基于層次分析法的地熱資源評價體系研究
——以河北省曹妃甸地區中深層水熱型砂巖儲層為例

何東博，任路，，郝杰，劉小平，曹倩

（1.中國石油冀東油田公司，河北 唐山 063000；2.中國石油大學（北京）地球科學學院，北京 102249；3.中國石油勘探開發研究院，北京 100083）

地熱能是一種綠色可再生能源，大力開發利用地熱能，有利于實現化石能源低碳化[1-3]，對深入貫徹習近平生態文明思想，落實碳達峰、碳中和目標具有重要意義。2021 年國家能源局印發的《關于促進地熱能開發利用的若干意見》中指出，要根據資源情況和市場需求，在京津冀、山西、青海等區域穩妥推進中深層地熱能供暖，鼓勵各地開展地熱資源評估工作。

對于水熱型地熱系統而言，熱源、滲透性和流體是3 個必備因素[4]。目前的一系列水熱型地熱資源的勘查及評價規范[5-8]和國內外評價案例[9]，主要針對熱儲資源量、流體質量等方面的評價，缺乏地熱資源生成地質條件、地質背景等內容。影響地熱資源評價的因素較多，影響程度也不盡相同，但目前的評價方式未能體現出各因素影響程度的差異性。針對該問題，結合國內地熱資源發展利用需要，選擇中深層水熱型地熱資源作為評價對象，納入地熱地質條件，與地熱資源量和地熱流體質量共同構成評價體系，并選取其中的關鍵影響因素。通過層次分析法計算各因素在評價體系內所占權重，在地熱資源的預可行性、可行性勘查階段和開發階段為地熱資源利用的選區提供定量的分析結論。

1 分級系數

地熱資源評價的影響因素具有多樣性，為量化區分這種多樣性，在開始評價之前要先建立相應分級系數（表1）。分級的級差取決于分級數量，根據每個影響因素，具體評價內容設置評分級差，最小級差為0.1，最大級差為0.5。

2 評價體系內容

除了以往主要對地熱資源量和地熱流體質量的評價外，將地熱地質條件納入評價體系。地熱地質條件評價包括熱源、熱傳輸通道、蓋層和熱儲層4 個“地質要素”[10]，對應生熱系統（源）、運移系統（通）、保溫系統（蓋）、滲流系統（儲）[11]。

2.1 熱源

熱源是地熱田聚熱成藏的基礎條件，具體評價對象為地熱地質背景條件、基巖埋深、熱源類型3 個指標。

2.1.1 地質背景條件

地熱地質背景條件是判斷熱源優劣的先決因素，地熱系統因地質構造成因不同分為沉積盆地型地熱系統與隆起山地型地熱系統[12]。中國西南地區喜馬拉雅地熱帶和東部臺灣高溫地熱帶均屬于板塊邊緣的高溫對流型地熱系統[13-14]，而板塊內的其他地區則以中低溫地熱系統為主，包括沉積盆地中低溫傳導型地熱系統[15]，隆起山區中低溫對流型地熱系統[16]。

沉積盆地中，因地下構造的不同，凸起區的地溫梯度一般要高于凹陷區，例如渤海灣盆地內的高陽低凸起[17]、牛駝鎮凸起[18]等。中國東部擠壓背景下的隆起山區，多以溫泉出露為主，因蓋層缺乏等原因，地熱資源相對較差。

因此，地熱地質背景條件以板塊之間的接觸關系和運動方向為評價目標，分為擠壓背景板塊交界處、伸展背景盆內凸起、伸展背景盆內凹陷和擠壓背景板塊內部隆起。其中，擠壓背景板塊交界處的熱源最優，擠壓背景下板塊內部隆起最差。依次設置分級系數1.0、0.8、0.6、0.4，見表2 中評價指標分級標準。

