陈戈，郭伟

（安徽省地质矿产勘查局第一水文工程地质勘查院， 安徽蚌埠 233000）

0 引言

天长市是安徽省滁州市辖县级市之一，位于安徽省东部，三面被江苏五县市区环抱，地处江苏腹部，属南京一小时都市圈城市，是皖江城市带承接产业转移示范区“一轴双核两翼”产业格局中的两翼之一，是安徽省承接长三角产业转移的前沿地带，天长市的石梁镇有着雄厚的工业基础，以加工和制造业为主的工业园区已初具规模。全镇现有工业企业60家，其中500万元以上的规模企业有12家。为进一步振兴石梁经济，加快集镇建设步伐，市政府投入35万元进行了富民大道路灯、下水道、绿化工程建设，加强集镇的管理工作，为工业园区建设创造良好环境。

由于天长市地热地质条件复杂，热储层顶板埋深变化较大，如何计算热储层的体积是资源评价的重点和难点，本文以天长市石梁地区为例，采用热储法估算地热资源量，并对此进行评价，为天长市地热资源潜力评价提供依据。

1 热储层参数的确定

计算地热资源储量，需要热储层的主要参数包括热储岩石的热储体积、热储温度和孔裂隙率等。

1.1 热储体积

热储体积以面积乘以热储厚度确定。根据天长市以往油田勘探井成果，结合本次物探成果资料，评价区的热储层埋深是不均一的，为了更好的计算不同热储层厚度情况下的热储体积，本次绘制出了评价区热储层顶板埋深等值线，根据埋深等值线，将评价区范围划分出了13个块段（图1），根据埋深等值线分别计算13个块段2000m以浅的热储层平均厚度，然后根据块段的面积分别计算热储体积（见表1），最后得到天长市石梁地区热储体积为8.53×1010m3。

1.2 热储温度

热储温度随深度增加而升高，同时受构造和储盖层组合影响，呈现一定的变化规律。综合考虑报告中地温梯度计算热储温度值和实际地热田内油田勘探井资料，确定本次评价中，热储层的平均温度取71℃。

图1 评价区地热资源计算分区图Fig. 1 Calculation zoning map of geothermal resources in the evaluation area

表1 热储体积计算表Table 1 Calculation of thermal storage volume

1.3 孔裂隙率

根据本次收集到的《王龙庄油田勘探地质总结报告》中的成井资料，油田勘探孔仅钻进至上部古近系、白垩系砂岩，其孔隙率为0.057-0.108，通过类比法，参照其它地区灰岩孔隙率值，推测本区的孔隙率为0.07。

2 储量计算

根据地热资源地质勘查规范（GB/T11615-2010）附录C.2.2热储法计算热储中储存的热量，估计热田地热资源的潜力。

2.1 计算方法

计算公式如下：

式中：Q—热储中储存的热量，单位为（J）；

Qr—岩石中储存的热量，单位为焦（J）；

QL—热储中储存的水量，单位为立方米（m3）；

Q1—截止到计算时刻，热储孔隙中热水的静储量，单位为立方米（m3）；

Q2—水位降低到目前取水能力极限深度时热储所释放的水量，单位为立方米（m3）；

Qw—水中储存的热量，单位为焦（J）；

A—计算区面积，单位为平方米（m2）；

d—热储厚度，单位为米（m）；

ρr—热储岩石密度，单位为千克每立方米（kg/m3）；

Cr—热储岩石比热，单位为焦每千克摄氏度（J/kg·℃）；

φ—热储岩石的空隙度，无量纲；

tr—热储温度，单位为摄氏度（℃）；

t0—当地年平均气温，单位为摄氏度（℃）；ρw—地热水密度，单位为千克每立方米（kg/m3）；

S—导流系数（给水度），无量纲；

H—计算起始点以上高度，单位为米（m）；

Cw—水的比热，单位为焦每千克摄氏度（J/kg·℃）。

地层条件下水的密度ρw取1000 kg/m3（与温度有关：15℃时ρw=99.92 kg/m3；70℃时ρw=97.77 kg/m3；本次取1000 kg/m3）。水的比热Cw取4180 J/kg·℃，灰岩密度ρr取2700kg/m3，比热Cr为920 J/kg·℃。热储层的导流系数S取0.008，H值取2000m。

