一般说来,深度每增加100m,地球的温度就增加3℃左右。这意味着地下2km深处的地球温度约70℃；深度为3km时,温度将增加到100℃,依此类推。然而在某些地区,地壳构造活动可使热岩或熔岩到达地球表面,从而在技术可以达到的深度上形成许多个温度较高的地热资源储存区。要提取和实际应用这些热能,需要有一个载体把这些热能输送到热能提取系统。这个载体就是在渗透性构造内形成热含水层的地热流。这些含水层或储热层便称为地热液田。热液源在全球分布很广,但却很不均匀。高温地热田位于地质活动带内,常表现为地震、活火山、热泉、喷泉和喷气等现象。地热带的分布与地球大构造板块或地壳板块的边缘有关,主要位于新的火山活动区或地壳已经变薄的地区。
7.4.1.1 类型分类
地质学上常把地热资源分为蒸汽型、热水型、地压型、干热岩型和岩浆型五类。还有另一种分类方法,就是把蒸汽型和热水型合在一起统称为热液。
1.蒸汽型
蒸汽型地热田是最理想的地热资源,它是指以温度较高的饱和蒸汽或过热蒸汽形式存在的地下储热。形成这种地热田要有特殊的地质结构,即储热流体上部被大片蒸汽覆盖,而蒸汽又被不透水的岩层封闭包围。这种地热资源最容易开发,可直接送入汽轮机组发电,腐蚀较轻。可惜蒸汽型地热田因很少,仅占已探明地热资源的0.5%,而且地区局限性大,到目前为止只发现两处具有一定规模的高质量饱和热蒸汽储藏处,一处位于意大利的拉德雷罗,另一处位于美国的盖瑟尔斯地热田。
2.热水型
热水型是指以热水形式存在的地热田,通常既包括温度低于当地气压下饱和温度的热水和温度高于沸点的有压力的热水,又包括湿蒸汽。这类资源分布广,储量丰富,温度范围很大。90℃以下称为低温热水田,90～150℃称为中温热水田,150℃以上称为高温热水田。中、低温热水田分布广,储量大,我国已发现的地热田大多属这种类型。
3.地压型
这是目前尚未被人们充分认识的一种地热资源。它以高压高盐分热水的形式储存于地表以下2～3km的深部沉积盆地中,并被不透水的页岩所封闭,可以形成长1000km、宽几百千米的巨大的热水体。地压水除了高压(可达几十兆帕)、高温(温度在150～260℃范围内)外,还溶有大量的甲烷等碳氢化合物。所以,地压型资源中的能量,实际上是由机械能(高压)、热能(高温)和化学能(天然气)三部分组成。由于沉积物的不断形成和下沉,地层受到的压力会越来越大。地压型常与石油资源有关。地压水中溶有甲烷等碳氢化合物,形成有价值的副产品。
4.干热岩型
干热岩是指地层深处普遍存在的没有水或蒸汽的热岩石,其温度范围很广,温度在150～650℃之间。干热岩的储量十分丰富,比蒸汽、热水和地压型资源大得多。目前大多数国家把这种资源作为地热开发的重点研究目标。不过从现阶段来说,干热岩型资源是专指埋深较浅、温度较高的有经济开发价值的热岩。提取干热岩中的热量需要有特殊的办法,技术难度大。干热岩体开采技术的基本概念是形成人造地热田,亦即开凿通入温度高、渗透性低的岩层中的深井(4～5km),然后利用液压和爆破碎裂法形成一个大的热交换系统。这样,注水井和采水井便通过人造地热田连接成一个循环回路,水便通过破裂系统进行循环。
5.岩浆型(www.xing528.com)
岩浆型是指蕴藏在地层更深处处于动弹性状态或完全熔融状态的高温熔岩,温度高达600～1500℃。在一些多火山地区,这类资源可以在地表以下较浅的地层中找到,但多数则是深埋在目前钻探还比较困难的地层中。火山喷发时常把这种岩浆带至地面。岩浆型资源据估计约占已探明地热资源的40%左右。在各种地热资源中,从岩浆中提取能量是最困难的。岩浆的储藏深度为3～10km。
上述5类地热资源中,目前应用最广的是热水型和蒸汽型,干热岩型和地压型两大类尚处于试验阶段,开发利用很少。仅按目前可供开采的地下3km范围内的地热资源来计算,就相当于2.9Tt煤炭燃烧所发出的热量。虽然至今尚难准确计算地热资源的储量,但它仍是地球上能源资源的重要组成部分。据估计,能量最大的为干热岩地热,其次是地压地热和煤炭,再次为热水型地热,最后才是石油和天然气。可见地热作为能源将会对人类的生活起着重要的作用。随着科学技术的不断发展,地热能的开发深度还会逐渐增加,为人类提供的热量将会更大。表7.2为各类地热资源开发技术概况。
表7.2 各类地热资源开发技术概况
我国处于全球欧亚板块的东南边缘,在东部和南部分别与太平洋板块和印度洋板块连接,是地热资源较丰富的国家之一。两个高温地带或温泉密布地带就分别位于上述两个板块边缘的碰撞带上,而中、低温泉密布带则多集中于板块内的区域构造边界的断层带上。西藏的地热资源最为丰富；云南的地热点最多,已知的就达706处。在常规能源比较缺乏的福建省,已探明的地热能达3.34×1020 J,相当于1.17×1010 t标准煤。
7.4.1.2 温度分级与规模分类
根据《地热勘察国家标准》(GB 11615—89)规定,地热资源按温度分为高温、中温、低温三级,按地热田规模分为大、中、小三类(表7.3和表7.4)。地热资源的开发潜力主要体现在具体的地热田规模的大小。
表7.3 地热资源温度分级表
表7.4 地热资源规模分类表
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