NB《基于可持续开发利用的地热能评价方法》.docx

ICS点击此处添加ICS号点击此处添加中国标准文献分类号ZB中华人民共和国能源行业标准NBTXXXXX-XXXX基于可持续开发利用的地热能评价方法Evaluationmethodofgeothermalenergybasedonsustainabledevelopmentandutilization点击此处添加与国际标准一致性程度的标识（征求意见稿）XXXX -XX-XX 实施XXXX-XX-XX发布国家能源局基于可持续开发利用的地热能评价方法1范围文件规定了基于可持续开发利用要求下的水热型地热资源供热利用评价方法,包括地热供热资源评价的名词术语、总则、可行性论证和开采阶段的资源量计算方法、资源评价方法、资料整理与报告编写等相关要求。本文件适用于水热型地热资源供热利用条件下的可行性论证阶段和开采阶段的资源量计算和评价、登记统计、地热能源管理和规划等，其他类型的地热能可持续利用评价可参照执行。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T11615地热资源地质勘查规范GB50027供水水文地质勘察规范DZZT0331地热资源评价方法及估算规程3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3. 1可持续利用geothermalsustainableuse从地下热储中开采出的地热流体经过热能利用之后，将尾水通过回灌的方式重新灌入热储，进行地热流体的人工补给，保持压力平衡，实现地热资源可持续利用。目前利用地热供暖的项目要求应实施采灌结合的可持续利用方式。3.2允许开采量exploitablereserves经勘查或经开采验证的在当前开采经济技术条件下能够从热储中开采出来的部分资源量,是地热资源量的一部份。通常是在热田勘查、开采和监测的基础上，考虑到可持续开发利用，经拟合计算允许每年合理开采的地热流体量和热量。3.3热储模型reservoirmodeling在掌握热田机制和开采生产的全系列工程测试数据的基础上，建立地质模型及数值模型，以拟合热储生产的历史和现状条件，为地热资源规划、利用、管理和保护等服务。4.1 本标准涉及的地热能评价方法为采灌结合供热利用条件下的水热型地热资源评价。4.2 本标准评价目的是为了实现资源可持续利用，提供科学可靠的资源量及开发建议，以减少开发风险、取得地热能开发利用最大的社会经济效益和环境效益。4.3 本标准根据区域地热勘查和开发程度，分为可行性论证和开采两个阶段提出相应的资源量计算和评价方法，确定资源承载能力。5地热评价应满足的要求5.1 可行性论证阶段的要求5.1.1 采用地质调查、地球物理、地球化学等勘查方法，查明地热田及其外围的地层、构造、岩浆（火山）活动情况，地温异常范围，圈定地热资源有利开发的范围。5.1.2 投入控制性地热钻井工程，平均每10-20k范围内至少1口地热勘探井，初步查明地热田的地层结构，地热增温率，热储的埋藏深度、岩性、厚度与分布，地热流体温度、压力和化学组分，并通过地热井产能测试，初步了解热储的渗透性、井的热流体产出能力、回灌能力、温度等。5.1.3 应开展1年及以上的地热动态监测工作，监测内容包括：所有地热开采井的开采量和回灌井的回灌量，以及代表性开采井（可监测到评价热储）的流体压力（水位）、流体产出温度和流体化学成分（水质），以及选择代表性回灌井（可监测到评价热储）的流体压力（水位）、流体回灌温度、流体化学成分（水质）、井温等。地热开采量、流体压力、流体产出温度、流体回灌温度等参数的监测频率依据采灌条件确定。5.2 开采阶段的要求5. 2.1综合分析区内已有的地质、水文地质、地热地质、深部地热钻井及地球物理勘查资料，平均每5T0k1112至少分布1口地热井，详细查明地热田或研究区内的地质构造、岩浆活动，热储岩性、厚度、分布范围及其埋藏条件，主要热储特征（渗透性、有效空隙率等）、地热流体温度、压力、产量及化学组分等，地质调查工作精度应不小于"5万，建立准确的地热地质模型。6. 2.2全面分析地热井测温资料，详细查明区内的地热增温率、开采深度内地温场的空间变化规律，准确确定热储温度。7. 2.3依据热储特征、地热田开发的实际需要与可能，对热储进行回灌试验和示踪试验研究，查明回港对地温场与渗流场的影响，确定最佳的回灌地段、层位、采灌比、采灌井的合理布局及保持地热田持续开发利用的采灌强度。