热储

地热热储

热储是指埋藏于地下、具有有效空隙和渗透性的地层、岩体或构造带，其中储存的地热流体可供开发利用。地热热储简称热储，它能通过载热流体的对流、富集来储存地热能。所以，地热热储十分重要的特征是热储外的冷水渗入热含水层,再经过热储层底部加热带，在强大的和持续的传导热流补给的条件下，将冷水加热。地热热储不同于油储、气储及地下水储，在地热热储中，原存的流体可以被周围的冷水补充并被加热。这个补充过程在地热热储运动中十分重要。

简介

地热热储简称热储，它能通过载热流体的对流、富集来储存地热能。所以，地热热储十分重要的特征是热储外的冷水渗入热含水层，再经过热储层底部加热带，在强大的和持续的传导热流补给的条件下，将冷水加热。地热热储不同于油储、气储及地下水储，在地热热储中，原存的流体可以被周围的冷水补充并被加热。这个补充过程在地热热储运动中十分重要。

分类

地热热储是以包含的蒸汽多少来分类的，如果不含有蒸汽，可考虑以距地表何处出现沸腾区来分类。在一个水热系统中，地热热储自然组成的范围是依靠它的温度、深度、含气量以及它的传导特性等决定的，所以在不同深度可能有多个传导层或热储。

鉴于地质构造、形成机理、变异条件的不同，地热热储可大致分为4类:

(1) 温水型热储

这种热储的温度范围在90-180℃之间，由于温度和压力不很高，即使在开发时也不会沸腾，一般可直接利用，如冬季采暖、洗浴、养殖、种植、理疗等。我国大部分热田均属于温水型热储，直接利用范围相当广。

(2) 热水型热储

该类型热储在开发初期显示温水型热储的特性，但经过一段时间的开发则产生沸腾，温度区间一般在200-250℃(在这一温度区间，气体的存在可使热水沸腾) 。

(3) 两相流液体型热储

在两相流液体型热储中，它的自然状态是：含水层中包含了液体和汽体。尽管温度在220-300℃之间，当温度降低时可产生气体而引起沸腾。

(4) 两相流汽体型热储

汽体型热储上部也包含一个两相层，在这种状态下液相稀疏，扩散广但不流动，所以在热田的开采井口只出现蒸汽。热储层的温度根据深度和汽体含量在230-320℃之间变化。

状态参数

在进行地热热储研究时，状态参数对于分析热储特性、了解热储动态变化趋势十分重要。热储工程中最为关键的是岩石层(可被看成是一种多孔介质)的传输率和储存系数，这些参数可通过地质和地球物理测量获得。由于这些参数与孔隙裂隙的分布有关，因此必然是各向不均匀的。

(1) 孔隙率

岩石的孔隙率是衡量岩石能够储集液体能力的参数。从微观角度看，孔隙率在整个系统中变化十分大，但从宏观角度看，孔隙率的数量级通常在5%-30%。

(2) 传导率(渗透率)

用来表征流体通过孔隙介质难易程度的参数是传导率。

分清传导率与孔隙率是十分重要的。例如，带有气泡的玻璃内部有一定的孔隙率，但传导率为零；而一个带通孔的玻璃体，孔隙率十分低，但传导率却十分高。孔隙率是孔隙空间的量度，而传导率是孔隙间联系通道好坏的量度。传导率通常是有方向的，当传导率在各方向不同时，这样的系统称为非均质系统；而传导率在各方向相同时，则称均质系统。导热系统一般具有各向异性的传导率。

(3) 导热率

岩石传热的能力以岩石的导热率描述。实验地热学往往不易现场研究天然赋存条件下的岩石导热性能，而是采集有代表性的岩石标本或样品，在实验室条件下用专门的测试装置或仪器，测量其导热率。

(4) 岩石比热容

比热容是当单位质量的物体温度升高1℃时所需热流的量度。

(5) 岩石密度

岩石(具有孔隙) 的密度是质量与体积的比值。这里指的是物质的平均密度。

工程的理论研究

热储工程的理论研究对于认识、了解地热资源分布、热流体运移状态、地热系统的传热过程，以及如何运用物理和数学模型预测在生产和回灌时期热储参数变化规律、资源储量和最大开采年限都是非常重要的。同时，热储理论研究还可为能量回收的数量、最佳井距与抽水量、回灌流体的冷峰面影响以及由于地热资源过量开采所引起地面沉降的不良影响等提供重要的科学依据。

热储理论研究的主要基点是建立在设计地热系统的地质模型、获取众多井口抽水试验数据的基础上，通过对试验数据的分析，确定热储含水层的富水性、水文地质参数、开采影响半径及扩展情况、不同含水层之间的水力联系等，建立地质模型或概念模型;而后，再通过流体力学、传热学、热力学、数学等基础理论，建立数值模型，拟合出最符合实际的热储参数，以便更准确地预测地热开发潜力及资源保证的程度。

采用资源评价计算的方法有多种，如容积法、下降曲线分析法、集参模型法、分布参数模型法等。许多地热技术发达的国家，如美国、冰岛、新西兰、意大利等，开发了许多适用于高温和中低温地热田的热储计算模型软件，为评价和预测地热资源开发潜力提供了更为科学的计算方法。我国在地热热储工程开发上虽起步较晚，但通过引进、消化吸收国外先进的技术，正在不断地完善和研究适合我国地热地质特点的热储软件模型和开发技术。

热储理论研究正是通过反复地试验、计算、模拟的过程，找出地热田的资源储量和最大开采年限，为合理开发和利用地热资源，防止地面沉降，保护生态环境提供可靠的科学依据。地热热储工程学科是地热综合开发利用的先驱，是保证地热利用事业顺利发展的关键。

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