27CCS

F

1513 DB

13/T

2554—2022代替

2554-2017單井地熱資源評價規(guī)范Technical

procedures

of

Single-well

provide

resources

河北省市場監(jiān)督管理局 發(fā)

布DB

13/T

2554—20221 范圍單井地熱流體可開采量計算、采灌井距計算、地熱流體質(zhì)量評價、報告編制等要求。本文件適用于層狀熱儲水熱型單井地熱資源評價。2 規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用適用于本文件。GB

5084 農(nóng)田灌溉水質(zhì)標準GB

5749 生活飲用水衛(wèi)生標準GB

8537 飲用天然礦泉水標準GB

11607 漁業(yè)水質(zhì)標準GB/T

11615—2010 地熱資源地質(zhì)勘查規(guī)范GB

50027 供水水文地質(zhì)勘察規(guī)范3 術語和定義下列術語和定義適用于本文件。3.1熱突破 thermal

breakthrough通過回灌井灌入較低溫度的水使附近同層地熱井地熱水溫度明顯降低的現(xiàn)象。3.2回灌試驗 injection

3.3利用熱儲層段 segment of

exploiting reservoir地熱井止水位置以下，下入篩管段或射孔所對應的熱儲層段或裸眼段。3.4最小熱水位埋深

buried

depth

of

water

level

in

borehole在地熱井口水溫達到最高且穩(wěn)定時的最小水位埋深。3.5多井降壓試驗

pumping

test一個地熱井抽水，帶有一個或多個觀測井的降壓試驗。4 總則單井地熱資源評價應在掌握區(qū)域地熱地質(zhì)資料，已有地熱井鉆探、地球物理測井、降壓試驗、回灌試驗、水質(zhì)檢測、動態(tài)監(jiān)測等數(shù)據(jù)的基礎上進行。算評價地熱流體可開采量和采灌井距。單井地熱資源評價按

100

年計算，以保證地熱流體連續(xù)穩(wěn)定的開采。5 資料收集6.4.3 水位觀測單位為

m，精確到

0.01

m；流量單位為

m

/h，精確到

0.016.4.3 水位觀測單位為

m，精確到

0.01

m；流量單位為

m

/h，精確到

0.01

m

/h；水溫、氣溫單位

h=H?

ρ×[H?(h1?h0收集區(qū)域地質(zhì)、水文地質(zhì)、地熱地質(zhì)、地球物理測井、近似穩(wěn)態(tài)地溫、降壓試驗、回灌試驗、水溫、水位、水質(zhì)及其動態(tài)等資料。5.2

收集地熱井鉆探施工階段取得的各項資料，包括地層結(jié)構、巖性、地溫、熱儲層空隙率、性進行分析評價。6 降壓試驗一般要求6.1.1 位埋深，試降壓時間不應小于

2

h。6.1.2 降壓試驗前應制定試驗方案，根據(jù)試驗目的確定試驗方法。6.1.3 靠、準確。6.1.4 試驗時應做好現(xiàn)場記錄，并繪制

S—t、Q—t

曲線草圖，確定試驗數(shù)據(jù)是否正常，發(fā)現(xiàn)問題及時糾正。單井降壓試驗6.2.1 宜進行

3

壓試驗，中、小降深比例分別為最大降深的

和

1/3

左右。6.2.2 最大一次降深試驗的延續(xù)時間不少于

48

h，其他兩次試驗延續(xù)時間分別不少于

12

h。多井降壓試驗條件允許時，宜開展多井降壓試驗。宜進行1～2次降深的穩(wěn)定流或非穩(wěn)定流試驗，最大一次降深試驗的延續(xù)時間不少于120h。抽水井抽水對最近觀測井引起的水位下降值不應小于20cm。觀測記錄6.4.1 水位觀測時間為降壓開始后第

1、2、3、5、7、10、、20、、30、40、50、、80、、120

min，之后每

30

min

觀測一次?；謴退挥^測頻率與降壓觀測頻率相同。多井降壓試驗抽水井和觀測井的水位同步觀測。6.4.2 降壓試驗過程中，要求流量、水溫、氣溫同步觀測。3 3為℃，精確到

