DZ 40-1985 地热资源评价方法

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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

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书华一不尽井*n国地质矿产部.#t准

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

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。

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

普在价值的热能。

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)。

.

顽

肠

招

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。

1.1.9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。

中华人民共和国地质矿产部1985一1。一10发布l:.一05一01实施

t

DZ40-85

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或岩层。

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。

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ht

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:

。二Q兰··..·……1‘、

QWh

式中:叮—有效利用率。

Q2—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,2000一3000m定为亚经济

型地热资源。

22温度

对热储温度划分如表1:

表1

<20℃冷水

>20-40CI低温

>40-60*c中低温

>60℃一当地沸点中温

>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*C.

b.单井出水量大于20m'/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。

DZ40-9B

表2地热田规模划分

发电t热盆煤!t

地热田规棋104kw10`kcal/h104t/a

大型地热田)5>4300>15

中型地热田1~5860一43003-15

小型地热田<1G860<3

注:工程上1度电相当于860kcal热里、0.5k8煤。

5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)。凡未列人的f和单位，仍应按国家标准的规定执行。

表3地热资源常用最代号和单位名称符号对照表

序盆原用单位新单位

附注

县名称与符号名称符号

J名称代号

长度I(L)公里千米(公里)km

宽度吞

长米松尺〕米m

高度h

1厚度J6((dd.，0!)厘米厘米cn】

度半径r.况

毫米奄米mm

直径d.D

距离J微米微米林m

平方公里平方公里k,'

平方米平方米m'

A

2面积(S)平方厘米平方厘米cm'

平方毫米平方庵米mm'

立方米立方米m.

体积

体(容F升升I.L

积)

3毫升毫升ml

积气体Fn立方米立方米m，

体积

时间t(T)日(天)日(天)d

时(小)时h

周期T

DZdo-83

续表3

序t原用单位新单位

附注

号名称代号名称与符号名称符号

周期T分m云n

分

4

时间常数r(T)

秒秒，

公里Id、时公里每小时km/h

5速度Pw,u.

米/秒米每秒MIs

亿吨亿吨10't

万吨万吨!0.定

质里吨吨t

6用

(重里)公斤千克(公斤)kg

克克g

奄克毫克m9

吨/昼夜吨每日t/d

质klE9f

79吨/J，、时吨每小时t/h

(重tlf)

公斤/秒千克每秒kg/s

米，/昼夜立方米每日m'/d

流t叨r

8米，/秒立方米每秒m'/s

(体积流脸)升/秒升每秒]Is,L/S

吨/米’吨每立方米t/m'

密度

9P公斤/米’千克每立方米kg/m'

(容重)

克/厘米含克每立方厘米g/cm,

吨兆牛MNF=ma=d(mdr万V)

力F

吨力千牛kN甲=倪9

10力-

甲公斤1N二Ikg"m"s-'

重力

(P-G)公斤力牛顿N1N+O.lkgf

吨/米苦1kgf/cm.二。二x10'p

压力(压强)P帕斯〔卡)Pa

11吨力/米念ImmH,O=9.g0665pa

正应力0公斤/厘米，帕(斯卡)Pa1Pa二1N/m2

Dz40-85

续表3

序胜原用单位新单位

附往

号名称代号名称与符号名称符号

切应力公斤力/厘米.!kgf/cm==98066.5Ps

11(剪应力)r标准大气压帕(斯卡)Pa

1atm二!013Z5Pa

k米/昼夜米/日(夭)m/d

12渗透率达西平方厘米Cm之

左了

毫达西平方毫米_mm'

泊

13枯度叮(声)帕(斯卡)秒pa-S1泊=0.1帕秒(pa.s

厘泊

兆焦MJ

功w,(A)千克力米Ikg"m=9.806651

14千焦kJ、

能里E,(W)瓦(特)小时(W.h)焦(耳)万IW"h=3.6kJ

热力学温度T,(#)开氏度开(尔文)K

王5

摄氏温度t,(夕)摄氏度摄氏度℃

兆焦MJ1cal二4.18881

千卡(大卡)

