地?zé)豳Y源利用的開發(fā)效應(yīng)和對策

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1、地?zé)豳Y源利用的開發(fā)效應(yīng)和對策［摘要］地?zé)豳Y源作為一種綠色能源，儲量豐富，可為人類提供足夠的熱量進(jìn)行發(fā)電和非電利用。但是隨著地?zé)豳Y源不斷開采利用，熱儲質(zhì)量的抽取量與補給量逆差不斷增大，熱儲質(zhì)量的虧損不可避免，熱m的性狀、地?zé)崃餍莸奈锢?、化學(xué)條件以及周圍環(huán)境都會發(fā)生變化。地?zé)醿展嗪偷責(zé)釤岜眉夹g(shù)是冃前行之有效的避免或減緩地?zé)崽镩_發(fā)效應(yīng)的有效措施。［關(guān)鍵詞］地?zé)崽?；開發(fā)效應(yīng)；対策［中圖分類號］P641.7［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］A能源是人類社會存在與發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。過去200多年，建立在煤炭、石油、天然氣等化石燃料基礎(chǔ)上的能源體系極大地推動了人類社會的發(fā)展。然而，人們在

2、物質(zhì)生活和精神生活不斷提高的同時，也越來越體會到大規(guī)模使用化石燃料所帶來的嚴(yán)重后果o資源日益枯竭,環(huán)境不斷惡化，還誘發(fā)了不少國與國Z間、地區(qū)Z間的政治經(jīng)濟糾紛、沖突和戰(zhàn)爭。因此,人類必須尋求一種新的清潔、安全、可靠的可持續(xù)能源。地球內(nèi)部蘊藏著巨大的自然能源一一地?zé)崮?，地?zé)崮苁且环N相對清潔的、壞境友好的綠色能源，其資源具有多功能性。一是把地?zé)徂D(zhuǎn)變成電能;二是中低溫地?zé)豳Y源可直接向生產(chǎn)工藝過程供熱；三是向生活設(shè)施供熱；四是農(nóng)業(yè)用熱，如土壤加溫、果實催熟；五是提取其中的礦物原料；六是醫(yī)療保健，等等。1地?zé)崂脮a(chǎn)生哪些主要開發(fā)效應(yīng)地球是個大熱庫，地?zé)豳Y源由于

3、有這一熱庫強勁熱能的支撐，其資源可為人類提供足夠的熱量進(jìn)行發(fā)電和非電利用。眾所周知，由于地下熱儲質(zhì)量的不斷抽取，其動態(tài)變化也一刻未停。隨著熱儲質(zhì)量的抽取量與補給量逆差的增人，熱儲質(zhì)量的虧損不可避免。熱田的性狀、地?zé)崃黧w的物理、化學(xué)條件以及自然環(huán)境等對熱田開發(fā)利用過程中導(dǎo)致質(zhì)量虧損所發(fā)生的種種反應(yīng)，統(tǒng)稱地?zé)岢龅拈_發(fā)效應(yīng)。在開發(fā)過程中，必然造成地?zé)嵯到y(tǒng)壓力和流體流量下降，其下降的幅度取決于地下補給速率，而補給速率又是系統(tǒng)滲透性能的函數(shù)。壓力下降必然伴隨同一層位溫度的下降，雖然溫度下降趨勢和幅度不如壓力衰減那么明顯。熱儲質(zhì)量過量開采，還會導(dǎo)致熱m壓力衰減和地