℃。資料整理6.5.1 觀測數(shù)據(jù)嚴禁改動。S6.5.2 Q—t

S—t

曲線、—lgt

SQ—f(S)深的涌水量。最小熱水位埋深的確定方法6.6.1公式計算法ρ(1)式中：h——校正后最小熱水位埋深(m)；H——利用熱儲層段中點的埋深（mh1——觀測水位埋深（mρ平——地熱井筒內(nèi)水柱平均密度（kg/m

）；ρ高——熱儲中部溫度對應水的密度（kg/m

DB

ρ平——地熱井筒內(nèi)水柱平均密度（kg/m

）；ρ高——熱儲中部溫度對應水的密度（kg/m

h0——基點高度（m）；336.6.2 水位恢復法試降壓時，停泵后立即觀測恢復水位，觀測的最小水位埋深即為最小熱水位埋深。7回灌試驗技術要求7.1.1

20℃時的水位。7.1.2 優(yōu)于回灌井水質(zhì)，且在回灌前宜進行配伍試驗，確?；毓嗨粫醿釉斐刹涣加绊?。7.1.3

50

μm小于

5

μm）、排氣后進行回灌，回灌水管應下入回灌井水位液面

5

m

以下。7.1.4 宜進行

3

參照單井降壓試驗最大穩(wěn)定涌水量的

進行回灌，其后各回灌水量逐步增大；確定最大自然回灌

10

m

48

h別不少于

8

h。7.1.5

5、10、15、20、25、30

30

記錄，并繪制

S

升—t、Q

灌—t

草圖，判斷確定回灌試驗是否正常，發(fā)現(xiàn)問題及時糾正。資料整理7.2.1 糾正。7.2.2 Q

灌—t

S

升—t

升程關系曲線（Q

灌—f（S

升））等曲線圖，并依據(jù)回灌量—升程關系，確定曲線類型，可采用內(nèi)插法（外推法）計算回灌水位距地面

10m

時的回灌量，作為最大穩(wěn)定回灌量。用外推法計算時，外推的升程值不宜超過最大升程值的

1/3，且不大于

。8 熱儲層水文地質(zhì)參數(shù)計算熱儲層水文地質(zhì)參數(shù)可利用降壓試驗數(shù)據(jù)通過計算求取，具體方法參照附錄A。9 單井地熱流體可開采量計算計算原則9.1.1計算深度下限一般為

4000

m，計算單井利用熱儲層熱儲的地熱流體可開采量，并估算未利用熱儲的地熱資源儲量。若僅對主要利用熱儲層的地熱資源進行計算，其計算深度下限為主要利用熱儲層的底界。9.1.2 熱儲層頂?shù)装迓裆?、水位埋深均以自然地面算起?.1.3 儲層間均有穩(wěn)定的隔水層，垂向上無明顯的水力聯(lián)系。9.1.4交換。9.1.5 地熱資源開采年限按

100

年計算。9.1.6 計算范圍根據(jù)行政主管部門批準的礦業(yè)權范圍確定。πM

………（2）DB

13/T

2554—2022πM

………（2）計算方法不考慮回灌條件下地熱流體可開采量，可采用降壓試驗法、可采系數(shù)法、最大降深法、統(tǒng)計分析法和類比法進行計算；考慮回灌條件下地熱流體可開采量，可采用回收率法、解析法和數(shù)值模型法進行計算。計算方法參見附錄B。10 采灌井距計算回灌井與開采井的距離主要取決于冷熱水的混合峰面自回灌井向開采井的運移時間和速度，概化研究區(qū)內(nèi)地熱地質(zhì)條件后，采灌井距計算公式為：D=√

3QhtfwCw+(1?φ)ρrCwCw+(1?φ)ρrCr

………（3）

ρwCwQh——回灌量（m

/aQh——回灌量（m

/a），取開采期平均回灌水量；ρw——地熱流體的密度（kg/m

）；ρr——熱儲巖石的密度（kg/m

）；LI

=

[Cl]+[SO4]D——回灌井與開采井的最小間距（m）；3t——冷熱水的混合峰面到達開采井的時間，取100年，若利用方向已確定為建筑物冬季供暖，則每年開采（回灌）時間為120天；M——熱儲層有效厚度（m）；33Cw——地熱流體的比熱（kJ/kg·℃）；Cr——熱儲巖石的比熱（kJ/kg·℃）；φ——熱儲巖石空隙率，無量綱。11 地熱流體質(zhì)量評價用途評價11.1.1 地熱流體可作為理療熱礦泉水的，按照

