NB_T11149-2023基于可持续开发利用的地热能评价方法.docx

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1、ICS 07.060F 15NB中华人民共和国能源行业标准NB/T111492023基于可持续开发利用的地热能评价方法Evaluationmethodofgeothermalenergybasedonsustainabledevelopmentandutilization2023-02-06发布2023-08-06实施国家能源局发布目次前言1范围12规范性引用文件13术语和定义14总则25地热资源评价应满足的要求26资源量计算方法37地热能可持续利用的资源评价68资料整理与报告编写7参考文献9本文件按照GB/TL1-2020标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草给出的规定起草。本文件由

2、中国石油化工集团有限公司提出。本文件由能源行业地热能专业标准化技术委员会（NEAzTC29）归口。本文件起草单位：中国石化集团新星石油有限责任公司、北京市地质工程勘察院、天津地热勘查开发设计院、中国地质调查局水文地质环境地质研究所、中国地质调查局水文地质环境地质调查中心、中石化绿源地热能开发有限公司。本文件主要起草人：杜利、贾艳雨、杨亚军、徐巍、向悻、赵丰年、李海京、刘清晓、王雨石、马峰、田光辉、李胜涛、马春红、王茜、高飞、孙彩霞。本文件为2023年首次发布。Il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

3、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、地热能源管理和开发利用规划等，其他类型的地热资源可持续利用评价可参照执行。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；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DZ/T0331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地热资源

4、可持续利用sustainableutilizationofgeothermalresources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，使热储压力保持平衡，开采井温度和水化学成分不发生明显变化，实现地热资源可持续利用。目前地热供暖的项目应实施采灌结合的可持续利用方式。3.2允许开采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分。通常是在地热田或工作区勘查、开采和监测的基础上，考虑到地热资源可持续利用，经拟合计算允许每年合理开采的地热流体量和热

5、量。3.3地热地质模型geothermalgeologicalmodel对地热田或工作区包括断裂、热储、盖层、地温场、地热流体等地热地质要素的几何及物理形态的三维精细描述，代表人们对地热田或工作区的地热地质认识。3.4数值模型numericalmodel在掌握热田成因机制和开采生产的全系列工程测试数据的基础上，建立数值法模型，以拟合热储生产的历史和现状条件，预测地热资源利用可持续性，为地热资源规划、利用、管理和保护等服务。4总则4.1 本文件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 本文件评价目的是为了实现地热资源可持续利用，提供科学可靠的资源量及开发建议，以减

6、少开发风险、取得地热能开发利用最大的经济效益和社会效益。4.3 本文件根据地热田或工作区地热勘查和开发程度，分为可行性论证和开采两个阶段，提出相应的地热资源可持续利用评价方法，确定资源承载能力。5地热资源评价应满足的要求5.1 可行性论证阶段在地热资源可行性勘查阶段选定的地区或拟规模化开发的工作区进行，应满足以下要求：a）详细进行地温调查，地质及地球物理、地球化学勘查，查明地热田或工作区的地层结构、岩浆岩分布与主要控热构造，拟利用热储的岩性、厚度、分布、埋藏条件及相互关系。b）投入控制性地热钻井工程，平均每IOkm215km2范围内至少分布2口采灌井（复杂构造区应根据构造区域划分，每个构造区域

7、至少分布2口采灌井），做好地质编录、测井、完井产能试验等地质工作，取全取准各项地热地质资料，分析并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、分布、物性、岩石热物性，地热流体温度、压力和化学组分；对热储进行产能测试、回灌试验及降压实验，了解拟利用热储的渗流能力、产出和回灌能力，初步查明回港对地温场与渗流场的影响，确定最佳的采灌比、采灌井的合理布局及保持地热资源可持续利用的采灌强度。c）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，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），代表性回灌井（可

8、监测到评价热储）的流体压力（水位）、流体回灌温度。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要求单个供暖季每月不少于1次。5.2 开采阶段在已开展地热供热利用项目的地热田或工作区进行，应满足以下要求：a）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5km210km2至少分布2口采灌井（亚杂构造区应根据构造区域划分，每个构造区域至少2口采灌井），详细查明地热田或工作区内的地质构造、岩浆活动，热储岩性、厚度、分布范围及其埋藏条件，拟利用热储的特征（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，具备建立相对准确地热地质模型的条件

9、。b）全面分析地热井测温资料，明确区内的地热增温率、开采深度内地温场的空间变化规律，准确确定热储温度。c）对热储开展示踪试验研究，进一步查明回灌对地温场与渗流场的影响。d）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：口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；口流体压力（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；口温度监测要求对所有开采井安装温度计进行水温监测，工作区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

10、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；口地热流体化学成分监测要求对工作区内的各热储层设立动态监测井进行监测，监测频率每年不少于1次；回灌情况监测要求对工作区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压力(水位)监测，回灌前后各测量1次。6资源量计算方法6.1 计算方法的选择可行性论证阶段和开采阶段均采用热储法计算热储中储存的热量和地热流体储存量。可行性论证阶段采用解析法和数值法分别计算地热田或工作区的允许开采量；开采阶段采用数值法计算地热田或工作区的允许开采量。6.2 热储法主要用于计算热储中储存的热量和地热流体储存量，评价地热田或工作区的资源潜力。6.3 2