热、热最Q千焦kJ

16

卡(Cal)焦(耳)J

热导率一k/厘米·秒·℃瓦(特)每米开(尔文)W/m.K1cal/cm.s·℃二

A(k)

17

(导热系数》大卡/米·秒·℃W/m.℃4.1868.10'W/m·K

传热系数卡/厘米’·秒·℃瓦(特)每平方米开(尔文)W/ms.K1cal/cm'·s·℃二

18K,k

(总)传热系数大卡/米’·秒·℃W/m'.14.1868x10'W/m'·K

焦(耳)每开(尔文)1/K

热容C卡/℃

19

焦(耳)每摄氏度1/C'

焦(耳)每千克开(尔文》1/kg"K

卡/克·℃1kcal/kg·C，二

比热容c焦(耳)每千克摄氏度1/kg.C'

2口

大卡/公斤·℃4.1868.10'1/k9-K

kl/kg"K

兆瓦MW

千瓦千瓦kW

P

21有功功率

瓦瓦特〔)W

微微瓦皮瓦PW

Dz4o-6a

续表3

序f原用单位新单位

附注

号名称代号名称与符号名称符号

兆焦mi1kW·h二3.6M7

千瓦小时千焦k)

22电能(皿)W

(度)椒耳)i

千瓦小时kW·h

千克每立方米kg/m'

奄克每立方米mg/m'

23质f浓度户.毫克/升

千克每升kg/L

毫克每升mg/L

4地热资源f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计掉

热储法的地热资源量按式(2)计算，

OR=乙dOr一，i)··················.·……(2)

式中;RO—地热资源最，kcal,

A—热储面积，mZ，

d—热储厚度，m，

t，—热储温度，℃。

ti-基准温度(即当地地下恒温层温度或年平均气温)，℃;

行—热储岩石和水的平均热容量，kcal/m'·℃，由式(3)求出:

艺二o,c,(1一0)+vwc.o'(3)

式中:0e,0一分别为岩石和水的密度，kg/m',

c-c.—分别为岩石及水的比热容，kcal/kg·℃。

d-岩石的孔隙度，%。

将式(3)代人式(2)即得式(峨):

1LR二Ad(p,co(一m)+p.c.m)〕(t,-ti)..·······························……(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里计

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.只能开采出二部分，二者的比值称为回收率。

用式(5)表示:

Q.h

RE二

OR一”’’‘.‘“.””‘”’“’‘..’..’‘”‘.’‘·’‘·““”‘’(5)

式中况二—回收率;

DZ40-85

0.n—开采出的热fit，即从井口得到的热fit;

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署是否

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

4.1.8.，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岩石七M等一览表

花石砂钙质砂千石石英砂砂枯空气水

岗灰(含水率英砂(含水率(含水(一个冰

岩岩岩43%)(中一细拉)8.3%)率15%)大气压)(不均

诱Mws}$F1!

