地热能与地热资源利用作业指导书

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地热能与地热资源利用作业指导书
第 1 章 地热能与地热资源概述................................................................................................... 4
1 地热能基本概念............................................................................................................. 4
2 地热资源的分布与分类................................................................................................. 4
3 地热资源的利用现状与发展前景................................................................................. 4
第 2 章 地热能的形成与储存....................................................................................................... 5
1 地热能的来源................................................................................................................ 5
2 地热能的储存与传输..................................................................................................... 5
3 地热能的释放与利用..................................................................................................... 5
第 3 章 地热资源勘探技术........................................................................................................... 6
1 地热地质调查................................................................................................................ 6
1.1 地质构造研究............................................................................................................. 6
1.2 地热显示调查............................................................................................................. 6
1.3 地热地质图编制......................................................................................................... 6
2 地球物理勘探方法......................................................................................................... 6
2.1 地震勘探.................................................................................................................... 6
2.2 重力勘探.................................................................................................................... 6
2.3 磁法勘探.................................................................................................................... 6
2.4 电法勘探.................................................................................................................... 6
3 钻探与测井技术............................................................................................................. 6
3.1 钻探工程.................................................................................................................... 7
3.2 测井技术.................................................................................................................... 7
3.3 地热参数测试............................................................................................................. 7
3.4 钻井液监测................................................................................................................ 7
第 4 章 地热资源评价方法........................................................................................................... 7
1 地热资源评价指标......................................................................................................... 7
1.1 地热流体指标............................................................................................................. 7
1.2 地质与地球物理指标................................................................................................. 7
1.3 经济技术指标............................................................................................................. 7
2 地热资源评价方法......................................................................................................... 8
2.1 地质调查法................................................................................................................ 8
2.2 地球物理勘探法......................................................................................................... 8
2.3 数学模拟法................................................................................................................ 8
2.4 地热资源评价指数法................................................................................................. 8
3 地热资源评价软件介绍................................................................................................. 8
3.1 GMS（Groundwater Modeling System）.................................................................. 8
3.2 Petrel........................................................................................................................ 8
3.3 COMSOL Multiphysics............................................................................................... 8
3.4 AQTESOLV.................................................................................................................... 8
第 5 章 地热能发电技术............................................................................................................... 9
1 干热岩地热发电............................................................................................................. 9

1.1 干热岩地热发电原理................................................................................................. 9
1.2 干热岩地热发电技术流程......................................................................................... 9
1.3 干热岩地热发电关键设备......................................................................................... 9
1.4 我国干热岩地热发电应用前景................................................................................. 9
2 湿蒸汽地热发电............................................................................................................. 9
2.1 湿蒸汽地热发电原理................................................................................................. 9
2.2 湿蒸汽地热发电系统组成......................................................................................... 9
2.3 湿蒸汽地热发电技术特点......................................................................................... 9
2.4 我国湿蒸汽地热发电发展状况................................................................................. 9
3 双循环地热发电............................................................................................................. 9
3.1 双循环地热发电原理................................................................................................. 9
3.2 双循环地热发电技术优势......................................................................................... 9
3.3 双循环地热发电关键技术......................................................................................... 9
3.4 双循环地热发电应用实例......................................................................................... 9
4 其他地热发电技术......................................................................................................... 9
4.1 增强型地热系统（EGS）........................................................................................... 9
4.2 地热热泵技术........................................................................................................... 10
4.3 其他新型地热发电技术概述................................................................................... 10
第 6 章 地热能直接利用............................................................................................................. 10
1 地热供暖与空调........................................................................................................... 10
1.1 技术原理.................................................................................................................. 10
1.2 系统设计.................................................................................................................. 10
1.3 运行与管理.............................................................................................................. 10
1.4 应用案例.................................................................................................................. 10
2 地热农业利用.............................................................................................................. 10
2.1 地热温室.................................................................................................................. 10
2.2 地热灌溉.................................................................................................................. 10
2.3 地热养殖.................................................................................................................. 10
2.4 发展现状.................................................................................................................. 10
3 地热医疗与旅游........................................................................................................... 10
3.1 资源类型.................................................................................................................. 10
3.2 利用方式.................................................................................................................. 10
3.3 发展前景.................................................................................................................. 10
3.4 我国实践.................................................................................................................. 10
4 地热工业利用.............................................................................................................. 10
4.1 地热干燥.................................................................................................................. 11
4.2 地热发电.................................................................................................................. 11
4.3 地热热泵.................................................................................................................. 11
4.4 发展趋势.................................................................................................................. 11
第 7 章 地热资源环境保护与可持续发展.................................................................................. 11
1 地热资源开发的环境影响........................................................................................... 11
1.1 地热资源开发对地下水环境的影响........................................................................ 11
1.2 地热资源开发对地表环境的影响........................................................................... 11
1.3 地热资源开发对大气环境的影响........................................................................... 11

