江西明月山地热水开发远景分析与预测

摘要：明月山是江西的一个旅游风景区，有着丰富的地热资源。文章就江西明月山地热水本地热田的可供热储总量、回灌扩储机理与试验结果数理统计等方面进行了前瞻性分析，以供参考。

关键词：江西明月山；地热水；热储；回灌扩储机理；地热资源 文献标识码：A

中图分类号：P314 文章编号：1009-2374（2015）30-0008-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.30.004

1 地热资源储存量分析

根据本区地热地质条件和规范推荐方法，计算热储中储存的热量，估计热田地热资源的潜力，按式（1）至式（6）估算，估算结果详见表1：

2 可采地热水量预测

2.1 热储可转换的地热水量分析

依据地热流体可开采量所采出的热量，按式（7）和式（8）计算本地热田自开发至今已开采的热能如表2：

虽然温汤地热热储类型为构造型热储，地下水通过断层或断层破碎带进行循环对流，在径流过程中不断吸收围岩的热量，同时还有部分地下热水补充，成为地热田的主要热源。温汤地热的来源主要通过传导和对流来自深部的大地热流。根据以上类比计算结果对比，地热田热储存量极为丰富，自1972年到目前为止，所采出的热能仅为本地热田58℃热储范围内储存总热量的2.26/100000。

上述分析表明，温汤地热田地热资源的潜力仍具较大空间，这仅仅是基于理论分析与实际开采量的简单对比。实际上，地热能量能否转化为地热水受到诸多因素的控制，包括水循环通道、热源平面与深度分布特征、储热地层的热传导性能、地下矿物质溶解特性等，这些因素不仅制约了可转化热能总量，同时也制约了单一时段内的可转换热量（日均可转换量），而有关于这方面的实例研究，目前在国内仍无成功的实例。若本地热田简单按可转换总热能为58℃热储范围内总热能的0.5‰测算，目前尚有可采热能为1.14×1011MJ，按可采地热水温保持在目前的58℃估算，根据式（7）和式（8）反推，其转化为可采地热水资源的总量为2000000m3/d，按百年开采周期均计，转化后的单日可采地热水量为20000m3/d。简单测算表明，如果存在一定的热能交换条件与水循环通道，采用人工回灌的方式，本地热田的地热水可采量具有相应的保障。

2.2 回灌机理分析

关于回灌机理尚有许多未知，为确保地热系统的质、量平衡，适当减少回灌量，调整采灌比，加大开采降深，开采量有在目前10000m3/d的基础上提高的可能。其可能性可从以下各方面予以论证：

2.2.1 增大降深可适当提高开采量。根据1971年大量的开采回灌试验得出的结论是，Q=f（s）基本上是一条直线，生产井的涌水量决定于最大降深值和单位涌水量的积。以此作为依据，按2008年回灌开采试验的单位涌水量测算。通过计算，当开采降深在试验降深的基础上增加1m时，回灌量在2008年13366m3/d时，地热田的开采量预计可达14615m3/d。且据观察资料显示，近两年来温汤地热田水位较2012年以前上升约1.70m，如果当开采加大降深不超过1.7m时，温汤温泉不会断流。在原基础上适当加大降深的情况下，温汤地热田开采量有适当提高的前景。

2.2.2 调整采灌比可适当提高开采量。2011年进行了回灌量20181m3/d、出水量为13053m3/d的回灌抽水试验。水温由抽水前的64℃降至58℃，其化学成分虽仍在可变范围之内，但F、SiO2、H2SO3都有下降。说明当地热田回灌量为20181m3/d、采灌比为0.64时，地热水还未发生质变，但已经发生了一些可以直感的变化，笔者认为已近临界。因此，减少回灌量、调整采灌比再进行试验，可开采量可能还有提升的空间，但再试验时不宜超越“临界”。根据历次试验对比，初步预测当采灌比为0.80、回灌量不超越“临界”15000m3/d时，可开采量可达12000m3/d。根据温汤地热田的形成机理，按照热交换定律，对回灌量与水温关系分析，为保证地热田开采水温保持在58℃，需进一步进行勘查工作，了解地热田上部冷水含水层水量及特征，且必须对生产开采过程中回灌水量进行计量。上部冷水含水层的连通补给量和地表冷水回灌量的总和不能超过15000m3/d。在此回灌量的基础上，当采灌比提高为0.80时，可开采量可达12000m3/d，但该预测必须进一步通过循序渐进的回灌试验对其进行验证，方可实施。

2.3 回灌试验数理统计分析

对生产性回灌技术进行深入研究，使之成为一个可循环利用的开发与保护并举的良性循环。保护地热田（地热系统）在人为开采条件下的能量平衡，建立科学的、良性的开发工程体系。回灌机制虽然比较明晰，但长期回灌开发情况下的变化和预测仍存在许多未知。按照热交换定律，假定热储中储存的热量及热储中储存的水量保持恒定。通过不同回灌冷水量与地热水的热交换估算结果，进行数理统计分析，可以求出如下回归方程的关系：

T=-12.83ln（Q灌）+185.28（R?=0.9988）（10804≤Q灌≤20181）

因2011年后的人工回灌量未进行计量，5#回灌井的冷水渗入量也是未知数据，但开采统计结果表明，在现有7000m3/d的开采情况下，58℃的开采水温具有完全的可保障性。其开采量是否能增大到2011年当期试验结果的13000m3/d，尚需待后期的开采监测数据预以分析，但总体上看，进一步增大开采量后，温度的可保证度仍然会较高。如上回归方程的关系，为保证地热田开采水温保持62℃，冷水回灌量不能超过15000m3/d。若控制在58℃时，则冷水回灌量不宜超过20000m3/d。事实上，2011年当期的回灌试验因5#回灌井上部冷水含水层与该钻孔主要热水含水段的连通，其具体的回灌量到底是多少尚不明确，总体应在20000m3/d以上。

3 结语

综合上述分析预测结果，初步认为本地热田具有通过回灌扩储至15000m3/d的可能性，理想条件下，其水温的一般可保持在58℃～64℃左右，但水化学成分的变幅情况目前仍难以做出较为明确的分析。最终其可持续开发的地热水量与水质变化如何，尚需通过进一步的回灌试验与试验性开采进行验证。另外，目前的采灌试验数理统计相关性较好，且上述有关调整降升或采灌比的分析仅为依据现有回灌系统与回灌试验结果而来，下一步或可通过调整回灌孔布置、回灌点深度等方式，探寻进一步扩储的可能，并作进一步探讨与研究。

作者简介：陈丹（1983-），女，江西上饶人，江西省勘察设计研究院工程师。

（责任编辑：周 琼）