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地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)利用

地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)與保護(hù)的方法

  （一） 資源開(kāi)發(fā)條件
 
 
  1.熱儲(chǔ)層埋藏深度
 
  根據(jù)中國(guó)目前開(kāi)采技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件的可能性，并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展的需要，將地?zé)醿?chǔ)量分為兩類：
 
  能利用儲(chǔ)量：指熱儲(chǔ)埋深小于2 000m，便于開(kāi)采，經(jīng)濟(jì)效益好，在開(kāi)采期間不會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題，符合資源合理開(kāi)發(fā)利用的儲(chǔ)量。
 
  暫難利用儲(chǔ)量：指熱儲(chǔ)埋深大于2 000m，開(kāi)采技術(shù)條件較困難，難以獲得經(jīng)濟(jì)效益，暫不宜開(kāi)采利用，而將來(lái)有可能開(kāi)采的儲(chǔ)量。
 
  按上述規(guī)定，目前對(duì)于地?zé)?/a>資源的開(kāi)發(fā)，主要限于熱儲(chǔ)層埋深在2 000m以淺的深度內(nèi)，但隨著技術(shù)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，在一些大型沉積盆地區(qū)的地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)深度已達(dá)到2 500m以上，如天津濱海及西安地區(qū)。
 
  我國(guó)以中、低溫地?zé)崽?/a>為主，開(kāi)發(fā)地?zé)豳Y源主要用于供暖和醫(yī)療洗浴，作為醫(yī)療洗浴用水，一般不應(yīng)低于35℃；作為供暖用水，則不得低于60℃，低于此溫度，開(kāi)發(fā)將是不經(jīng)濟(jì)的。對(duì)傳導(dǎo)型地?zé)崽?/a>來(lái)講，地?zé)崴?/a>溫度取決于熱儲(chǔ)蓋層的地溫梯度及熱儲(chǔ)層的埋藏深度，因而規(guī)定了地?zé)?/a>異常區(qū)或可供開(kāi)發(fā)利用熱異常范圍應(yīng)符合下述條件：     1）熱儲(chǔ)蓋層的平均地溫梯度不小于3℃/100m，2）1 000m深度以淺獲得的地?zé)崴?/a>溫度不低于40℃。
  取決于熱儲(chǔ)層的滲透率和成井的單井出水量。規(guī)定熱儲(chǔ)層的滲透率不少于0.05μm2，單井出水量不少于300m3/d。
 
  對(duì)地?zé)?/a>水水質(zhì)要求因用途不同而異，目前大量用于供暖、醫(yī)療、洗浴的地?zé)崴饕堑V化度小于3.0 g/L的低礦化水，少數(shù)醫(yī)療洗浴用水采用3.0～5.0g/L，高于5.0 g/L以上的地?zé)崴?，因其廢水排放有環(huán)境污染問(wèn)題，而很少開(kāi)發(fā)利用或只是少量的間接利用。
 
  （二） 資源開(kāi)發(fā)與保護(hù)
 
  開(kāi)發(fā)地?zé)豳Y源與開(kāi)發(fā)其他固體礦產(chǎn)資源不同，它是通過(guò)鉆探地?zé)峋?/a>采取熱儲(chǔ)層中的地?zé)崴畞?lái)實(shí)現(xiàn)的，但它又與常溫地下水有常年性的補(bǔ)給來(lái)源不同，在一定意義上是不可再生的自然資源之一，資源的開(kāi)發(fā)與保護(hù)應(yīng)并重。依據(jù)地?zé)豳Y源的特點(diǎn)和我國(guó)多數(shù)地?zé)崽镩_(kāi)發(fā)利用的實(shí)踐，為合理開(kāi)發(fā)有效利用地?zé)豳Y源，一般的作法是：
 
  1) 開(kāi)采深度取決于熱儲(chǔ)層的埋藏深度及當(dāng)前的開(kāi)采技術(shù)經(jīng)濟(jì)水平。構(gòu)造隆起區(qū)受斷裂構(gòu)造控制的對(duì)流型地?zé)崽?/a>，深部的地?zé)崴財(cái)嗔蜒h(huán)，在適宜的構(gòu)造部位排出地表，通過(guò)勘查，可在淺部找到來(lái)自深部溫度較高的地?zé)崴?，地?zé)崴拈_(kāi)發(fā)深度一般都比較淺，如近年來(lái)在海南等沿海地區(qū)勘查開(kāi)發(fā)的地?zé)崽?/a>，開(kāi)采利用50～80℃的地?zé)崴?，開(kāi)采深度一般都在300m以內(nèi)。處于沉積盆地主要靠地?zé)嵩鰷氐膫鲗?dǎo)型地?zé)崽?，只有達(dá)到相當(dāng)深度的熱儲(chǔ)層才有實(shí)際開(kāi)采意義，因而地?zé)崴拈_(kāi)采深度均比較深，如華北盆地區(qū)的大多數(shù)地?zé)崽?，欲開(kāi)采40℃以上的地?zé)崴瑹?a href="http://xldcn.com/t/水井.html" >水井深度一般須達(dá)到1 000m以上。就當(dāng)前我國(guó)地?zé)崴_(kāi)發(fā)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)水平而論，開(kāi)采深度超過(guò)2 500m的地?zé)崴巡唤?jīng)濟(jì)了。
 