2 环境保护措施.............................................................................................................. 11
2.1 地下水环境保护措施............................................................................................... 11
2.2 地表环境保护措施................................................................................................... 11
2.3 大气环境保护措施................................................................................................... 11
3 可持续发展策略........................................................................................................... 12
3.1 优化地热资源开发布局........................................................................................... 12
3.2 创新地热资源开发利用技术................................................................................... 12
3.3 完善政策法规体系................................................................................................... 12
3.4 提高公众环保意识................................................................................................... 12
3.5 推进国际合作与交流............................................................................................... 12
第 8 章 地热资源政策与法规..................................................................................................... 12
1 我国地热资源政策概述............................................................................................... 12
1.1 政策背景.................................................................................................................. 12
1.2 政策目标.................................................................................................................. 12
1.3 政策措施.................................................................................................................. 12
2 地热资源开发与管理法规........................................................................................... 13
2.1 法规体系.................................................................................................................. 13
2.2 开发利用许可........................................................................................................... 13
2.3 开发利用管理........................................................................................................... 13
3 地热资源政策与法规的国际经验............................................................................... 13
3.1 政策支持与激励机制............................................................................................... 13
3.2 法规体系与监管机制............................................................................................... 13
3.3 跨区域合作与信息共享........................................................................................... 13
第 9 章 地热资源市场分析与发展策略...................................................................................... 14
1 地热资源市场现状....................................................................................................... 14
1.1 市场规模.................................................................................................................. 14
1.2 行业竞争格局........................................................................................................... 14
1.3 产业链发展状况....................................................................................................... 14
2 地热资源市场发展趋势............................................................................................... 14
2.1 政策趋势.................................................................................................................. 14
2.2 技术趋势.................................................................................................................. 14
2.3 市场需求趋势........................................................................................................... 14
3 地热资源发展策略....................................................................................................... 14
3.1 企业发展策略........................................................................................................... 14
3.2 支持策略.................................................................................................................. 15
3.3 行业组织作用........................................................................................................... 15
第 10 章 地热资源利用案例分析............................................................................................... 15
1 国内地热资源利用案例............................................................................................. 15
1.1 案例一：西藏羊八井地热电站............................................................................... 15
1.2 案例二：云南腾冲地热温泉旅游........................................................................... 15
2 国外地热资源利用案例............................................................................................. 15
2.1 案例一：冰岛地热发电与供暖............................................................................... 15
2.2 案例二：美国加利福尼亚州地热发电................................................................... 15
3 地热资源利用创新实践与启示................................................................................. 15

10.3.1 创新实践：地热资源与新能源结合....................................................................... 16

10.3.2 启示：政策扶持与技术研发.................................................................................. 16