8. 2.4应开展2年及以上的地热动态监测工作，监测内容包括开采量、回灌量、流体压力、温度、流体化学成分、回灌情况以及井温等，具体要求如下：一一开采量和回灌量监测要求应覆盖区域内所有地热井，按日进行监测；一流体压力（水位）监测要求对各热储层按照不同构造部位分别设立至少1口监测井,每季度对静止流体压力（水位）进行监测；一温度监测要求对所有开采井安装温度计进行水温监测,热田内各热储层按照构造部位分别设立至少1个代表性地热井进行井温监测，回灌前后至少各监测1次，如果发现有温度下降现象，应立即加密监测；一地热流体化学成份监测要求对地热田的各热储层设立动态监测井进行监测，宜每年2次；一回灌情况监测要求对热田内各热储层按照构造部位分别设置至少1个代表性回灌井进行井温测量，回灌前后各测量1次，如果发现井温长期下降，应加密监测。6资源量计算方法6.1 计算方法的选择可行性论证阶段采用热储法计算热储中储存的热量和地热流体储存量,采用解析法和数值法分别计算可开采地热流体量和可开采热量；开采阶段采用数值法计算热储中储存的热量、地热流体储存量、可开采地热流体量和可开采热量。6.2 热储法主要用于计算热储中储存的热量，估计地热用的资源潜力。6.3 2.1热储中储存的热量计算热储中储存的热量计算，表达式为：Q=crpr-W(i_")+CaMaF)(1)式中：式中：Q热储中储存的热量，kJ；a,分别为热储岩石比热和水的比热，kjkgoC;Pr,p.分别为热储岩石密度和水的密度，kgm3;热储岩石孔隙率(或裂隙率)；q.流体储量，包括静储量和弹性储量，m:,；T1热储温度，C；To怛温层温度，：V热储体积，m6.2.2地热流体储存量包括容积储存量与弹性储存量两部分。计算公式如下:¾=V+S(h-H)AQ储地热流体储存量，m3；热储岩石孔隙率(或裂隙率)；V热储体积，S弹性释水系数；h平均承压水头标高，m；H平均热储顶面标高，m；A评价热储面积，m206.3解析法6.3.1考虑回灌条件下可开采的地热流体量按回灌条件下开采100年，消耗15%30%的地热资源量，根据热量平衡计算影响半径和允许开采量公式如下：r=1-qp×JSt_PWCWP/(4)pG-昭p<*t(1)prcrQpj0二Aq抽二AAHQ允一R一(l-)tf式中：九一热储回收率(无量纲)，考虑深层热补给问题取值15%-30船具体取值可根据地热水补给强度和开发经验决定。R回灌条件下的影响半径，m；p,p,热储水的密度，岩石的密度，Kg/m:l；C,CL热储水的比热，岩石的比热，KJKg.；中一热储岩石孔隙度；t时间,取100年，36500,d；Q捎一2Om水位降深时，单井涌水量，m：7d；Q网僵一回一量,m7d；一热储温度，；T2回灌温度，取25；To怛温层温度，;。一回灌率，考虑热储岩性、孔隙裂隙发育情况，以及热储中所含气体的影响因素，碳酸盐岩热储层取90%；Q允一回灌条件下允许开采量，m7d；A评价面积，m2；H一热储层厚度，u以上公式的适用条件是当055O6. 3.2考虑回灌条件下可开采热量计算回灌条件下地热流体可开采热量可用下式计算：QP=%"”（彳-G式中：QI一地热流体可开采热量，kj/d；a地热流体的比热，kjkgoC;p,地热流体的密度，kg/m3；一热储温度，°C；To怛温层温度，O6.4数值法7. 4.1原则采用数值法应遵循以下原则：1）根据热储的热恢复能力和回灌能力确定可开采量；2）以监测井多年流体压力保持基本稳定或一定时限内可趋于稳定、地热开采温度和流体化学成分不发生明显变化作为计算的约束条件。8. 4.2建立地质模型地质模型应反映热储和盖层的分布规律、地热水的补给来源、地热系统的热源、重要的热流体和热传递通道、流体动力特征等，为了满足地热资源量计算/资源评价的需要，宜概化为三维模型。需要准备的资料包括：1）研究区构造纲要图，划定模型研究区范围。2）地层顶底界面埋深等值线图，构建三维模型中的地层。3）断层分布与产状资料，构建三维模型中的断层。4）储层水文地质相关参数，包括：密度、孔隙率（裂隙率）、渗透率、储水系数。5）储层热物性相关参数，包括：导热系数、比热容。6）地热流体相关参数，包括：密度、动力粘度、导热系数、比热容。7）研究区储层水位分布图和各地层地温梯度分布图，获取模型的初始条件。8）地热流体流动特征和补给排泄情况资料，设定模型的边界条件。9）断层透水性建议，断层界面条件设定。10）地热井位置分布图及坐标，确定地热井在模型中的位置。