4、面的沉降。開采過程中熱儲質(zhì)量的動態(tài)變化是不均勻的，因此地面的形變也是不均勻的，這一不均勻的形變導(dǎo)致熱儲上覆地層遭受破壞,可能導(dǎo)致熱儲蓋層的破裂、局部塌陷或地表熱泄漏，甚至產(chǎn)牛水熱爆炸等現(xiàn)象，并將危及地面建筑群和電站的安全。下面以西藏羊八井熱田在開發(fā)利用過程中所出現(xiàn)的開發(fā)效應(yīng)為例，探尋這一問題。羊八井地?zé)岢鍪俏覈ㄒ痪哂幸欢ㄒ?guī)模的地?zé)犭娬舅诘?。熱田的淺層熱儲平均溫度為151°C,最高達(dá)172°C,總裝機25MW。［1］隨著地?zé)岚l(fā)電量的逐年增加，熱儲質(zhì)量虧損和地面形變等開發(fā)效應(yīng)越來越明顯。探索和研究開發(fā)效應(yīng)的發(fā)生和發(fā)展，對保證熱田正常開采與電廠的正常運行

5、十分重要。1.1淺層熱儲羊八井目前發(fā)電所用地?zé)崃黧w是盆地基底之上第四紀(jì)覆蓋層中的熱水儲集層，第四紀(jì)地層的最大厚度只有312米，一般地?zé)嵘a(chǎn)井的深度僅有幾十米至三百米。過淺的開采層易受地表水干擾；過薄的松散蓋層，在開發(fā)過程屮容易發(fā)生事故。由于流體的持續(xù)抽取，造成地下熱水水位下降,形成天然擴容空間，致使擴容空間的蒸汽壓力超過上覆薄層壓力，從而形成誘發(fā)水熱爆炸的可能。淺層熱儲的開采，易受地表和淺層地下冷水的干擾，不僅影響發(fā)電效率，而口也是導(dǎo)致地表變遷的直接原因。1.2質(zhì)量虧損熱出自發(fā)電以來究竟消耗了多少地下流體，目前通過流體參數(shù)與發(fā)電總量間的換算，得出的抽取

6、量大于35000萬噸。參數(shù)的遞減，流體消耗量也隨Z增大。羊八井地區(qū)屬半十旱大陸性氣候，年降水量小，蒸發(fā)量大,水的來源不豐富。即使熱田深部有足夠熱能補給，水的補給條件差，遠(yuǎn)不能滿足發(fā)電需要。由于熱田的補給條件差，質(zhì)量虧損大幅度上升，在沒有進(jìn)行牛產(chǎn)回灌的情況下，流體消失，首先影響淺層熱儲及周圍地區(qū)水力平衡和壓力的分配，出現(xiàn)壓力衰減，同時導(dǎo)致潛水面下降以及蓋層含水量的減少，引起局部重力異常，出現(xiàn)地面沉降。而地面以上的地?zé)犸@示，也必然隨著流體的虧損而消失。1.3大氣污染地?zé)崃黧w中含有各種成分的氣體，主要為二氧化氮、二氧化碳、硫化氫以及少量的甲烷、汞、鐳、硼等，

7、其含量取決于各個熱田的地質(zhì)條件。流體中同樣也含有不同類型的化學(xué)組分。一般來講，如果廢氣排放的高度高出附近建筑群體的高度，則因廢氣濃度小，大氣污染將不會成為嚴(yán)重的問題。但是必須小心避免從蒸汽系統(tǒng)或熱水系統(tǒng)漏泄出來的氣體發(fā)生危險性聚積所釀成的危害。1.4熱污染西藏羊八井地?zé)岚l(fā)電的尾水，水溫在沸點85°C?86°C,每天至少冇4萬?5萬噸全部排放到藏布曲河，開發(fā)初期還能見到有燙死的魚浮在河面，現(xiàn)階段河的下游，魚兒早已無影無蹤。山于熱叩的開發(fā)，鉆井工程縱橫交錯鋪設(shè)的管道，生產(chǎn)過程中高溫蒸汽的排放，草甸生態(tài)環(huán)境受到破壞,使草甸植被受損、死亡，草場退化，草地荒漠化

8、。藏身在草甸中的兔類等野牛動物也早已跑得無影無蹤。1.5化學(xué)污染西藏羊八井地?zé)岚l(fā)電的尾水排放，