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地热资源的分类

发布时间:2022/5/23 11:13:07     来源:中国地热网

一、按性质和赋存状态
根据地热资源的性质和赋存状态,可将地热系统分为蒸汽型、热水型、地压型、干热岩型和岩浆型5种类型。蒸汽型和热水型统称为水热型,是目前开发利用的主要对象;地压型在自然界中较为少见,但其能量潜力巨大,除了热能以外,往往还储存有甲烷之类的化学能及高压所致的机械能,有较大的利用价值;干热岩型和岩浆型类潜在价值也很大,但其开发利用也有待于地热开采经济技术条件的提高。
(一)蒸汽型
蒸汽型地热资源是指地下以蒸汽为主的对流热系统,以生产温度较高的蒸汽为主,其中夹杂少量其他气体,系统中液态水含量很低甚至没有。该类地热田的蒸汽出露地表后压力均高于当地大气压力,其温度至少等于饱和温度。在饱和状态下,汽水两相共存,此时蒸汽部分称饱和蒸汽;当温度超过饱和点时,蒸汽称过热态蒸汽。处于饱和态和过热态的蒸汽都属于地热干蒸汽。
地热蒸汽的饱和温度是热储埋深的函数,埋深越大,饱和压力越高,相应的饱和温度也越高。地热蒸汽中所含二氧化碳、硫化氢等不能被常规冷源冷凝的气体,统称为不凝气体,其所占蒸汽百分含量称为汽气比,是设计地热电站抽气器和考虑腐蚀问题的重要参数。地热蒸汽绝大部分来源于地热水的沸腾汽化,产生蒸汽的干度取决于蒸汽对流通道的热物理条件。
蒸汽型地热田比较容易开发,发电技术较为成熟,但全球资源少,地区局限性大,只要不是埋藏过深以至钻井费过高,就可充分开发利用。蒸汽型热田根据蒸汽的饱和状态又可以分为湿蒸汽型和干蒸汽型两类,就地热发电而言,后者经济性更佳,因为进入汽轮机的蒸汽干度(即热储中流体的汽水比)须不低于92%,含液态水较多的地热蒸汽不得不先进行汽水分离。
(二)热水型
热水型地热资源是指地下热储中以水为主的对流热液系统,此类地热田又可按温度的高低分为:高温(大于150℃)地热田、中温(90~150℃)地热田以及低温(小于90℃)地热田。
冰岛雷可雅未克、墨西哥赛罗普列托、法国莫伦、匈牙利盆地等以及我国绝大多数地热田都属于热水型地热田。
(三)地压型
地压型地热资源指热储层埋深在2~3km以下,新近纪滨海盆地碎屑沉积物中的地热资源。由于热储上覆盖层压力超过了静水压力,井口压力可达28~42MPa,温度一般在150~180℃之间,更深处甚至可达260℃。该类热储流体的能量由其中所含的热能、烷烃气体化学能以及异常高的压力势能三部分组成,因此它既是一种热能资源,也是一种水能资源,而且热流体中所溶解的甲烷、乙烷等烷烃气体,常常还可作为副产品回收利用。
地压地热现象是几十年前在美国墨西哥湾勘探开发石油过程中发现的。我国在南海石油勘探时也有揭露,并在“八五”期间开始进行研究。
地压型地热资源的一个基本特征是热储层的孔隙流体承受的压力超过水柱重量所形成的静水压力。这是由于在其形成过程中,滨海盆地的退覆地层因上覆的粗粒沉积砂的质量超过下伏泥质沉积层的承重能力时,砂体逐渐下沉,产生一系列与海岸近乎平行的增生式断层,沉砂体被周围透水性能很差的泥质层所圈闭。沉砂体中的孔隙水在上覆沉积层压覆作用下,又因固体砂粒和隙间水的可压缩程度极低,致使沉砂体含水层积蓄了较大的水压能,形成一个超力区,即便是处于正常传导热流作为热源的区域,由于黏土圈闭层构成良好的隔热体,阳了热量的外流,使得沉砂体中的隙间水在长达几百万年的时间内储集了大量的热能,形成地热田。该类热储层的流体大多是具有一定温度的地下热水,其中的烷烃气体是石油烃在高温高压下发生天然裂解形成的。
与许多封闭型地热田一样,地压型地热田良好的封闭条件不可避免地限制了热储层地下流体的补给,呈现出与固体矿产资源类似的特征,用一点就少一点,并非取之不尽用之不竭。
(四)干热岩型
干热岩体型地热是储存在地球深部岩层中的天然热能。由于深埋于地下1600m或更深温度高、含水少,开采此种能源的方法之一是直接采热,这一设想最初由美国新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验研究所的研究人员于20世纪70年代提出。有的国家还采用对偶井利用人工流体进行采热,即在一定距离内打两口深度大致相当的钻井,从其中一口注入或压入冷水。任其在干热岩体裂隙中渗透吸热,之后从另一口井回收热流体加以利用。据估计,美国在可及钻探深度内的干热岩有用热量,可供其5000多年的能源需求。此种能源具有良好的应用前景,目前我国此方面的研究工作尚处于初级阶段,还有很长的路要走。
(五)岩浆型
岩浆型地热资源是指蕴藏在熔融状和半熔融状岩浆体中的巨大能源资源,这类地热资源的热能寓于侵入地壳浅部的岩浆体或正在冷却的火山物质等热源体中,温度 600~1500℃主要分布于一些多火山地区,埋深大多在可钻深度以下,在当前的技术经济条件下,尚无法接开发利用。美国、日本等国已开展了大量的试验工作,研究岩浆体钻井、直接放置换热器和热电转换设备等技术,并研究和论证利用岩浆型地热资源发电的可行性。冰岛、印度尼西业俄罗斯等国也先后对提取岩浆热能有关问题进行了试验研究,取得了一些成果。为了直接从熔融岩浆体中获取热能,首先需采用地质、地球化学、地球物理等多种方法和手段,查清熔融岩浆体所在位置、埋藏深度及其形态和规模;其次,需研制开发能直接放入炽热的熔融岩浆体的换热器以及能抗高温、高压和耐腐蚀的材料等。

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