 校正公式: ( )二 1 6 4 7 一2 7 3 . 1 5 ( a1 4 ) 來自深，因高 溫時(shí)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(dāng) 水中含 有較 明顯 的鎂濃度時(shí)，要 進(jìn)行鎂校正，福尼埃及普特介 紹的鎂校正經(jīng)驗(yàn)公式為: 二用當(dāng)量百分比計(jì)算r值: r = mg m g+ca+kx 1 0 0 . ( 人1 5 ) 當(dāng)r二5 -