《地热能开发与应用技术》一书出版

日前，《地热能开发与应用技术》一书由化学工业出版社出版发行。该书是近年来我国同类图书中突出地热开发及应用技术最多的一本书，是作者多年地热科研工作的全面总结。内容涵盖了从地热勘探、开发、工程应用及科学化管理方法及手段等方面。     

苏尔士增强型地热系统的开发经验及对我国地热开发的启示

增强型地热系统是采用人工形成地热储层的方法,从低渗透性岩体中经济地采出相当数量深层热能的人工地热系统。法国苏尔士（Soultz）地热项目已有20多年开发研究历史,但前人尚未对开发过程中的关键问题进行深入探讨,对其成功经验也未进行系统总结归纳。本文通过回顾其发展历程,总结该项目在钻井、储层激发、水力循环测试和储层监测方面的成功经验,同时提炼出地热开发中遇到的储层建设和井下泵设备等方面的问题,并指出数值模拟在地热开发过程应用方面的启示。苏尔士地热项目开发吸取了其他早期地热田的经验和教训,成功地建造了商业规模的人工激发储层,产生了大量的科研成果和先进技术,对后续开发的地热项目有重要指导意义。     

西藏地热发电的回顾与思考

1 我国自主勘探的第一个高温地热田 在20世纪70年代我国地热开发的热潮中，西藏的高温地热勘查也随之首次启动。1974年西藏地质局安排了羊八井地热详查的任务，1975年试钻了2眼地热勘探孔。作为我国首次高温地热钻进，虽遭遇塌陷，但已充分显示了高温地热资源的潜力。于是，西藏地质局在1976年组建了全国第一个地热地质大队，专门承担羊八井地热资源的详查任务。     

美国能源部核准内华达州鱼湖谷Emigrant地热勘探和小口径钻井项目

美国资源部为了与工业界合力支持勘探与确定新的水热资源、地热资源评价和示范（GRED），计划帮助工业界改善新地热田前景评估的风险与费用。Emigrant是西部最令人鼓舞的新地热田之一。20多处浅层（深60m）的硼砂矿和地热勘探钻孔的测量勾画出一个〉250℃／km地热异常区，至少12km^2。对应〉100℃／kin的地热异常区至少大出3倍。核心部分的温度梯度一般超过400℃／km，局部达到700℃／km。显然意味着下伏对流的地热系统。EmigrantGREDⅢ项目分为三个阶段：前景评估与查清场址特征（阶段1）；小口径钻井（阶段2）；井试（阶段3）。     

增强型地热系统的开发——以法国苏尔土地热田为例

增强型地热系统是指从地下3～10 km低渗透岩体中经济开采深层地热的人工热能系统,主要用于发电.目前地热技术是再生能源领域的重要发展方向,而对其进一步研究受到发达国家的高度重视,但我国在该领域研究还基本处于空白.法国的苏尔士地热田是欧洲目前仍在运行的增强型地热系统(EGS)现场试验场,在20多年的实践过程中产生了大量的科研成果.本研究通过回顾该地热田在开发阶段取得的成果,得到其地质勘探、人造储层、循环测试等方面的主要结论,以便为国内EGS科学研究及项目实施提供参考.     

拉德瑞罗地热电站可持续开发经验——记拉德瑞罗地热发电100周年

意大利地热发电的世界霸主地位持续了60多年,直至20世纪70年代被美国超越。位于意大利中部托斯卡纳区的拉德瑞罗地热电站是世界第一座地热电站,1913年11月13日开始运行,到1957年仍是世界唯一的地热发电。截至2013年11月,拉德瑞罗地热电站已发电运行100周年,实现了可再生地热能的可持续开发。拉德瑞罗地热电站稳定发展和持续运行100年的经验,一是发电系统设备更新换代,2013年拉德瑞罗地热电站运行机组22台,总装机容量594MW,全部是20世纪90年代以来的新建机组;二是发电废汽回收实行冷凝水回灌,拉德瑞罗地热田现有23口回灌井,将发电废蒸汽回收后的冷凝水回灌到地下热储中,电站因此在2005~2009年增加了4台机组、共100MW的新增装机容量;三是地热田的勘探扩展。拉德瑞罗地热发电的百年经验也是对世界地热开发的重要贡献。     