2.2 地热水储量计算

根据上述公式计算，评价区范围内2000m以浅的地热水储量8.06×109m3，其中静储量5.97×109m3，极限释水量2.09×109m3（表2）。

2.3 地热资源量

地热资源量主要包括岩石中储存的热量和水中储存的热量，根据上述公式计算得到，评价区范围内2000m以浅的地热资源量为12.85×1015kJ，其中岩石中储存的热量为10.97×1015kJ（表3），水中储存的热量为1.88×1015kJ（表4）。

3 可采量计算

可开采量采用拟稳定流压力传导公式计算，公式如下：

表2 地热水储量计算一览表Table 2 Calculation of geothermal water reserve

表3 岩石中储存热量计算一览表Table 3 Calculation of heat storage in rocks

表4 水中储存热量计算一览表Table 4 Calculation of stored heat in water

式中:

Q :可采资源储量 m3

A :储层面积 m2

H :储层有效厚度 m

φ:岩石的孔裂隙率 %

CW、Cf：分别为流体和岩石的压缩系数 1/MPa

B ：为补给系数，取值范围1～3（随开采时间和开采深度的增加而增大）

根据前人研究经验，补给量约占开采量的2/3，补给系数取1.7。地热水位年下降幅度按1m 计算，即=0.01MPa，岩石孔隙率为7%。根据经验值，灰岩压缩系数Cf为0.02×10-4MPa-1，水体压缩系数Cw为4.5×10-4MPa-1。

根据表5计算结果，地热田年水位下降1m时，地热水可开采量为4.59×104m3/a，可从热水中获取热量10.68×109kJ。

4 地热水利用的节煤减排量评价

根据《地热资源地质勘查规范（GB /T 11615-2010）》中附录F.1～ F.3表计算标准，本次评价区地热水每年可采量4.59×104m3/a，功率为3.39×105W，相当于2.97×106度电，热量为10.68×109kJ，每年可节约标准煤364.41t，减排CO2869.48t，减排SO26.19t，氮氧化物2.19t，悬浮质粉尘2.92t，共节省治理费用101349元（表6～表8）。

表5 可采量计算表Table 5 Calculation of recoverable amount

依据地热流体的可开采量及其产能，天长市石梁地区地热资源主要用于理疗、洗浴和采暖。该地区地热资源每年供暖面积为6780 m2；按0.4 m3/人.次洗浴标准，每年可用于洗浴的人次为1.15×105；每年可用于理疗的床位为459个（表9）。

表6 地热水开采一年所获热量与之相当的节煤量Table 6 Amount of coal equivalent saved by one year's exploitation of geothermal water

5 结语

本次使用热储法和稳定压力传导法，估算天长市石梁地区的储量和可采量，其中评价区2000m以浅的地热水储量8.06×109m3，地热资源量为12.85×1015kJ。通过估算结果，结合地热资源的特点，对地热资源进行评价，根据评价区可采量计算，每年可节约标准煤364.41t，减排CO2869.48t，减排SO26.19t，氮氧化物2.19t，悬浮质粉尘2.92t，共节省治理费用101349元；该地区地热资源每年可供暖面积为6780m2；每年可用于洗浴的人次为1.15×105；每年可用于理疗的床位为459个。

本次的热储法，不仅适用于松散岩类地区，也适用于基岩区，区内热储构造及其相关参数在没有勘探孔的情况下，也能取得，资源量估算方法简便易行，能够为今后地热资源潜力评价的资源量计算提供借鉴。

表7 节省的治理费用Table 7 Overhead expense savings

表8 地热水开采一年相当节煤量的减排量Table 8 Coal use emission reduction equivalent from geothermal water exploitation

表9 地热供暖、供热、医疗、洗浴等耗水（热）量参考标准Table 9 Reference standards for water (heat)consumption by geothermalheating, heating, medical treatment, bathing, etc