第 1 章地热能与地热资源概述

1.1 地热能基本概念

地热能是指地球内部热量的一种表现形式，主要来源于地球的原始热能、放

射性元素衰变产生的热能以及地球物质化学反应产生的热能。地热能作为一种清

洁、可再生的能源，具有广泛的应用前景。地热能的利用主要包括地热发电、地

热供暖、地热农业和地热医疗等方面。

1.2 地热资源的分布与分类

地热资源的分布具有一定的地域性和不均匀性，主要受地球构造、地质条件

地形地貌等因素影响。地热资源可以分为高温地热资源、中低温地热资源和浅层

地热资源。

（1）高温地热资源：主要分布在板块边缘、火山地区和地壳薄弱地带，温

度一般大于150℃，可用于地热发电。

（2）中低温地热资源：分布较广泛，温度在 40150℃之间，适用于地热供

暖、温室种植和温泉旅游等领域。

（3）浅层地热资源：温度低于 40℃，广泛存在于地表以下几米至几十米

的土壤和岩石中，适用于地热空调和地源热泵等。

1.3 地热资源的利用现状与发展前景

能源需求的不断增长和环境保护意识的加强，地热资源的利用受到了世界

各国的关注。目前地热资源的利用现状如下：

（1）地热发电：全球地热发电总装机容量已达到 12 吉瓦，主要分布在冰

岛、美国、菲律宾等国家。

（2）地热供暖：我国、土耳其、波兰等国家和地区已广泛开展地热供暖项

目，取得了良好的社会、经济和环境效益。

（3）地热农业：地热资源在温室种植、水产养殖等领域具有独特优势，可

提高农产品产量和品质。

（4）地热医疗：地热温泉富含矿物质，对皮肤病、关节炎等疾病具有较好

的疗效。

未来，地热勘探技术的进步和开发利用成本的降低，地热资源在能源、环保

医疗等领域的应用将更加广泛。地热能源作为一种可持续发展的清洁能源，具有

巨大的发展潜力和市场前景。

第 2 章地热能的形成与储存

2.1 地热能的来源

地热能来源于地球内部的热能。地球自形成以来，经历了放射性元素衰变、

地壳运动、岩浆活动等一系列过程，使得地球内部积累了大量的热能。地热能主

要来源于地球的熔融岩浆、放射性元素衰变产生的热能以及地壳运动产生的热能

2.2 地热能的储存与传输

地热能主要储存在地球的岩石、岩浆和地下水中。岩石和岩浆作为热能的载

体，通过热传导、对流和辐射等方式将热能传输至地表。地下水在渗透过程中，

吸收了地下岩石的热能，形成地热流体，将地热能传输至地表。

地热能的储存与传输具有以下特点：

（1）地热能分布广泛，但地热资源品位差异较大；

（2）地热能传输速度较慢，热量损失较小；

（3）地热能储存密度较高，具有较高的开发利用价值。

2.3 地热能的释放与利用

地热能的释放与利用主要有以下几种形式：

（1）直接利用：通过地热流体为居民供暖、制冷、提供生活热水以及用于

农业、渔业等领域。直接利用地热能具有环保、节能、经济效益显著等优点。

（2）地热发电：地热发电是地热能利用的高级形式，通过地热蒸汽或热水

驱动涡轮发电机发电。地热发电具有清洁、稳定、运行成本低等优点。

（3）地热干燥：利用地热能为农产品、中药材等提供干燥处理，提高产品

质量和附加值。

（4）地热疗养：利用地热温泉进行疗养、休闲和旅游，促进地方经济发展。

（5）地热农业：利用地热能为温室供暖，发展反季节种植、养殖等产业，

提高农业产值。

（6）地热制冷：利用地热能为建筑物提供制冷服务，降低空调能耗。

我国地热资源丰富，地热能的合理开发和利用，对于优化能源结构、保护生

态环境、促进可持续发展具有重要意义。

第 3 章地热资源勘探技术

3.1 地热地质调查

地热资源的勘探与开发，首先依赖于详细的地热地质调查。该调查主要包括

以下内容：

3.1.1 地质构造研究

对目标区域的地质构造进行研究，包括地层、岩性、断层、褶皱等地质体的

分布和性质，以了解地热系统的结构特征。

3.1.2 地热显示调查

调查地热显示现象，如温泉、喷气孔、热泉等，测定其温度、流量、化学成分

等参数，为评价地热资源提供基础数据。

3.1.3 地热地质图编制

根据地热地质调查成果，编制地热地质图，明确地热田的分布范围、地热流