三维电阻率视图揭示南田地热田构造形态

南田地热田物探工作布置面积性电测深，通过采集三维视电阻率数据，制作出视电阻率三维视图，揭示了该测区断层构造的分布形态，布置的地热勘探兼开采孔获得成功，取得良好的地质效果。     

济南北部地热田开发与保护建议

采用地热资源调查、热流试验、地热地质勘探等方法。对济南市北部古生界奥陶系热储地热田进行了地热开采技术条件分区、地热资源区划、地热资源保护等方面的研究。地热田内断裂构造的复合部位是热源和水源的通道,且影响带内岩溶裂隙发育。该地段储水空间较大．施工地热井的成功率高,单井出水量大。本文提出地热开发必须坚持“保护中开发,开发中保护”的原则。遵循科学的开采方案,设计合理的开采井深和布井间距,最大限度地利用地热资源并延长地热田的服务年限。     

西藏羊易地热电站超大型螺杆膨胀发电机组应用研究

羊易地热电站建设是继羊八井后,我国再一次对西藏地区地热资源进行规模化开发利用,也是国内第一次采用螺杆膨胀动力机对地热资源进行规模化开发利用。介绍了羊易地热田资源情况以及地热发电潜力,羊易地热田2台螺杆膨胀机地热发电试验机组的运行状况,介绍了羊易地热田浅层地热资源开发总装机容量32 MW,分2期各16 MW建设的地热电站总体规划设计。着重介绍了螺杆膨胀机地热发电优化方案设计,以及江西华电电力有限责任公司具有自主知识产权,世界上最大的螺杆膨胀机SEPG1000的研制开发应用。     

可控源音频大地电磁法在北京地区应用效果分析

地热井开发的前期勘探是保证地热井成功率,减少地热投资风险的关键环节,可控源音频大地电磁法（CSAMT）是近年来用于地热资源勘查的重要技术手段,作者经过对北京市十几年应用的跟踪,认为该法是有效解决地热勘查诸多问题的好方法。但该方法在数据采集和处理方面比较复杂,如应用不当不仅不能客观反映确切信息,反而会影响地热井的效果。本文搜集了北京地区利用CSAMT法进行地热资源勘探成功和失败的案例和经验,进行认真的分析与研究,以期能与全国同行共同探讨、交流。     

地热流体的腐蚀与结垢控制现状

在地热发电或直接利用过程中,与地热流体（液体或蒸汽）接触的设备、管道或管件存在着腐蚀和结垢现象,往往成为地热开发利用的技术瓶颈。因此,开展地热流体的腐蚀与结垢控制技术研究至关重要。本文主要分析了近年来国内外在地热流体的腐蚀和结垢控制方面的研究进展,包括选材、涂层、流体预处理、化学添加剂等控制方法,并提出了进一步的研究方向,包括全面的地热流体腐蚀结垢趋势预测及地球化学模拟,结垢机理研究,涂层和基底的结合力和耐久性研究,阴极保护以及复合控制方法开发等。     

地热资源的开发利用及可持续发展

地热资源作为一种新型能源矿产,具有分布广泛、易于开发等特点,其利用方式主要有地热发电和地热直接利用两种.我国具有良好的地热资源条件,主要为中低温地热资源.据计算,我国12个主要沉积盆地的地热可开采资源量为7500×1018J,相当于2560×108t标煤.当前,我国地热资源利用方式主要以供暖、洗浴、种植等直接利用为主;地热发电发展缓慢,主要分布在西藏;利用热泵技术开发地热资源得到了快速发展;油区地热资源的开发利用也取得了良好的经济和社会效益.但同时我国地热资源产业也面临着一些问题,包括大部分地区尚未开展地热资源勘查评价,影响了地热资源规划的制订及地热产业的发展;防腐、防垢技术还需要进一步加强研究;地热回灌率普遍过低;增强型地热系统研究有待加强等.为了促进地热资源的可持续发展,建议在加大地热资源勘查力度的同时,应以浅层地温能和热水型地热资源为主,发挥热泵技术的优势,开展地热资源的综合利用及梯级利用;重视和加快油气区地热资源的利用;在西藏等适宜地区加大高温地热能发电利用;集中全国优势技术力量,在一两个有利区域开展增强型地热系统技术探索;此外,走回灌开发道路是地热资源开发利用的必然选择.     

