【泛嘉.行业资讯】国内外热储工程研究进展

　　地热热储工程是指对热储物理性质、地热流体物理化学性质，流体运移规律等的专门测试和研究，以达最经济最有效地开发地热资源的一套工艺技术。地热资源的生成是地壳运动、岩浆活动在一定地质构造条件下的产物。它由动态和静态两个组成部分，静态部分是指储存在水和岩石中的能量，动态部分是指资源的可更新部分。20世纪80年代后我国在地热：热储工程研究方面进一步与国际合作交流，陆续派员参加冰岛、新西兰、意大利等国家地热培训项目，培养一批地热专业人才。目前环境保护工作得到空前的重视，特别是由于城市燃煤引起的污染受到密切关注，环境保护意识不断加强。在这种条件下，针对我国中低温地热资源丰富的特点，中低温地热热储工程研究工作引起广泛的关注。中低温地热热储工程研究也是当前地热热储工程研究的热点和难点问题。

　　许多科学家现致力于热储工程的研究。如White(1986)将地下热水分为六种成因类型：大气成因水、海洋水、同生水、变质成因水、岩浆水及初生水；而Henley(1984)、D’Amore (1987)和FoumieK 1989)等人提出了20多种地球化学温标方法来计算热储的温度。到20世纪70年代以来热储工程这门科学已得到迅速发展，每年在美国加利福尼亚的斯坦福大学召 开热储工程讨论会，会后发行论文集，内容包括：世界热田情况、水热系统、井试验、两相流、地球物理测井、模拟、石油地热和地压地热能源、井回灌及热储化学等。目前《Geother­mal Reservoir Engineering》已作为一门专业教材，在联合国大学地热培训班讲授。我国于1988年在天津大学地热培训中心举办过一期“热储工程”学习班，由新西兰奥克兰大学地热学院院长来授课，这门学科已在我国一些热田应用。热储与油（气）储有很多相似的地方，热储的研究方法基本上是从油储工程中引伸过来的。热储工程研究的内容主要是：①用地学 的方法去评价热储体和资源；②地热井的瞬时试验及其分析；③热田经营管理模拟等。流体通过多孔介质渗流的物理过程，可用拋物线偏微分方程描述。但用热传导方程来描述就更为精确。自从富里哀(Fourier)用解释法以来，这一理论经泰斯(Theis)于1936年和雅可布（Ja­cob)于1946年作了修改并用于地下冷水储层的计算。在现今水文地质参数计算上广泛应用， 而热传导方程现在又返回来用于热储流体的计算。

     20个世纪70年代，Muffler, Cataldi( 1978)评述了20世纪早期的地热资源评价方法，将地热资源的评价方法分为四大类：地表热流量法、体积法、平面裂隙法、岩浆热量匡算法。

     80年代开始，随着计算机技术的广泛应用，地热资源评价开始应用计算机进行模拟。由美国加利福尼亚大学（Karster Prnss)开发的T0UGH2是用于非饱和地下水及热运移计算的软件，而LUMPFIT是由冰岛国家能源署(Gudni Axelsson 1985)开发的地热资源集中参数模拟软件。ICEBOX是由冰岛国家能源署开发的地热拟软件包，该软件包共有30多个软件，几乎涵盖了地热勘察开发的各个方面，主要由LUMPFIT集中参数模拟软件、VARFLOW、HOLA地热井的压力温度分析软件、TR地热井回灌失踪实验数据分析软件及WATCH地热水的水化学分析软件组成。

　　迄今世界上已有许多国家对其本土的地热资源进行了勘察评价。如：日本自1957-1977年曾四次对本国的中低温地热水资源和超深度高温热流体资源做了勘察评价；美国在1975年和1978年先后公布了“726”和“790”通报，详细介绍了美国地热资源评价成果，1982年又公布了“892”通报，专门介绍低温地热资源评价报告。此外，法国、意大利、新西兰、冰岛及东欧一些国家都已对本国的地热资源作出评价。从各国的勘察评价方法来看，主要依据各自的地热资源类型、赋存条件及分布状况，选择适于本国情况的计算方法。

　　我国地热资源丰富而广布，并有悠久的利用历史。但地热能作为新能源加以开发利用起步较晚，地热资源的计算与评价及热储工程研究工作也仅处于探索阶段。1984年地矿部水文司，组织编制《地热资源评价方法》，次年由地矿部批准发布，作为地矿部标准（编号DZ40-85）。国家“七五”科技攻关项目中第二十一项第五课题是“地热利用技术”，第一专题为“地热资源评价及数据库建立”，第一子专题为“我国典型农业区地热资源评价”，以秦皇岛、天津山岭子地热田和宁晋、束鹿地热田为试点基底进行研究。80年代后期，由国家储委提出并制订《地热资源地质勘查规范》，并制订国家矿产储量管理局、地矿部地质环境管理司组织编写。1989年由国家技术监督局批准作为中华人民共和国国家标准发布（编号：GB 11615-89）。上述“DZ40-85”和“GB 11615-89”这两个标准的制订，不仅为我国地热资源的勘察、评价提供了方法，而且有了统一的规范，对提高我国地热田勘察成果水平，无疑是有益的。

　　在地热资源评价方面，张振国（1992）、陈振霞（1991）、卢润（1987,1990）探讨了用热储法（容积法）估算地热田的地热资源量。宾德智等（2002）采用类比法估算北京市平原区地下热水储存量为181.187×10⁸m³,。徐广森等（1995）、范锡朋等（1995）建立了地下热水流动的非稳定流模型，Travi等（1996）提出描述地热系统温度场的数学模型，周训出版了《地下热水运移数学模型》（2002），薛传东等（2003）描述建立了并地热系统中水流和热量运移的数学模型，对热水系统的开采动态进行了模拟和预测。在地下热水资源的开发利用方面，蔡义汉出版了《地热直接利用》（2004）、刘时彬出版了《地热资源及其开发利用和保护》（2005）、汪集旸出版了《地热利用技术》（2005）、朱家玲等的《地热能开发与应用技术》（2006），分析了中低温地下热水的开发利用现状及其引起的环境问题。