体运移路径及地热异常区。

3.2 地球物理勘探方法

地球物理勘探方法在寻找地热资源方面具有重要作用，主要包括以下几种：

3.2.1 地震勘探

利用地震波在地下介质中的传播特性，获取地下的速度结构，从而推断地

热资源的分布。

3.2.2 重力勘探

通过测量地热异常区的重力场变化，分析地下密度分布，为地热勘探提供

依据。

3.2.3 磁法勘探

测量地热异常区的地磁场变化，分析地下磁性体的分布，为地热勘探提供

信息。

3.2.4 电法勘探

利用地下岩石的电阻率差异，研究地热异常区的电性特征，为地热资源勘

探提供依据。

3.3 钻探与测井技术

钻探与测井技术是地热资源勘探的关键环节，主要包括以下内容：

3.3.1 钻探工程

开展地热钻探工程，获取地下岩心，了解地热储层的分布、性质和温度，为

地热资源评价提供实物依据。

3.3.2 测井技术

利用测井仪器，对地热钻孔进行测量，获取地热储层的物性参数，如孔隙

度、渗透率、热导率等。

3.3.3 地热参数测试

对地热钻孔进行流体取样，测定其温度、流量、化学成分等参数，为地热资

源评价提供依据。

3.3.4 钻井液监测

在钻探过程中，对钻井液的性质进行监测，了解地层压力、温度等信息，为

安全钻探提供保障。

第 4 章地热资源评价方法

4.1 地热资源评价指标

地热资源的评价是对其进行合理开发与利用的基础，涉及多个方面的评价

指标。主要包括以下几方面：

4.1.1 地热流体指标

（1）温度：地热资源的核心评价指标，直接关系到其开发利用价值。

（2）产量：地热流体产量越高，资源潜力越大。

（3）化学成分：地热流体中各种化学组分的含量及其变化，对地热资源的

开发利用具有重要影响。

4.1.2 地质与地球物理指标

（1）地质构造：断裂带、褶皱带等地热构造是地热资源富集的重要条件。

（2）岩性：不同岩性的导热功能差异，影响地热资源的分布和传输。

（3）地球物理场：如重力、磁法、电法等地球物理勘探方法，为地热资源

评价提供重要信息。

4.1.3 经济技术指标

（1）开发成本：包括钻井、地面设施建设、运行维护等成本。

（2）经济效益：地热资源的开发利用所能带来的直接和间接经济效益。

（3）技术可行性：现有技术水平对地热资源开发利用的限制。

4.2 地热资源评价方法

地热资源评价方法主要包括以下几种：

4.2.1 地质调查法

通过对研究区的地质构造、岩性、地热流体特征等进行调查，分析地热资源

的成因、分布规律及潜力。

4.2.2 地球物理勘探法

利用重力、磁法、电法、地震等地球物理勘探方法，获取地下结构、岩性、地

热流体分布等信息。

4.2.3 数学模拟法

通过建立地热流动、传热等数学模型，对地热资源进行模拟预测。

4.2.4 地热资源评价指数法

结合地热资源评价指标，采用指数法对地热资源进行综合评价。

4.3 地热资源评价软件介绍

地热资源评价软件是实现地热资源评价的重要工具，以下为几种常用的地

热资源评价软件：

4.3.1 GMS（Groundwater Modeling System）

GMS 是一款地下水与地热资源模拟软件，具有强大的数据处理、模型构建和

可视化功能。

4.3.2 Petrel

Petrel 是一款集成地质、地球物理解释与建模的软件，可用于地热资源评

价。

4.3.3 COMSOL Multiphysics

COMSOL Multiphysics 是一款多物理场仿真软件，可用于地热流动、传热等

问题的模拟分析。

4.3.4 AQTESOLV

AQTESOLV 是一款专门用于地热资源评价的软件，具有参数估计、敏感性分

析等功能。

第 5 章地热能发电技术

5.1 干热岩地热发电

干热岩地热发电技术是基于利用地下高温岩石的热能进行发电的一种方式。

该技术通过人工压裂岩石，注入冷水使其循环，从而获取高温岩石的热量。本章

将详细介绍干热岩地热发电的原理、技术流程、关键设备以及在我国的应用前景

5.1.1 干热岩地热发电原理

