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    基于三维地质建模的地热资源潜力评价:以施甸地热区为例

    赵杰 郭清海

    赵杰, 郭清海, 2023. 基于三维地质建模的地热资源潜力评价:以施甸地热区为例. 地球科学, 48(3): 1107-1117. doi: 10.3799/dqkx.2022.343
    引用本文: 赵杰, 郭清海, 2023. 基于三维地质建模的地热资源潜力评价:以施甸地热区为例. 地球科学, 48(3): 1107-1117. doi: 10.3799/dqkx.2022.343
    Zhao Jie, Guo Qinghai, 2023. Geothermal Resources Evaluation Based on 3D Geological Modeling: The Case of Shidian Geothermal Area. Earth Science, 48(3): 1107-1117. doi: 10.3799/dqkx.2022.343
    Citation: Zhao Jie, Guo Qinghai, 2023. Geothermal Resources Evaluation Based on 3D Geological Modeling: The Case of Shidian Geothermal Area. Earth Science, 48(3): 1107-1117. doi: 10.3799/dqkx.2022.343

    基于三维地质建模的地热资源潜力评价:以施甸地热区为例

    doi: 10.3799/dqkx.2022.343
    基金项目: 

    国家自然科学基金项目 42077278

    中央高校基本科研业务费专项资金项目 CUGSDZX002

    详细信息
      作者简介:

      赵杰(1996-),男,博士,主要从事地热领域的研究工作. ORCID:0000-0003-1603-8399. E-mail:zj1426363132@gmail.com

      通讯作者:

      郭清海, ORCID:0000-0001-6602-9664. E-mail: qhguo2006@gmail.com

    • 中图分类号: P314

    Geothermal Resources Evaluation Based on 3D Geological Modeling: The Case of Shidian Geothermal Area

    • 摘要: 传统热储法进行地热资源评价虽简便,但评价结果误差通常较大,本研究以施甸地热田为研究区,基于区内地质和地热地质条件,结合地球物理和钻孔资料,用GMS软件建立了三维地质模型,展示了研究区地热储层和盖层的展布情况.考虑到研究区内地热资源评价参数的差异,按照热储温度将研究区划分为9个子区,结合已建立的三维地质模型计算热储体积,利用改进的热储法来准确、动态评价研究区的地热资源量,计算出研究区地热水中储存的热量为1.38×1017 J,热储岩石中储存的热量为1.49×1019 J,地热资源总量为1.5×1019 J.根据地热水可开采量计算结果,若合理开发利用施甸地热水资源,每年可节约4.36×107 t标准煤.本研究为施甸地热资源的科学、合理评价提供了新的模式.

       

    • 图  1  施甸县地质图

      改自云南地质工程第二勘察院地热队,2014,保山市施甸县地热资源调查及开发利用评价报告

      Fig.  1.  Geological map of Shidian County

      图  2  施甸盆地水热区典型剖面

      1.砂、卵砾石层;2.粘土;3.白云质灰岩;4.玄武岩;5.地表水流向;6.地下水补给方向;7.物探推测断层及编号;8.钻孔:由上至下分别为编号、标高及水深埋深(m);改自云南地质工程第二勘察院地热队,2014,保山市施甸县地热资源调查及开发利用评价报告;剖面位置见图 1

      Fig.  2.  Typical profile of the hydrothermal zone in the Sidian basin

      图  3  研究区边界

      Fig.  3.  Study area boundary

      图  4  高程未修正模型(a)与利用DEM修正后模型(b)对比

      Fig.  4.  Comparison of the uncorrected model of elevation (a) and the corrected model using DEM (b)

      图  5  联合剖面(a)及各地层展布情况(b)

      Fig.  5.  Joint section (a) and the spreading of each stratum (b)