E

對其屬于何種類型的理療熱礦泉水做出評價。11.1.2 地熱流體符合飲用天然礦泉水界限指標及限量指標的，按照

8537

對其是否適用于生活飲用水做出評價。11.1.3 地熱流體可作為生活飲用水源的，按照

5749

對其是否適用于生活飲用水做出評價。11.1.4 地熱流體用于農(nóng)田灌溉的，按照

GB

5084

對其是否適用于農(nóng)業(yè)灌溉用水做出評價。11.1.5 地熱流體用于水產(chǎn)養(yǎng)殖的，按照

GB

11607

對其是否符合水產(chǎn)養(yǎng)殖做出評價。腐蝕性評價11.2.1 對氯離子含量高（≥25%摩爾當量）的地熱流體，宜采用拉申指數(shù)進行評價。計算公式：[ALK]

…………（4）式中：腐蝕系數(shù)

Kk＜0，并且

Kk腐蝕系數(shù)

Kk＜0，并且

Kk

＞0，稱為半腐蝕性水；腐蝕系數(shù)

Kk＜0，并且

Kk

＜0，稱為非腐蝕性水。LI——拉申指數(shù)（無量綱）；[Cl]——氯化物濃度；[SO4]——硫酸鹽濃度；[ALK]——總堿度。以上三項均以等當量的3計，單位為毫克每升（mg/L）表示。當LI≤0.5時，可能結(jié)垢，沒有腐蝕性；0.5＜≤時，有輕微腐蝕性；3.0＜≤10.0時，有中等腐蝕性；LI＞10.0時，有強腐蝕性。11.2.2 25%數(shù)來衡量。計算公式：對堿性水：K=1.008(rMg-rHCO)………(5)對酸性水：K=1.008(rH+rAl+r+rMg-rHCO-rCO)

…………(6)式中：Kk——腐蝕系數(shù)；r——離子含量的每升毫克當量（毫摩爾）數(shù)。判別標準：腐蝕系數(shù)

Kk＞0，稱為腐蝕性水；2+2+結(jié)垢評價11.3.1 地熱流體中的二氧化硅、鈣和鐵等組分因溫度變化而結(jié)垢，可參照工業(yè)上用鍋垢總量

H0來評價其的結(jié)垢性：計算公式：H=S+C+36r+17rAl+20rMg+59rCa

……(7)式中：H0——鍋垢總量（mg/LS——地熱流體中的懸浮物含量（mg/L）；C——膠體含量C=SiO2+Fe2O3+Al2O3（mg/L判別標準：H0＜為鍋垢很少的水；125≤H0≤為鍋垢少的水；250＜H0≤為鍋垢多的水；H0＞為鍋垢很多的水。11.3.2 硬垢評價計算公式：Kn=Hn/H………………Hn=SiO2+20r

Mg

Hn=SiO2+20r

Mg

（r

Cl

+r

SO4

-r

Na

-r

K

式中：Kn——硬垢系數(shù)（無量綱）；2+ - 2- + +H0——鍋垢總重量（mg/L）；SiO2——二氧化硅的含量（mg/L）；判別標準：Kn＜0.25為具有軟沉淀物的水；0.25≤Kn≤0.5為具有中等沉淀物的水；Kn＞為具有硬沉淀物的水。11.3.3起泡評價計算公式：rNa+78rk………式中：F——起泡系數(shù)（mmol/L判別標準：F＜60為不起泡的水；60≤F≤200為半起泡的水；F＞200為起泡的水。12 報告編制地熱資源勘查評價報告編寫提綱參見附錄C。Q——單井涌水量（m

/dT——導水系數(shù)（m

Sw?S1

……………(A.4)DB

13/T

Q——單井涌水量（m

/dT——導水系數(shù)（m

Sw?S1

……………(A.4)

附 錄A（資料性）水文地質(zhì)參數(shù)計算方法A.1單井降壓試驗求參方法公式及奚哈特影響半徑經(jīng)驗公式，采用疊代法求取熱儲滲透系數(shù)、影響半徑和導水系數(shù)。用疊代法求取熱儲滲透系數(shù)、影響半徑和導水系數(shù)?！?A.1)

w√K(A.2)(A.3)式中：K——熱儲層平均滲透系數(shù)（m/d）；3M——熱儲層厚度（m）；R——影響半徑（mSw——抽水井穩(wěn)定水位降深（m）；rw——抽水井利用熱儲層段井徑（m）；2A.2 多井降壓試驗求參方法A.2.1 公式如下。