比热.Cal/g"℃0.190.220.210.530.190.240.330.240.49I

密度，g/cm'2.702.702.601.671.651.751.780.001290.921

热导率'(10一C‘al/6.504.806.201.700.631.402.200.0555.301.43

em.a-C

4.1.3.2fL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饱和燕气表

温度压力密度.8/cm,热焙.cal/8

℃mbar(looPa)液体气体液体气体

06.110.999784.8472x10一‘一0.010597.49

2023.370.998281.7290x10一，20.030606.23

2531.670.997122.3041x10一，25.023608.41

3042.430.995173.0368x10一，30.014610.57

3556.240.994093.9612x10一，35.005612.73

4073.780.992255.1161x10一，39.995614.88

4595.860.990236.5461x10一，44.987617.01

50123.400.998038.3017x10一，49.980619.13

55157.460.985671.0440x10一J54.975612.23

60199.2611.983151.3023x11)一刁59.972623.32

DZ40-SS

续表5

温度压力密度，8/cm'热熔，cal/8

℃mbar(100Pa)液体气体液体气休

250.160.980401.6123x10一‘64.972625.38

65

70311.690.977661.9817x10'"69.975627.43

75385.560盯4202.4189x10一74.982629.45

80473.670.971642.9333x10-'79.993631.45

85578.090.968443.5350x10一‘85.009633.42

90701.130.965124.23肋x10一‘90.031635.36

95845.280.961665.0448x10一‘95.058637.27

1001013.300.958125.9773x10一100.092639.15

1101432.700.肠0678.2649x10一‘110.183642.81

1201985.500.942841.1217x10-'120.311646.31

1302701.300.934561.4967x10一，130.483649.64

1403613.800.92587.19666x10-1140.705652.78

150一4760.000.916783.5481x10-'150.986655.72

1606180.600.907263.2599x10'161.334658.43

1707920.200.897304.12285<10-1171.758660.90

18010026.00.886905.1599xl0-'182.267663.10

19012552.00.876046.3973x10->192.872665.01

20015548.00.864097.8641x10-1203.585666.60

在完整井中进行稳定流抽水试验.热储的裂隙率和流体的流蛋有式(6)关系

，-71再1}NBInR-Jr(6)

式中:m—裂隙率。%

B—液体的容积系数，

N—液体的粘度，CP(1CP=1mPa"s)，

H—热储层的有效厚度，ms

R—试验井的影响半径，Mr

，—试验井的半径，m;

Kc—产量指数.

577.9—换算系数。

:.容积系数B是指液体在地下热储中的体积叹下与在地面体积V。上之比，即式(7)所示:

DZ40一as

Viss……”……(7)

V地上

液体在储层条件下的体积通常总大于它在地面脱气后的体积，其B值大于1。容积系数也可用热

储条件下液体的比容与地面条件下的比容的比值来表示。图2表示压力与热储中流体的容积系数之间

的关系数曲线。

\、之~~.~味.

、~‘~~

\\_i一~~福~

、、、

l

、、、澳之

\\

~~勺~~

勺

<二二

翻

~9A

、、、厂一

畔.~~~，_

茜、、、

娜-93(`

、、、

一一

~、~~~，，~

勺，、，~卜旦5.6C

、~

从66.6t

、、汉

、之之一~~~一一~、、、~

、、、份逛理t

、、\

、27,6t

、、、-

大气压(101326Pa)

图2容积系数与压力关系图

b.液体的粘度召和液体的温度有关，温度愈高粘度越小，粘度变化会导致流速的成倍变化(表6),

表6水温和粘度关系

水温.℃020406080100

拈度,cp(mpa·s)1.7921.0050.6560.4690.3570.234

c.产量指数K。由式(8)表示:

，Q________.‘“_____‘____________________，。、

入‘=~1~;了”一’-一”””-一’一”一、0，

Or

式中:Q—流量，m'/山

AP-动水位和静水位的压力差值，用大气压表示，bar(101325Pa)。

4.1.3.3热储面积的确定

圈定热储面积一般多采用综合分析方法，即利用地质(包括钻井地质)、地球物理和地球化学资料进

行综合分析。地球物理方法包括测温、红外线、重力、磁法、地震、电法等，测温、红外线、视电阻

率法等大致能反映出热田面积的大小。重力、磁法、地震是间接方法，利用它们在查明地质条件的基

础上，配合测温、钻井等资料进行综合分析，往往能得到比较好的效果。此外，利用磁法资料计算居

里点，了解深部高温热储的分布往往也能得到较好的结果.在地热显示区域热储浅埋区，利用热流

体的标性化学成分，如汞、砷、抓、二氧化硅以及水热蚀变带等作为圈定热储面积的依据。

a根据浅层地温梯度圈定热储面积

DZ48-85

在热储埋藏很浅(几米至几十米)的热异常区，以及有特殊热源的热异常区，一般进行浅部测温。

从这种深度得到的地温，(》包括三种因素，由式(9)所示:

，二t.+t.+tp二，‘二“…‘·‘·….，‘·“··，，···.……“·“一(9)