11）地热井成井结构图，获取地热井井斜、井深、套管和水泥砂浆层厚度等相关数据。6.4.3网格剖分网格剖分的要求：D要根据模型的求解方法、计算程序的要求决定，可以剖分成立方体、长方体、棱柱体。2）单元体的大小视勘查程度、资料的多少而定，在集中开采区、压力变化显著处网格应相对密集，在地热田的外围和压力变化不明显处网格可以相对稀疏。6. 4.4天然状态模拟对地热田未进行开发之前的压力、温度、热流体的流动状态和热传导情况进行模拟。7. 4.5模型识别和检验根据地热田的监测资料,对地热田开采状态下的压力和温度进行拟合,又称为参数识别或模型校正。采用间接解法进行参数识别，具体做法是逐步调整模型参数，使模型的计算结果尽可能地逼近实际监测资料。控制监测井压力和温度的观测值与模拟计算值的拟合误差应小于拟合计算期间变化值的10%。识别和检验是建立数值模型的两个阶段，应利用相互独立的不同时间段的资料分别进行。在模型识别中，不同参数分区中和热源通道原则上应有水位和温度观测井的资料,作为拟合依据。模拟流场与实测流场、模拟温度场与实测温度场的形态应一致。经过识别和检验，最终得到一个当前勘查阶段可靠的模型，可以用来预测对未来开采的反映。8. 4.6计算储存热量和流体量利用数值模型，采用热储法公式计算热储中储存的热量和地热流体量。9. 4.7计算可开采地热流体量和热量根据资源条件、考虑市场需求，按照供热后尾水全部同层回灌的原则制定开发方案，将开发方案井网添加到三维数值模型中，为三维数值模型设置时间周期函数，将每年离散成供暖季和非供暖季两个时间段，模拟计算该固定评价单元内不同部署方案下开采井水量、压力、温度等在保持稳定条件下合理的开采井采水量、回灌井回灌温度、采灌比和采灌井距，比选确定最优方案。以最优方案确定的采水井井数、采水量、回灌温度为基础，求取可采地热流体量和热量。可开采热量根据以下公式来计算：QW=%××¼×Pf×Cpfx（q-（10）式中：OW表示年可开采热量NwCH表示开采井数量（眼）；QPg表示开采量（m'/d）；My表示开采天数（d）;G）表示热储温度（°C）；Zn表示尾水温度（）。7地热能可持续利用的资源评价7.1 可行性论证阶段计算采灌均衡条件下的地热资源量，精度略低，可用于地热开发前景潜力分析；开采阶段利用数值法计算采灌均衡条件下的地热资源量，精度高，可用于地热开发的规划、设计和管理等。7.2 可行性论证阶段采用热储法计算热储中储存的热量和地热流体储存量，采用解析法和数值法分别计算可开采地热流体量和可开采热量,可采地热流体量和可采热量的最终取值以上述计算方法求取的最小值为地热田或固定区域内可采地热流体量和可采热量的上限。7.3 依据资源条件及技术经济条件，开采阶段逐步建立开发管理模型，确定合理的采灌方案，并预测温度场、压力场、流体化学成分等的变化趋势，对不利因素进行预警预报。7.4 开采阶段应根据最新研究成果和动态监测资料对数值模型进行修改，对资源量进行重新计算和评价。8资料整理与报告编写8.1 斐料整理要求8.1.1 应对地热资源评价取得的各项资料进行分类整理、编目、造册、存档备查。8.1.2 对代表性地热钻井（勘探井和开采井）资料，按建立地理信息系统的要求，确定地理坐标位置,建立相应的数据库。8.1.3 对地热钻井取得的实物地质资料（岩芯、岩屑等）应进行整理，建立标准地质剖面保存。8.1.4 重要地质意义的地热钻井实物资料（岩芯、岩屑）应予以长期保存。8.2 报告编写8.2.1地热能评价报告内容包括：1前言2地热地质研究程度及勘查工作质量评述3区域地热地质条件4地热赋存特征4.1地热赋存空间特征4.2地热压力场分布特征4. 3地热温度场分布特征4.4 流体化学分布特征4.5 热田的地质模型5热储工程研究5. 1地热试验5. 2地热动态监测6采灌均衡条件下地热资源量计算与评价5.4 计算和评价原则6. 2主要计算参数6.4 地热资源量计算6.5 地热流体可开采量计算6.5资源评价7地热开发方案建议8结论8.2.2报告主要附图包括：1、项目区域实际材料图2、区域地热地质图（对隐伏地热田编制前新生界地质图）及剖面3、地球物理勘探成果图4、热储顶底板埋深等值线图（碳酸岩盐热储只要求顶板埋深）5、热储顶底板温度等值线图（碳酸岩盐热储只要求顶板温度）6、地热增温率等值线图7、地热流体化学类型分区图8、热储渗透系数等值线图9、热储裂隙率等值线图10、地热动态监测曲线图（包括开采量、回灌量、水位、水温、水质、井温等）11、各地热井综合地质柱状图