Sw

lgr-S1lgrw

M(S

r

……………(A.5)w?S1)

rwQ——單井涌水量（m

Q——單井涌水量（m

/dK——熱儲層平均滲透系數(shù)（m/d）；R——影響半徑（mS1——觀測井穩(wěn)定水位降深（m）；r——觀測井與抽水井距離（mSw——抽水井穩(wěn)定水位降深（m）；M——熱儲層厚度（m）；3rw——抽水井利用熱儲層段井徑（m）。A.2.2 當帶有兩個觀測井時，影響半徑和滲透系數(shù)的計算公式如下。DB

13/T

2554—2022S1?S2

…………………（）lgR=

S1S1?S2

…………………（）M(S1?S2)

M(S1?S2)

lgr1

…………………（A.7）

r2Q——單井涌水量（m

/d通過繪制W（us—Q——單井涌水量（m

/d通過繪制W（us—

曲線或s—tTheis配線法計算相sM

W(u)…………(A.8)μ

=

4t

u………………(A.9)μ

…………………(A.10)

4at……………（A.11）Q——單井涌水量（m

/dμ

——含水層的彈性釋水系數(shù)，無量綱；a——含水層的導壓系數(shù)（m

/dT——導水系數(shù)（m

當降壓試驗時間較長，

/(4at)＜0.01時，可采用Jacob公式計算參數(shù)。K——熱儲層平均滲透系數(shù)（m/d）；R——影響半徑（mM——熱儲層厚度（m）；3S1——近觀測井穩(wěn)定水位降深（mS2——遠觀測井穩(wěn)定水位降深（mr1——近觀測井與抽水井距離（mr2——遠觀測井與抽水井距離（mA.3 非穩(wěn)定流降壓試驗求參方法A.3.1 Theis

配線法2關參數(shù)，計算公式如下：K=

0.08Q* r2

1a=

Tr2式中：K——熱儲層平均滲透系數(shù)（m/d）；3W（u）——井函數(shù)；s——抽水任一時刻的水位降深（m*2t——抽水開始到計算時的延續(xù)時間（dr——觀測孔與抽水孔距離（m2A.3.2 Jacob直線圖解法2DB

13/T

2554—2022………Q——單井涌水量（m

/dQ——單井涌水量（m

/dT——導水系數(shù)（m

μ

——含水層的彈性釋水系數(shù)，無量綱。s——抽水任一時刻的水位降深（m32r——觀測孔與抽水孔距離（m*井的可開采量。單井產(chǎn)量小于

/d·m時可按水位降深時的涌水量作為可開采量。Qa——勘查區(qū)塊地熱流體可開采量（m

/a）；Qd——單井地熱流體可開采量（m

/a），利用B.1.1降壓試驗法計算確定；A

——勘查區(qū)塊區(qū)面積（m

）；井的可開采量。單井產(chǎn)量小于

/d·m時可按水位降深時的涌水量作為可開采量。Qa——勘查區(qū)塊地熱流體可開采量（m

/a）；Qd——單井地熱流體可開采量（m

/a），利用B.1.1降壓試驗法計算確定；A

——勘查區(qū)塊區(qū)面積（m

）；QWS——地熱流體儲存量（m

）；V——熱儲體積（m

）；A——計算區(qū)面積（m

QWK——地熱流體可開采量（m

/a）；R=√????

附 錄B（資料性）地熱流體可開采量計算方法B.1 不考慮回灌條件下地熱流體可開采量計算B.1.1降壓試驗法根據(jù)三次降深降壓試驗擬合的Q-f(S)時的單井涌水量作為地熱3B.1.2 平均布井法對于地熱勘查區(qū)塊，其地熱流體可開采量為單井地熱流體可開采量與可布井數(shù)的乘積。Qd2

a

Qd2

0.15????

