基于东梁区地热资源储量计算及可靠性探析

崔玉乙

(瓦房店市水库移民后期扶持工作办公室，辽宁 瓦房店 116300)

基于东梁区地热资源储量计算及可靠性探析

崔玉乙

(瓦房店市水库移民后期扶持工作办公室，辽宁 瓦房店 116300)

文章对东梁区地热资源储量进行了计算,并对地热水量的可靠性进行了分析,由于本区域地热资源储量为深部承压水，其供给速度变慢，取水期间地下水水位降深并不是由河流水文突变造成的，不改变区域的水分布，对上游河流来水量基本没有影响。取水不会导致下游河道水量的减少，河流对浅层地下水的影响较小。对下游水资源的影响较小，对生态环境和水的摄入量的影响较小。

地热水；储量；计算参数；可靠性

1 深层地热水情况及分布特征

东梁天水谷地热资源位于辽宁阜新东梁区西北，面积为54.59km2，其地区水化学类型为HCO3-+Na+型水(重碳酸盐水)，含水层位于地下1455-1800m，有4个含水层段[1]，日产水量1000-2400m3。热储中心区地热水温度71℃。该区地热流体主要是深层原生地下热水，是通过深部导热导水通道循环加热而形成的地下热水，主要分布于大的断裂带及所伴生的裂隙带中[1]。本地区地热水静水位埋深14m左右，动水位埋深小于180m，所以具备一定的开发潜力。

2 地热资源储量计算

在阜新市东梁地区地热资源储量随着地层埋藏深度与地热能的增加其温度梯度也随之增加，以地热3号地下热水井为例，井深小于2000m。

2.1 储存的热量

地热资源储量计算公式如下：

Q=Qw+QrQr=AdρrCr(tr-t0) (1-φ)QL=Q1+Q2Q1=AdφQ2=AHSQw=QLCwρw(tr-t0)

(1)

式中：Q为热储中的储存热量，J；Qr为岩石中的储存热量，J；QL为热储中的储存水量，m3；Q1为热储孔隙中的热水静储量，m3；Q2为水位达到极限深度时热储所释放水量，m3；Qw为水中的储存热量，J；A为计算区域面积，m2；d为热储的厚度，m；ρr为岩石的密度，kg/m3；Cr为热储岩石的比热，J/m3·℃；φ为岩石孔隙度，tr为热储的温度，℃；t0为当地年平均气温，℃；ρw为地热水密度，kg/m3；S为弹性释水系数，H为计算起始点以上高度，m；Cw为水的比热，J/m3·℃。

2.2 计算参数的确定

1)热储面积、厚度及热储层温度的确定。

根据钻孔资料研究，本区热储层平均厚度为22.0m，热储温度取水井口的平均温度65.8℃；年平均气温7.2℃[1]。计算起始点以上高度取地热1#、地热3#井含水层顶面到静水位高度的平均值1486.55m。

2)热储的孔隙度和弹性释水系数。

结合辽宁省阜新市东梁区地热资源详查报告，砂岩孔隙度选15%，弹性释水系数选用0.005[1]。

3)比热和密度。

根据《地热资源地质勘查规范》确定，岩石的密度取2600 kg/m3；水的密度取1000 kg/m3；岩石的比热取0.878 kJ/m3·℃；水的比热容取4.18kJ/m3·℃。

2.3 计算结果

Q1=Aφd=54.59×106×0.15×21.93=1.80×108m3

Q2=ASH=54.59×106×0.005×1486.55=4.06×108m3

QL=Q1+Q2=5.86×108m3

Qw=QLρwCw(tr-t0) =5.86×108×4180×1000×(65.75-7.2)=1.434×1017J

Qr=AdρrCr(1-φ)(tr-t0) =54.59×106×21.93×2600×878×0.85×58.55=1.36×1017J

Q=Qr+Qw=2.794×1017J

经计算，地热资源总量为2.80×1017J，相当于9.53×106t标准煤燃烧的热量值[2]。

3 热水储存量

热水储存量计算公式如下：

Q总=Q弹+Q容Q弹=A×S*×HQ容=A×S×Hm

(2)

式中：Q总为热水中储存量，m3；Q弹为弹性储存量，m3；Q容为容积储存量，m3；A为热储层面积，m2；S*为弹性释水系数，取0.005；S为重力给水度，取26%；H为水头高度，m；Hm为岩组厚度，m。

表1 计算参数确定一览表

计算结果如下：

Q容=A×S×Hm=54.59×106×0.15×21.93=1.80×108m3

Q弹=A×S*×H=54.59×106×0.005×1486.55=4.06×108m3

Q总=Q弹+Q容=5.86×108m3

经计算可知，地热水资源总量为5.86×108m3。

4 论证地热井开采资源量的确定

东梁地区地热1#、3#井开采深度选取地热田内代表性监测井保持年压力下降值不大于0.02MPa，100a地下水头下降200m[3]。

Q弹=A×S*×H

(3)

式中：Q弹为单井100a可开采弹性储存量，m3；S*为弹性释水系数取0.005；H为100a地下水头下降高度，m;A为热储层面积，m2。

通过计算计算可知100a可开采弹性储存量为5.459×107m3，日开采地热水资源量允许为1495.62 m3。采出热量计算依据辽宁省阜新市东梁区地热资源详查报告及日允许开采地热水资源量，计算用水开采100a的采出热量[3]。

Qw= 36500Q采Cw(tr-t0)

(4)

式中：Qw为热水井开采100a采出的热量，J；Q采为热水井日允许开采量，m3；tr为热储温度，取地热1号井的井口平均温度65.75℃；t0为当地年平均气温，取年平均气温7.2℃；Cw为水的比热容，取4.18kJ/m3·℃。经计算可知用水开采100a的采出热量为1.34×1013J。

5 地热取水可靠性分析

5.1 热储量分析

根据以上计算结果可知，论证区的热储面积为54.59 km2，地热资源总量为[1]2.794×1017J。最大出水量和用水开采100a的采出热量[3]为1.34×1013J。所采热量占论证区热储量的不足0.1%[4]。论证区的地热储量完全可以满足项目的供热要求。

5.2 地热水量分析

分析计算可知，地热水资源总量为5.86×108m3，其中弹性储存量为4.06×108m3[4]。单井开采条件下100a降深200m可开采弹性储存量[5]为5.459×107m3，日允许开采量为1495.62 m3，占论证区弹性可采储量的13.4%[5]，所以，弹性储量可以满足取水量要求。

6 结 语

经过计算地热资源，确定工艺合理，结构稳定，各项指标均合格的完井[5]。地下热水通过抽水试验和水质分析，水位稳定，输出水量和水温等都是稳定的，符合用水的要求，能保证正常使用。

[1]李娜伟,杨玉光.阜新市东梁地区地热温泉可利用量评价[J].地下水，2014(02)：34-35.

[2]许丕伟.阜新盆地东梁区地热资源地质条件分析[J].今日科苑，2010(04)：162.

[3]王金龙,许丕伟.阜新盆地阜新市区地热资源地质条件简析[J].中国新技术新产品，2011(20)：38.

[4]王朝辉,吴昊.阜新地区地热资源和影响因素研究[J].辽宁工业大学学报：自然科学版，2013(02)：124-126.

[5]李莹莹,史峻宁.阜新市地热资源前景分析[J].中国新技术新产品，2012(21)：221.

1007-7596(2017)08-0131-02

2017-07-20

崔玉乙(1983-)，男，辽宁瓦房店人，工程师，从事水库移民后期扶持工作，

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