  2) 大多數(shù)地?zé)崽飳?shí)行邊探邊采或滾動(dòng)式勘查開(kāi)發(fā)。由于地?zé)豳Y源的開(kāi)發(fā)是通過(guò)勘探打井直接取地?zé)崴畬?shí)現(xiàn)的，不論是地?zé)峥碧?/a>孔還是地?zé)崴淳唤?jīng)打成，就可用于地?zé)崴拈_(kāi)發(fā)，因此地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)并不需要等到勘探工作結(jié)束后。中國(guó)不少地?zé)崽锏?a href="http://xldcn.com/t/勘探.html" >勘探經(jīng)驗(yàn)也證明了這一點(diǎn)，即地?zé)峥碧?/a>孔，結(jié)合地?zé)衢_(kāi)發(fā)的實(shí)際需要進(jìn)行，勘探結(jié)束后，轉(zhuǎn)入開(kāi)發(fā)利用；一些地?zé)崴_(kāi)采井，結(jié)合地質(zhì)勘探進(jìn)行，又為全地?zé)崽锏?a href="http://xldcn.com/t/勘查.html" >勘查提供信息。兩者相結(jié)合，既解決了地?zé)峥辈?/a>工作投資大，經(jīng)費(fèi)不足的問(wèn)題，又解決了開(kāi)發(fā)單位急需利用地?zé)豳Y源的矛盾，收到了事半功倍的效果。
 
  3) 地?zé)崽镩_(kāi)發(fā)一開(kāi)始，就需加強(qiáng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。地?zé)豳Y源是在特定地質(zhì)條件和一定的地質(zhì)歷史時(shí)期里形成的，其補(bǔ)給來(lái)源受到特定地質(zhì)構(gòu)造條件的限制，補(bǔ)給量有限，有的基本沒(méi)有補(bǔ)給，在一定意義上講是不可再生的資源，開(kāi)發(fā)一點(diǎn)，就消耗一點(diǎn)，開(kāi)發(fā)得多，消耗得多，這一變化都將在地?zé)崴膭?dòng)態(tài)變化中顯現(xiàn)出來(lái)。中國(guó)絕大多數(shù)地?zé)崽?，隨著開(kāi)采量的增加，地?zé)崴恢鹉晗陆稻褪呛芎玫睦C。系統(tǒng)地取全取準(zhǔn)地?zé)衢_(kāi)采動(dòng)態(tài)觀測(cè)資料，尤其是開(kāi)采量與相關(guān)的水溫、水位、水質(zhì)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)資料，是重新評(píng)價(jià)地?zé)崽锏目刹少Y源，對(duì)地?zé)崽飳?shí)行科學(xué)管理的重要手段和依據(jù)。動(dòng)態(tài)觀測(cè)在地?zé)崽?a href="http://xldcn.com/t/勘查開(kāi)發(fā).html" >勘查開(kāi)發(fā)一開(kāi)始就應(yīng)引起足夠的重視。
 