5.1.2 干热岩地热发电技术流程

5.1.3 干热岩地热发电关键设备

5.1.4 我国干热岩地热发电应用前景

5.2 湿蒸汽地热发电

湿蒸汽地热发电是利用地热蒸汽带动的涡轮机发电的一种技术。本章将阐述

湿蒸汽地热发电的原理、系统组成、技术特点及其在我国的发展状况。

5.2.1 湿蒸汽地热发电原理

5.2.2 湿蒸汽地热发电系统组成

5.2.3 湿蒸汽地热发电技术特点

5.2.4 我国湿蒸汽地热发电发展状况

5.3 双循环地热发电

双循环地热发电技术结合了干热岩和湿蒸汽地热发电的优点，具有更高的

发电效率和更广泛的应用范围。本章将介绍双循环地热发电的原理、技术优势、

关键技术和应用实例。

5.3.1 双循环地热发电原理

5.3.2 双循环地热发电技术优势

5.3.3 双循环地热发电关键技术

5.3.4 双循环地热发电应用实例

5.4 其他地热发电技术

除了上述三种地热发电技术，还有一些其他地热发电技术值得关注。这些技

术包括增强型地热系统（EGS）、地热热泵技术等。本章将简要介绍这些地热发

电技术的基本原理和应用。

5.4.1 增强型地热系统（EGS）

5.4.2 地热热泵技术

5.4.3 其他新型地热发电技术概述

第 6 章地热能直接利用

6.1 地热供暖与空调

地热供暖与空调是地热能直接利用的重要途径之一。该技术利用地热能提供

稳定、清洁、高效的供暖和制冷。地热供暖系统主要包括地热井、热交换器、输热

管道及末端设备等。本章将重点介绍地热供暖与空调的技术原理、系统设计、运

行管理及在我国的应用案例。

6.1.1 技术原理

6.1.2 系统设计

6.1.3 运行与管理

6.1.4 应用案例

6.2 地热农业利用

地热农业利用是指将地热能应用于农业生产，提高农作物产量和品质，降

低农业生产成本。地热农业利用主要包括地热温室、地热灌溉、地热养殖等方面。

本章将介绍地热农业利用的技术特点、应用领域及在我国的发展现状。

6.2.1 地热温室

6.2.2 地热灌溉

6.2.3 地热养殖

6.2.4 发展现状

6.3 地热医疗与旅游

地热医疗与旅游是将地热资源应用于医疗、保健、休闲和旅游等领域，具有

显著的经济、社会和环境效益。本章将介绍地热医疗与旅游的资源类型、利用方

式、发展前景及我国的相关实践。

6.3.1 资源类型

6.3.2 利用方式

6.3.3 发展前景

6.3.4 我国实践

6.4 地热工业利用

地热工业利用是指将地热能应用于工业生产，降低能源消耗和环境污染，

提高工业产品质量。地热工业利用包括地热干燥、地热发电、地热热泵等方面。本

章将探讨地热工业利用的技术特点、应用领域及在我国的发展趋势。

6.4.1 地热干燥

6.4.2 地热发电

6.4.3 地热热泵

6.4.4 发展趋势

第 7 章地热资源环境保护与可持续发展

7.1 地热资源开发的环境影响

7.1.1 地热资源开发对地下水环境的影响

地热资源开发过程中，钻井、抽水及回灌等活动可能对地下水环境产生一定

影响。本节将分析地热资源开发对地下水温度、水质、水位等方面的影响。

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地热能与地热资源利用作业指导书第1章地热能与地热资源概述...................................................................................................41.1地热能基本概念.............................................................................................................41.2地热资源的分布与分类..........................................

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