山东省西北部中低温地热田层状热储地热资源储量计算方法探讨

程秀明

（山东省地矿工程勘察院，济南250014）

作者简介：程秀明（1961—），男，高级工程师，从事水工环地质勘察评价及研究工作。

摘要：鲁西北地热田层状热储中的地下热水，是深层承压水。 用热储法计算鲁西北地热田状热储的可采资源量不符合中低温地下热水的运动规律。作者经过多年的地热勘察研究实践，结合鲁西北地热田的勘察研究程度，经过深思熟虑的理论思考和对未来区域地质环境的分析预测，有的放矢地提出了符合深层承压水运动规律的层状热储地下水可采资源量的计算方法。

关键词：层状热储；地热大井；承压水；资源计算；鲁西北

鲁西北中低温地热田，其热储一般为明化镇、馆陶组。热储呈层状，分布面广，岩性、厚度稳定或呈规则变化，构造条件一般比较简单，且热储埋深大，压力水头较高。应用系统论的整体观和泛系论的宏微、局整、动静等关系分析方法，将鲁西北各有关单位拥有的地热田开采区看成是鲁西北平原中的一个点，如大海中一个养鱼的“网箱”。鉴于此，笔者认为在鲁西北中低温地热田层状热储分布区，用热储法评价地热资源储量是不符合该区地下热水的运动规律的。显而易见，在大海中“网箱”内抽水，周边的水会向“网箱”内运移。那么应该用什么方法来评价地热田的可采资源量呢？下面探讨一种地热资源评价方法。

1 层状热储地热资源储量计算操作步骤

1.1 基本认识

（1）鲁西北层状热储型地热田，在局部小面积评价时很难确定地热田的边界，有的甚至就是上述提及的“网箱”；

（2）鲁西北地热田中的热水不是静止在热储中供静态开采消耗的，它是深层承压水，在开采时符合深层承压水的运动规律；

（3）开发单位所拥有的采矿权所在地的几平方公里，甚至是十几平方公里的面积和鲁西北大平原层状热储分布区相比，堪称是一个“地热大井”；

（4）用规范提及的地表热流法、统计分析法、数值模型法、比拟法对其进行可采资源储量评价均不适合于目前鲁西北层状热储的地热资源开发研究现状。

1.2 基本参数的确定

（1）将地热开发单位拥有的地热田的面积（A）概化为一个圆型“地热大井”，求出大井的半径R。

（2）对已完成的地热田内钻孔进行单孔非稳定流抽水试验，用泰斯公式求得热储的水文地质参数：T（热储的导水系数）、S（热储的释水系数）。

（3）根据地热规范，中低温地热田能利用储量计算年限t＝100年。

（4）根据评价区区域地质环境条件，确定科学合理的压力水头降低值S′，S′值的确定应确保当地不因开采地下热水而发生不良的地质环境问题为宜。另外，还要适当考虑开采的技术条件。

1.3 可采资源储量计算

将上述基本参数代入泰斯公式，即可求得给定条件和参数情况下的地热田可采资源量：

Q可＝4∏TS′/W（R2S/4Tt）

式中：Q可为在给定条件下地热大井的可采资源量（m3/d）；R为地热大井的半径（m）；T为热储的导水系数（m2/d）；S为热储的释水系数，无量纲；t为中低温地热田能利用储量计算年限（d）；S′为确保区域地质环境不因开采地下热水而发生不良地质环境问题时的允许降深值（m），可结合区域地质环境监测资料科学合理的确定。

2 结语

（1）上述计算方法其热储的压力水头允许降深值（S′），不能降至热储层隔水顶板，并要与隔水顶板保持合适的距离，确保地下热水的可持续开发利用。

（2）根据当地的地质环境条件，未雨绸缪地考虑到在未来100年的开采中，地热田热储层的压力水头降低值，可有效的控制因地热开发引起的不良环境地质问题的发生。

图1 “地热大井”抽水降深与影响范围示意图

（3）若要计算热储的压力水头降至热储隔水顶板以下的出水量，供评价时参考，在地热田观测井资料允许的情况下可用下式计算（承压—无压完整井稳定流状态）：Q ＝1.366K（2HM-M2-h2）/LgR/r。

（4）若要计算将热储疏干时的极端出水量，以做到对地热田地热资源枯竭状态的储量胸中有数，可用下式计算（井中水位降至隔水底板）：Q疏于＝1.366K（2HM-M2）/LgR/r

（5）该方法从理论上讲应该是比热储法符合深层地下热水的运动规律，但还应该在地热资源储量计算实践不断总结经验，用地热田地下热动态的长测实际资料验证，使之日臻完善。

各公式中符号的含义详见图1。

参考文献

李俊亭，王愈吉.1990.地下水动力学.北京：地质出版社

GB/T11615-200X.地热资源勘查规范（征求意见稿）.国家质量技术监督局发布