西安城市地质调查助力新型地热资源绿色开发

《中国地质调查成果快讯》近日刊发了“城市地质调查”工程下设“西安多要素城市地质调查”项目近年来取得的重要地质调查成果。通过对陕西地区地热地质构造及中深层地热热储特征研究，项目组评价得出新型地热开发模式的资源储量，推导出中深层地埋管地热能取热式，为提高地热资源利用率提供了技术支撑。

据介绍，该项目由自然资源部中国地质调查局西安地质调查中心承担。主要任务是围绕“取热不取水”新型地热开发模式中存在的地热地质条件不清、井群设计缺乏地学理论支撑等关键问题开展研究，编制陕西省中深层地热地埋管供热系统应用技术规程中地热地质调查评价部分；进行陕西地区地热地质构造及中深层地热热储特征研究，为中深层地热资源绿色开发利用提出地学建议。

中深层地热地埋管开发模式示意图（a.直井同心管型；b.U型水平对接管型）

一是查明西安周边关中盆地中深层地热热储特征。关中盆地地热资源热储结构可分为新生界砂岩孔隙型、下古生界碳酸盐岩岩溶型和构造活动断裂型三类。地温梯度多在2.5℃~4.5℃/100m之间，相对较高，地热资源较丰富。

二是建立了区域地热储层地热资源参数。通过收集和整理不同区域地热井测温曲线，汇总形成了区域地温梯度查询表，关中地区在西安凹陷（西安、咸阳）、固市凹陷（渭南）具有较高的地温增温梯度，是地热资源开发优势区。通过对岩心样品及野外露头样品的热导率、热扩散系数、体积比热容进行测试分析及收集以往数据，初步构建了不同热储层岩石热物性数据库。从岩石热物性角度来看，关中盆地地层有利于传热，是地热资源优势开发区。

三是评价了新型地热开发模式的资源储量。近年来，以西咸新区为起点，“取热不取水”新型地热开发模式兴起，使缺乏地热流体的热储层地热资源开发利用成为可能。根据相关标准计算，关中盆地热储层总热量为2.20×1018kcal，按开采100年消耗15%左右地热储量计算的可采资源量为6.86×1015kcal，估算地热资源可供热面积为3.02×1010m2。

四是推导出中深层地埋管地热能取热式：

其中，J为热流量，M1、M2分别为取热地层的顶面和底面深度，λ为导热系数，Tc为地层常温层温度，t0为流体初始温度，t1为流体抽取温度，Δt为地温梯度，R为影响半径，r为地热井半径，M为取热层厚度。利用该公式，可以为地热井群设计提供井间距、井深及取热功率等关键参数。

五是评价了新型地热开发模式推广潜力。陕北地温梯度多在2.5℃~3.5℃/100m之间，在延安以西、黄陵-宜君局部有大于3.5℃/100m的地温梯度分布区，地温整体为正常-低温区，具备地埋管开发地热资源的条件，可优先在延安-宜君地段布置地埋管探采结合井。陕南秦巴基岩山地构造活动强烈，山脉间呈斑块状分布着汉中、安康等小型新生代山间断陷盆地，可作为未来地热开发利用选区。□