……………(B.2)式中：332R

——單井權益保護半徑（mM——熱儲層厚度（m）；f

——水比熱與熱儲巖石比熱的比值B.1.3可采系數(shù)法對于地熱遠景區(qū)采用可采系數(shù)法計算地熱流體可開采量，可采系數(shù)的大小，取決于熱儲巖性、孔隙裂隙發(fā)育情況以及補給情況，有補給情況下取大值，無補給情況下取小值。Qws

=

φV+S(h?H)A…………………(B.3)Qwk

=

Qws

·X……………(B.4)式中:3熱儲巖石空隙率；3彈性釋水系數(shù)地熱井靜水位標高（m熱儲頂面標高（m23X3～（100a5%（100a），裂隙型層狀熱儲取值為1～2%（100a10Qwk——地熱流體可開采量（m

/a）；Qwd——單井地熱流體可開采量（m

/a），為單井最大回灌量或滿足生產(chǎn)條件下的單井開采量；T——導水系數(shù)（mQwk——地熱流體可開采量（m

/a）；Qwd——單井地熱流體可開采量（m

/a），為單井最大回灌量或滿足生產(chǎn)條件下的單井開采量；T——導水系數(shù)（m

μ

——含水層的彈性釋水系數(shù)，無量綱；Qk——地熱流體可開采量（m

ρw——地熱流體的密度（kg/m

）；B.1.4 最大降深法自評價基準年開始100年內(nèi)，計算區(qū)中心水位降深與單井開采附加水位降深之和不大于100m時，求得的最大開采量為計算區(qū)地熱流體可開采量。Qws

=

φV+S(h?H)A…………………(B.3)Qwk

=

Qws

·X……………(B.4)式中:332Sk——計算區(qū)中心水位降深（m）；t——開采時間（a*Rk——開采區(qū)半徑（mSd——單井附加水位降深（mRd——單井控制半徑（m），為開采條件下計算的影響半徑；r——降壓井半徑（m）。B.1.5 統(tǒng)計分析法對具有多年動態(tài)監(jiān)測資料的計算區(qū)，可用統(tǒng)計分析法建立的統(tǒng)計模型預測計算區(qū)在定（變）量回歸分析、時間序列分析等方法。宜采用水位降低值和累計開采量之間建立的相關統(tǒng)計模型對計算5過實際監(jiān)測資料的時間段長度。B.1.6 類比法利用已知地熱田的地熱流體可開采量推算地熱地質(zhì)條件相似地熱田的地熱流體可開采量，或者用同一地熱田內(nèi)已知地熱流體可開采量的部分來推算其他部分的地熱流體可開采量。類比法應是在地熱的儲藏、分布條件相似的兩者之間進行，否則類比的結(jié)果與實際情況可能會存在很大的差異。B.2 考慮回灌條件下地熱流體可開采量計算B.2.1 回收率法100可開采量。Q·QC（T）………(B.7)式中：3RE——回收率（%），一般取值；QR——地熱資源儲存熱量（J3Cw——地熱流體的比熱（kJ/kg·℃）；Tr——回灌前熱儲溫度（℃）；T0——恒溫層溫度（℃）。B.2.2 解析法11ρeCe

……………………(B.9)Qp

………Tr?T0

…………………(B.13)Qa——回灌條件下采灌對井允許開采量（m

/d）；ρeCe

……………………(B.9)Qp

………Tr?T0

…………………(B.13)Qa——回灌條件下采灌對井允許開采量（m

/d）；ρw——水的密度（kg/m

ρr——熱儲巖石的密度（kg/m

）；Qh——回灌量（m

/d）；Qp——開采量（m

/d）；R

=

√(1?????)0.15??????……(B.15)對于采灌對井，取以下三個約束條件的最小值作為采灌對井地熱流體可開采量。①在滿足回灌條件下開采100年不會產(chǎn)生熱突破；②開采出的熱量不超過熱儲層總熱量的15%；③以回灌試驗取得的最大穩(wěn)定回灌量。對于采灌對井，回灌條件下不產(chǎn)生熱突破時地熱流體可開采量計算公式為：21

a

πR3tf21

f=

ρwCwρeCe

=

ρwCw

+(1?)ρrCr………………(B.10)開采出的熱量占熱儲層總熱量的比例計算公式為：………（B.11）α=

Qhβ=

Th?T0式中:3R1——采灌井距（m）；M——熱儲層厚度（m）；t——熱突破時間（d），取36500d（若已確定利用方向為建筑物冬季供暖，則取12000d）；3Cw——水的比熱（kJ/kg·℃）；3Cr——熱儲巖石的比熱（kJ/kg·℃）；——熱儲巖石空隙率；K——開采出的熱量占熱儲層總熱量的比例；33Th——回灌溫度