四川地热流体水文地球化学及同位素特征简析

四川省范围内有沉积盆地型和隆起山地型两类地热资源,共划分五个地热区。从五个区采取的205组水样的水文地球化学特征及184组2H、18O和61组14C特征分析显示,四川省各地热区地热流体基本来自于大气降水补给,地热流体的水文地球化学和同位素特征与其所属的热储类型和热储开放性有关。盆地型热储主要为岩溶层状热储,山地型热储主要是变质岩为主的裂隙带状热储和层状带状复合型热储。盆地型热储开放性较山地型弱,地热流体矿化度和理疗元素含量均比山地型高,易形成深埋藏的卤水,地下水平均径流时间较山地型长。本研究可为四川省地热资源未来的开发利用规划提供参考。     

Properties of geothermal fluids in Switzerland: A new interactive database

A database on geothermal fluids in Switzerland, called BDFGeotherm, has been compiled. It consists of nine related tables with fields describing the geographical, geological, hydrogeological and geothermal conditions of each sampling location. In all, 203 springs and boreholes from 82 geothermal sites in Switzerland and neighboring regions are listed in this new interactive Microsoft Access database. BDFGeotherm is a functional tool for various phases of a geothermal project such as exploration, production or fluid re-injection. Many types of queries can be run, using any fields from the database, and the results can be put into tables and printed or exported and saved in other files. In addition to describing the database structure, this paper also gives a summary of the reservoir formations, the geographical distribution of hydraulic parameters, the geochemical types of thermal waters and the potential geothermal resources associated with the sites.     

Classification of Geothermal Energy Resources in Japan Applying Exergy Concept

Higher demand for energy consumption and importance of environmental issues has encouraged researchers and policy makers to consider renewable energies more seriously. Geothermal resources are a green energy source that can make a considerable contribution in some countries. Japan has the third ranking geothermal energy potential, and its geothermal electricity production is currently eighth in the world. Since the nature of geothermal resources dictates its method of utilization, it is important to categorize available resources. There is no consensus on classification of geothermal resources. Most scientists, from geologist to engineers, agree on the term temperature. However, temperature or enthalpy alone cannot describe the nature of fluids; they can have same temperature with different phases, such as saturated water or saturated steam. Using exergy for resource classification benefits their comparison, according to their ability to do work. In this paper, exergetic classification of geothermal resources was applied to 18 under‐operating geothermal power plants in Japan. Six geothermal fields have high exergy resources according to their SExI values in excess of 0.5. The remaining geothermal fields in Japan are classified in the medium resources zone. Classification results can be used by decision makers as a reference for future geothermal development. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

Potential of geothermal energy in the Kingdom of Saudi Arabia

The Kingdom of Saudi Arabia has rich geothermal energy resources. In Saudi Arabia, the studies on geothermal resources exploration were started in 1980. Saudi Arabia is among the most geothermally active countries in the Middle East. The geothermal power plants are not yet installed in Saudi Arabia. Some direct-use low-grade geothermal applications are already installed in the five last years. Some refreshment and swimming pools are already constructed in the Bani Malik-Jizan area. Geothermal energy can be utilized in various forms such as direct use, electricity generation, space heating, heat pumps, greenhouse heating, and industrial usage. The Kingdom of Saudi Arabia government has plans to become completely powered by difference forms of renewable energy such as solid waste, solar, geothermal, and wind.     