式中;.，—由特殊热源引起的地温，℃，

‘一正常地温，℃，

介—因气温的日变化、年变化而引起地温发生周期性变化，℃。

其中t，.Rt.%稳定的，tpm时间变化而发生周期性变化，同时在一定的深度也发生变化。气温的日

变化大致影响到地下。.5m，年变化的影响深度大致为10一20m.为消除tp(影响，应通过观测求出地

温变化的年平均值来消除周期性变化。此外由于地形、植被、朝阳或背阴等因素的影响.测定的误差

达2一3℃。因此，在进行浅部地温梯度计算时应进行校正。例如，欲求。.75m深处的地温梯度，则设

lm深的地温为t0.5m深的地温为tas.0.75m的地温梯度At/Aho、由式(10)表示:

A/A人。t,一10.s(10)

so

通过地温梯度图圈出热异常范围并根据地质情况，把有可能获得经济效益的地温梯度下限作为计

算热储面积的边界。

6.利用深层地温梯度圈定热储面积

深层测温工作多在隐伏地热区特别是沉积盆地型地热资源地区进行。所计算的地温梯度必须是恒

温层以下的。一般荃底以上的盖层的地温梯度能较准确地反映热储的分布情况。如果用地温梯度圈定

热储边界时，应以在1000m以浅地温不得小于40℃时的地温梯度(At/Ah)为下限，即式(11)所示:

At/Ah=-塑--.!-……。.(11)

1000一h

式中;t一恒温层温度或年平均气温，℃:

h—恒温层深度，m。

恒温层温度和年平均气温变化因地而异，在确定地温梯度的下限值时，应根据当地的实际情况考虑。

4.1.8.4热储厚度的确定

确定热储厚度的方法大致可以分为钻探和综合分析两种方法。

二钻探法

除少数钻孔为取参数需全部取心外，多采用钻探录井和地球物理测井确定热储厚度。

钻探录井包括钻时录并、岩心录井和岩屑录井等。

地球物理测井配合录井资料可以确定岩性、岩层厚度、热流体流量、压力及孔隙度等。在确定孔

隙热储厚度时，利用自然电位及顶(底)部梯度曲线进行划分如能利用微电极测井资料确定热储厚度，

其效果更好。对于裂隙热储厚度的划分可采用电阻率、自然伽妈、中子伽妈、声波和井径等。

b.综合分析法

当资料不充分或钻孔(井)不足控制热储的情况下，利用已有的地质、物探及地球化学资料进行

综合分析来确定热储厚度。

对于有温泉出慈的热显示且有基岩出露的地区，如果热储属于沉积岩类(碳酸盐岩、砂岩等)，

可以根据地层、岩性、地质构造、地温和钻孔资料进行综合分析确定。如果热储属于花岗岩等火成

岩，除了研究地质构造和地温外，还需一定数量的钻孔控制才能确定。

对于水热活动比较强烈的地区，除了研究地质条件外，应利用电测深等物探资料进行综合分析来

确定热储厚度。

对于沉积盆地型地热田，如果热储属孔隙型，可以利用钻孔资料算出砂厚比，即热储厚度和相应

的地层厚度的百分比，然后通过地晨资料得到的地层厚度进行计算即可。

4.1.8.5热储温度的确定

a.直接测全法

当有钻孔(井)揭露或穿透热储时.可用热敏电阻等井温仪进行测最。计盆时夹用顶、雇板温p'

Dz40-45

的平均值。

b.地温梯度推算法

当工作区内揭称热储的并(孔)很少或仅有浅层地温资料时，应根据地质情况，利用热储上部的

地温梯度按式(12)推算热储温度;

二(d一。会十t(12)

式中:t--热储温度，℃，

d—热储埋藏深度，ms

h一常温层埋藏深度，m,

Ah一地温梯度'C/m,

t一常温层温度或当地年平均气温，℃。

c.地球化学温标计算法(见附录人)

4.1.5.4渗透系数与渗透率

水文地质学把岩石本身可以通过流体的能力称为渗透系数(用K表示)。地热、石油等则称为渗

透率(用Kd表示》。水文地质学是以常温水为研究对象，其物理性质(容重、枯度)变化很小，可

以忽略不计。而对地热水等流体则不可