      图  6  研究区分区

      Fig.  6.  Study area zone

      表  1  研究区分区面积及地热水统计

      Table  1.   Area of the study area and geothermal water statistics

      分区 编号 模型坐标 热储温度(℃) 分区面积(km2) 面积占比(%)
      SDW065 X: 2735313; Y: 0509075 26 75.78 10.65
      SDW008 X: 2741801; Y: 0509746 27
      SDW009 X: 2744113; Y: 0515445 37 30.27 4.25
      SDW013 X: 2719795; Y: 0504821 49 270.97 38.07
      SDW012 X: 2732412; Y: 0518146 50
      SDW014 X: 2700122; Y: 0502594 59 80.60 11.32
      SDZK003 X: 2735400; Y: 0518725 71 24.46 3.44
      SDW007 X: 2735329; Y: 0507385 78 122.91 17.27
      SDW015 X: 2698723; Y: 0508034 103 78.77 11.07
      SDW011 X: 2732856; Y: 0517539 109 11.38 1.60
      SDW006 X: 2735782; Y: 0506389 118 16.61 2.33
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      表  2  研究区各分区热储体积

      Table  2.   Volume of thermal storage in each partition of the study area

      分区 热储体积(109km3) 体积占比(%)
      13.16 9.54
      7.08 5.13
      56.94 41.26
      12.60 9.13
      5.68 4.12
      22.27 16.14
      15.33 11.11
      2.94 2.13
      1.99 1.44
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      表  3  地热储量热储法计算结果

      Table  3.   Calculation results of the thermal storage method for geothermal reserves

      分区 tr(均值) t0 QL
      (107m3)
      QW (1015J) Qr (1017J) Q (1017J)
      26.5 17.8 6.52 2.37 2.84 2.86
      37 2.88 2.31 3.37 3.39
      49.5 24.80 32.86 44.77 45.09
      59 6.73 11.58 12.87 12.99
      71 2.32 5.16 7.50 7.55
      78 10.72 26.96 33.25 33.52
      103 7.03 25.02 32.40 32.65
      109 1.12 4.28 6.65 6.69
      118 1.29 5.42 4.94 4.99
      总计 63.40 138.12 148.59 149.75
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      表  4  研究区地热规模

      Table  4.   Size of geothermal area in study area

      分区 编号 热储温度 可开采量(L/s) 热功率(kW) 研究区
      开采100 a热能(109MJ) 占热储热量(%) 规模
      SDW065 26 63.91 2194.14 69.24 25.55 小型
      SDW008 27 3.24 124.80 3.94
      SDW009 37 0.81 65.11 2.05 0.61 小型
      SDW013 49 0.87 113.65 3.59 0.98 小型
      SDW012 50 9.54 1286.13 40.59
      SDW014 59 4.60 793.48 25.04 1.93 小型
      SDZK003 71 33.57 7477.31 235.96 31.24 小型
      SDW007 78 12.02 3029.59 95.60 2.85 小型
      SDW015 103 9.20 3281.78 103.56 3.17 小型
      SDW011 109 13.82 5276.98 166.52 24.89 小型
      SDW006 118 1.52 637.25 20.11 4.03 小型
      合计 153.10 2.43×104 766.20
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      表  5  研究区1 a可利用的地热能及对应节煤量

      Table  5.   Geothermal energy available in the study area for 1 a and the corresponding coal savings

      分区 编号 热功率(kW) 开采一年可利用的热能(MJ) 相当于标准煤(t)
      SDW065 2 194.14 1.15×108 3.94×106
      SDW008 124.80 6.56×106 2.24×105
      SDW009 65.11 3.42×106 1.17×105
      SDW013 113.65 5.98×106 2.04×105
      SDW012 1 286.13 6.76×107 2.31×106
      SDW014 793.48 4.17×107 1.42×106
      SDZK003 7 477.31 3.93×108 1.34×107
      SDW007 3 029.59 1.59×108 5.44×106
      SDW015 3 281.78 1.73×108 5.89×106
      SDW011 5 276.98 2.78×108 9.47×106
      SDW006 637.25 3.35×107 1.14×106
      合计 2.43×104 1.28×109 4.36×107
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    出版历程
    • 收稿日期:  2022-05-12
    • 网络出版日期:  2023-03-27
    • 刊出日期:  2023-03-25

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