中国地热发电开发现状与前景

回顾了我国地热发电的发展历程，应该克服“技术上可行、经济上不可行”的“历史性的偏见”。地热发电技术成熟，虽投资成本稍高．但可以替代和节省常规能源，减少污染和二氧化碳排放；再从国际原油价格大幅波动，最高时已接近每桶150美元来看。肯定是有竞争力的。我国藏滇地热带有高温地热资源分布，可用于地热蒸汽发电；中低温地下热水中温度较高者可以先发电，再将排水作综合利用。我国已开始增强型地热系统这一领域的研究工作。     

Thermoluminescence as a new research tool for the evaluation of geothermal activity of the Kakkonda geothermal system, northeast Japan

The thermoluminescence glow-curve of quartz in volcanic and pyroclastic rocks of the Miocene and Quaternary in the Kakkonda geothermal field was divided into L (low), M (medium) and H (high) peaks in order of increasing temperature. Thermoluminescence emission is independent of stratigraphic boundaries but it is closely related to surface geothermal manifestations. Thermally stimulated processes of thermoluminescence caused by natural annealing occurred in the Quaternary after the eruption of the Tamagawa Welded Tuffs; radiation storage processes then began, as a consequence of the temperature drop. Thermoluminescence behavior indicates natural temperature manifestations, together with the paleo-temperature history.The H peak was thermally stable compared to the L and M peaks, and the area within which the relative intensity of the H peak is less than 5% coincides with the surface zone where dominant fluid flow is convective. In addition, L and M peaks indicate that a relatively low-temperature fluid mixes with the hot upflow around the western margin of the ascending flow zone.Thermoluminescence characteristics reflect paleo-temperature history and are related to geothermal fluid flow. Thermoluminescence is an effective exploration technique for evaluating natural temperature manifestations and subterranean heat flow in geothermal systems.     

国外能源公司地热能利用现状以及对中国石化的启示

地热能作为一种无污染、可再生的清洁能源,具有稳定可靠、成本低廉、清洁环保等优点。国外能源公司在地热能利用方面积累了成功的技术和管理经验．其中以冰岛绿源公司为代表的地热供暖、以雪佛龙为代表的地热发电、以壳牌为代表的干热岩发电处于国际领先地位。这些公司都拥有雄厚的资金实力、良好的国际声誉以及完整的产业链;并且都集中优势资源,重点发展某一项地热业务．而后再逐渐向地热能利用的其他领域扩张;同时还具备完善的科研设备和一流的科研人员,注重科技创新。中国石化正在积极扩大地热能研究和利用工作,旗下新星石油公司已发展成为国内常规地热能开发利用的第一大公司。截至2012年底,新星石油公司地热供暖能力达1000×10^4m2,约占全国常规地热供暖面积的25％。今后中国石化应逐步拓展地热能利用范围。延伸地热能利用产业链;加强科研攻关,积极创新,促进地热开发利用关键技术研发及推广应用;同时要加强国际交流与合作,加快地热开发利用技术的制度建设,并积极争取国家、地方的优惠政策和支持,推动我国地热产业快速健康发展。     

Geochemical exploration of the three most significant geothermal areas of Lesbos Island, Greece

Lesbos Island has several thermal manifestations linked to extensional active faults that act as channels for the ascent of deep thermal fluids.The present work describes detailed geochemical exploration aimed at evaluating the potential of the Lesbos Island geothermal resource. Exploration was carried out on the three sites (Kalloni-Stipsi, Petra-Argenos and Polichnitos) that have the most favourable hydrogeological and structural setting on the island.Hydrogeochemical data reveal the presence between Kalloni and Stipsi of a shallow thermal aquifer with temperatures below boiling point, which coincides with carbon dioxide and temperature anomalies in the overlying groundwaters. All the thermal waters in the study area have fairly similar physico-chemical features; their geochemical temperature is in the range 115–125°C. While low-medium enthalpy geothermal resources are relatively abundant in the three selected areas of Lesbos Island, the presence of a high enthalpy geothermal system is still the subject of debate.