11、.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=C,p,(l-)V(T-T0)+C4Pq(T-T)(1)式中：Q热储中储存的热量，kJ;C,CO分别为热储岩石比热容利地热流体的比热容，kJ(kgoC);PP分别为热储岩石密度和地热流体的密度，kg热储岩石孔隙率(或裂隙率)；q。地热流体储存量，包括静储量和弹性储量，m3;T1一一热储温度，;T恒温层温度，:V热储体积，m3o6.2,2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：Q=V+S(h-H)A(2)式中：Q一地热流体储存量，m3;热储岩石孔隙率(或裂隙率)；V热储体积，m2;S弹性释水系数；h平均承压水头标局

12、，m;H平均热储顶面标高，m;A评价热储面积，m2o2 .3解析法6 .3.1考虑回灌条件下的地热流体可开采量(8)按回灌条件下开采100年，根据热量平衡计算影响半径和地热流体可开采量公式如下:4%入AHW(1-6W式中：可采系数（无量纲），考虑深层热补给问题取值15%30乐具体取值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,分别为地热流体的密度和岩石的密度，kgm3;CC分别为地热流体的比热容和岩石的比热容，kJkgC;一一热储岩石孔隙率（或裂隙率）；t时间，取100年，36500d;0一地热井单井开采量，m3d;Qm地热井单井回灌量，m3d;Tl采水井井口地热流体

13、温度，；T2回灌温度，取25C;T0恒温层温度，C;回灌率，根据回灌试验确定的回灌能力取值；Q一地热流体可开采量，m/d;A一评价面积，出；H热储层厚度，m,6.3.2考虑回灌条件下地热流体可开采热计算回灌条件下地热流体可开采热量可用下式计算:O=QCP(T1-T0)4(9)式中：Q-地热流体年可开采热量，kJ/a;C地热流体的比热容，kJ（kgC）;p、一地热流体的密度，kgm2;t4年开采天数，do6.4数值法6.4.1 原则采用数值法应遵循以下原则：a）根据热储的热恢复能力和回灌能力确定允许开采量。b）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、地热开采井温度和流体化学成分不

14、发生明显变化作为计算的约束条件。6.4.2 建立地热地质模型地热地质模型应反映工作区的构造、断裂特征、热储和盖层的分布特征、地热水的补给来源、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，应为精细化三维模型。需要准备的资料包括：a）工作区构造纲要图，划定模型范围。b）地层顶底界面埋深等值线图，构建三维模型中的地层。c）断层分布与产状资料，构建三维模型中的断层。d）热储水文地质与物性相关参数，包括：密度、孔隙率（裂隙率）、渗透率、储水系数。e）热储热物性相关参数，包括：导热系数、比热容。D地热流体相关参数，包括：密度、动力黏度、导热系数、比热容。g）工作区热储

15、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。h）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。i）断裂性质，断层界面条件设定。j）地热井位置分布图及坐标，确定地热井在模型中的位置。k）地热井成井结构图，获取取水层顶、底埋深，取水层厚度等。6.4.3 网格剖分网格剖分的要求：a）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。b）单元体的大小视资料的多少而定，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或工作区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

16、行模拟。6.4.5 开采状态模拟对地热田或工作区开采状态下的压力、温度、热流体的流动状态和热传导情况进行模拟。6.4.6 模型识别和检验根据地热田或工作区的监测资料，对地热田或工作区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%。模型识别和检验是建立数值模型的两个阶段，应利用不同时间段的资料分别进行。在模型识别中，不同参数分区和热源通道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

17、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。6.4.7 计算储存热和地热流体储存利用数值模型，采用热储法公式计算热储中储存的热量和地热流体储存量。6.4.8 计算可开采地热流体和热根据资源条件、考虑市场需求，按照供热后尾水全部同层回灌的原则制定采灌方案，将采灌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，选择有限单元法、有限差分法等模拟计算地热田或工作区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，比选确定最优采

18、灌方案。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：Q=NuQmaP4C,(T-T1)(10)式中:Qw地热流体年可开采热量，kJ/a；N开采井数量，口。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地热田或工作区的允许开采量，精度略低，可用于指导地热供热示范项目的建设、地热田或工作区的开发潜力分析；开采阶段利用数值法计算地热田或工作区的允许开采量，精度高，可用于规模化地热供热利用的规划、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地热田或工作区的允许开采量

19、，最终取以上述两种计算方法求取的最小值作为地热田或工作区允许开采量的上限。7.3 依据资源条件及技术经济条件，开采阶段逐步建立更为准确的开发管理模型，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和调整。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正，对地热田或工作区的允许开采量进行重新计算和评价。8资料整理与报告编写8.1 资料整理要求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 对全部地热钻井资料，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

20、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 地热资源可持续利用评价报告内容包括：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1. 1地热资源赋存空间特征4. 2压力场分布特征5. 3温度场分布特征6. 4流体化学分布特征4. 5地热地质模型5热储工程研究4.1 地热开发试验7. 2地热动态监测5.3地热系统数值模拟与预测6可持续利用条件下的地热资源量计算6.1 计算和评价原则8. 2主要计算参数8.1 地热资源量计算8.2 允许开采量计算8.3

21、 资源评价7采灌方案建议8结论8.4 .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（碳酸盐岩热储只要求顶板埋深）5热储顶底板温度等值线图（碳酸盐岩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热储孔隙率等值线图；9热储渗透率等值线图；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典型地热井综合地质柱状图。参考文献1刘志明，王贵玲，葡文静.地热回灌条件下单晶开采权益保护半径的计算J.地下水，2014,36(6):72,75.2胡秋韵，高俊，马峰等.雄安新区容城凸起区地热可采资源量动态预测几地质学报，2020,94(7):2013,2024.3张洪波.地热资源可循环利用井网模式评价方法一一以东营凹陷中央隆起带地热田为例J油气地质与采收率，2017,24(1):86,90,