西安城市地質調查助力新型地熱資源綠色開發

2020-11-23 騰訊網

《中國地質調查成果快訊》近日刊發了「城市地質調查」工程下設「西安多要素城市地質調查」項目近年來取得的重要地質調查成果。通過對陝西地區地熱地質構造及中深層地熱熱儲特徵研究，項目組評價得出新型地熱開發模式的資源儲量，推導出中深層地埋管地熱能取熱式，為提高地熱資源利用率提供了技術支撐。

地埋管供熱地面熱泵機組

據介紹，該項目由自然資源部中國地質調查局西安地質調查中心承擔。主要任務是圍繞「取熱不取水」新型地熱開發模式中存在的地熱地質條件不清、井群設計缺乏地學理論支撐等關鍵問題開展研究，編制陝西省中深層地熱地埋管供熱系統應用技術規程中地熱地質調查評價部分；進行陝西地區地熱地質構造及中深層地熱熱儲特徵研究，為中深層地熱資源綠色開發利用提出地學建議。

一是查明西安周邊關中盆地中深層地熱熱儲特徵。關中盆地地熱資源熱儲結構可分為新生界砂巖孔隙型、下古生界碳酸鹽巖巖溶型和構造活動斷裂型三類。地溫梯度多在2.5℃~4.5℃/100m之間，相對較高，地熱資源較豐富。

二是建立了區域地熱儲層地熱資源參數。通過收集和整理不同區域地熱井測溫曲線，匯總形成了區域地溫梯度查詢表，關中地區在西安凹陷（西安、鹹陽）、固市凹陷（渭南）具有較高的地溫增溫梯度，是地熱資源開發優勢區。通過對巖心樣品及野外露頭樣品的熱導率、熱擴散係數、體積比熱容進行測試分析及收集以往數據，初步構建了不同熱儲層巖石熱物性資料庫。從巖石熱物性角度來看，關中盆地地層有利於傳熱，是地熱資源優勢開發區。

中深層地熱地埋管開發模式示意圖（a.直井同心管型；b.U型水平對接管型）

三是評價了新型地熱開發模式的資源儲量。近年來，以西鹹新區為起點，「取熱不取水」新型地熱開發模式興起，使缺乏地熱流體的熱儲層地熱資源開發利用成為可能。根據相關標準計算，關中盆地熱儲層總熱量為2.20×1018kcal，按開採100年消耗15%左右地熱儲量計算的可採資源量為6.86×1015kcal，估算地熱資源可供熱面積為3.02×1010m2。

四是推導出中深層地埋管地熱能取熱式：

其中，J為熱流量，M1、M2分別為取熱地層的頂面和底面深度，λ為導熱係數，Tc為地層常溫層溫度，t0為流體初始溫度，t1為流體抽取溫度，Δt為地溫梯度，R為影響半徑，r為地熱井半徑，M為取熱層厚度。利用該公式，可以為地熱井群設計提供井間距、井深及取熱功率等關鍵參數。

五是評價了新型地熱開發模式推廣潛力。陝北地溫梯度多在2.5℃~3.5℃/100m之間，在延安以西、黃陵-宜君局部有大於3.5℃/100m的地溫梯度分布區，地溫整體為正常-低溫區，具備地埋管開發地熱資源的條件，可優先在延安-宜君地段布置地埋管探採結合井。陝南秦巴基巖山地構造活動強烈，山脈間呈斑塊狀分布著漢中、安康等小型新生代山間斷陷盆地，可作為未來地熱開發利用選區。

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（本文刊登於2020年9月25日《中國礦業報》第3版）

中國地質調查局中國礦業報社

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