  4) 地?zé)峄毓?/a>是提高地?zé)豳Y源利用率的必要手段。中國(guó)一些地?zé)崽镌诙潭處啄辍⑹畮啄甑拈_(kāi)采中，就形成了數(shù)十米的水位下降，為減少水位下降不得不嚴(yán)格控制其開(kāi)采量。如北京東南城區(qū)地?zé)崽?，每開(kāi)采150萬(wàn)m3的地?zé)崴?，水位平均就下降１m，因而不得不將其年開(kāi)采量控制在400萬(wàn)m3左右。天津塘沽、西安等地?zé)崽?，每年也?～3m的速度下降?？墒?，按其采出的水量進(jìn)行熱量換算，按目前的開(kāi)采水平進(jìn)行限量開(kāi)采，100年內(nèi)采出的熱量?jī)H僅是熱儲(chǔ)層中儲(chǔ)存熱量的1％～2％，儲(chǔ)存水量的2％～5％，顯然，地?zé)豳Y源沒(méi)有得到有效的開(kāi)發(fā)，其原因在于熱水資源補(bǔ)給不足，已開(kāi)發(fā)的地?zé)崴Y源是靠降低水位，消耗已有的儲(chǔ)存量來(lái)實(shí)現(xiàn)的，增大開(kāi)采量，必然加大地?zé)崴坏慕档汀樘岣叩責(zé)豳Y源的利用率，可通過(guò)對(duì)熱儲(chǔ)層進(jìn)行人工回灌來(lái)實(shí)現(xiàn)，法國(guó)巴黎盆地地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)有這方面的經(jīng)驗(yàn)，中國(guó)天津濱海地區(qū)也開(kāi)始了這方面的試驗(yàn)研究。      5) 地?zé)衢_(kāi)發(fā)必須同時(shí)重視環(huán)境保護(hù)：地?zé)崴_(kāi)發(fā)相應(yīng)地可引起兩個(gè)環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題：一是隨著開(kāi)采量的增大，在開(kāi)采影響區(qū)內(nèi)，引起地下水位下降，進(jìn)而造成地面沉降，尤其是淺部熱儲(chǔ)層為軟弱松散層的地區(qū)，因開(kāi)發(fā)地?zé)?/a>水，局部地段已引起了數(shù)十厘米的地面沉降，造成了一些危害；二是高礦化度或含有害成分超標(biāo)的地?zé)釓U水排放，對(duì)當(dāng)?shù)?a href="http://xldcn.com/t/淺層.html" >淺層水形成的污染。這是開(kāi)發(fā)地?zé)?/a>水應(yīng)引起重視的。
  地?zé)崽镱愋筒煌?，地?zé)豳Y源的開(kāi)發(fā)也有差別。受斷裂構(gòu)造控制，熱儲(chǔ)呈帶狀的對(duì)流型地?zé)崽?，地?zé)崴饕患趯?dǎo)水?dāng)嗔褬?gòu)造及其影響帶附近，近靠斷裂帶的地?zé)峋?/a>出水量一般都比較大，且井與井之間的干擾影響也比較大，對(duì)對(duì)流型小型地?zé)崽飦?lái)講，整個(gè)地?zé)崽锏責(zé)崴目砷_(kāi)采量，往往與斷裂富水帶上的幾個(gè)熱水井干擾出水量之和相近；遠(yuǎn)離斷裂帶的地?zé)峋?/a>出水量則比較小，以致缺乏實(shí)際開(kāi)采意義。因此這類地?zé)崽镔Y源的開(kāi)發(fā)，可以集中在導(dǎo)水的斷裂帶附近，并以集中開(kāi)發(fā)最為經(jīng)濟(jì)合理。
 
  大型沉積盆地熱儲(chǔ)呈層狀的傳導(dǎo)性地?zé)崽?，熱?chǔ)層分布面廣，導(dǎo)水性比較均勻，但滲透性比較差。在熱儲(chǔ)層分布范圍內(nèi)，熱水井出水量差別較小，可實(shí)行均衡開(kāi)采，一般不適宜于群井集中開(kāi)采。集中開(kāi)采，井間水位下降及出水量干擾系數(shù)大，取水不經(jīng)濟(jì)。
 
  （四）不同溫度地?zé)崽锏馁Y源開(kāi)發(fā)
 
  地?zé)崴臏囟炔煌?，利用的范圍和方式也不同?a href="http://xldcn.com/t/高溫地?zé)?html" >高溫地?zé)?/a>田中的地?zé)崴?，因溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)水的臨界汽化溫度，進(jìn)入地表由于壓力降低，部分熱水被汽化，以具有一定的水熱蒸汽形式出現(xiàn)，溫度愈高，相應(yīng)的水熱蒸汽量越大，壓力也越大。以中國(guó)羊八井高溫地?zé)?/a>田為例，熱水溫度120℃的321井，孔口壓力0.2MPa，汽水混合總量72t/h，其中蒸汽量9.8t/h；熱水溫度為247℃的ZK4001深井，孔口壓力達(dá)到1.45MPa，汽水混合總量達(dá)302t/h，其中蒸汽量達(dá)37.1t/h（表3）。對(duì)于這類地?zé)崽锏拈_(kāi)發(fā)，主要以利用高溫水熱蒸汽為主，因地?zé)崴哂?a href="http://xldcn.com/t/高溫.html" >高溫高壓的特性，勘探開(kāi)發(fā)必須有專門(mén)的設(shè)備，開(kāi)采井口必須有嚴(yán)密的水熱蒸汽自噴流量的控制設(shè)施。