表2 評價指標分級標準Table 2 Classification standard of evaluating indicator

2.1.2 基巖

通?；鶐r熱導率越高，基巖埋深越淺，對上部熱儲層加熱作用越明顯，地幔熱量傳導至熱儲層的過程中損耗就越小，熱儲層溫度相對較高[9]。例如高陽低凸起、牛駝鎮凸起以及黃驊坳陷內的馬頭營凸起，凸起區基巖埋深淺，且下部有太古界變質巖，溫度傳導能力強，從該地區已有地熱地質資料分析可知，地溫異常與基巖凸起呈正相關[19]。因此，該指標項采用0.2 的級差，將4 類深度由淺到深設置級差，如表2中基巖埋深分級標準。

2.1.3 熱源類型

地球形成過程中，重力位能轉化儲藏在核幔的熱和殼幔放射性同位素衰變產生的熱是地球內熱的起因[20]，除此之外，巖漿活動也是熱源的一種。研究表明，用于地熱應用的熱量約40%來自地核早期形成時的余熱，剩余60%的熱量來自長壽命放射性同位素。在中國存在典型的地熱異常高值區，如青海共和盆地、河北馬頭營地區。目前研究認為地殼花崗巖(地殼物質的部分熔融)放射性元素異常富集[21]、地幔熱[22]、深大斷裂導熱[23]是盆地地熱異常形成的三大主因（圖1）。因此，該指標項以是否有巖漿巖侵入分為2類，采用0.5的級差，見表2中熱源組成分級標準。

圖1 渤海灣盆地南堡凹陷高尚堡—柳贊地熱田成因模式（據參考文獻[19]修改）Fig.1 Original cause of formation of Gaoshangbao-Liuzan Geothermal Field in Nanpu Depression of Bohai Bay Basin（According to reference[19]）

2.2 熱傳輸通道

熱傳輸通道主要是起到溝通深部熱源和地層上部熱儲的作用，是熱和水的雙向通道，具體評價對象為斷裂級別和熱傳輸方式。

2.2.1 斷裂級別

斷裂級別包括深大斷裂或地質二級構造單元邊界斷裂、控凹斷裂或地質三級構造單元邊界斷裂、控帶斷裂或地質四級構造單元邊界斷裂和小型斷裂。斷層級別對地熱資源的控制作用主要表現為：斷裂級別越高，切割地層越深，導熱導水能力越強，直接影響地熱地質背景條件。作為熱和水的雙向通道，斷裂起到疏導和傳遞的作用。

區域深大走滑斷裂構成了地幔熱物質上涌的主要通道。以黃驊坳陷內發現高溫地熱資源的馬頭營凸起為例，凸起東南為渤中坳陷，北部為燕山褶皺帶。該區域深大斷裂非常發育，郯廬斷裂帶、滄東斷裂帶等，北東—北北東走向的郯廬斷裂帶是中國東部規模最大的巖石圈斷裂帶[24]。同時，根據多地的地熱鉆井數據分析，凹陷內的三級構造單元邊界斷裂也具有很好的導熱性，如北京通州的西集1井與通熱18 井、京通2 井相比，同樣深度下處于夏墊斷裂帶的西集1井溫度明顯高于其他兩井[25]。

此外，斷裂帶附近有利于形成較好的熱儲，雄安新區內的牛東斷裂是構成牛駝鎮凸起與霸縣凹陷的重要深大斷裂，與油氣資源、地熱資源的勘探開發均密切相關[26]。在該斷裂帶附近發育了優質的砂巖孔隙型熱儲與碳酸鹽巖巖溶型熱儲。

因此，該指標項將上文中斷裂的4 個級別，最高級別的二級構造單元斷裂設為“最好”，盆地內的小型斷裂為“最差”，采用0.2 的級差設置分級系數，見表2中斷裂級別分級標準。

2.2.2 熱傳輸方式

熱傳輸方式同時存在傳導和對流、以傳導為主、以對流為主3種。地熱資源的傳輸方式中，因構造背景不同，傳輸方式的優劣也有較大差異。在板塊邊緣地熱帶，以高溫熱對流傳輸效果為主，如西藏羊八井；而在大型沉積盆地中，傳導和對流同時存在，既能有效傳遞深部熱能又不會因冷熱水交替過快而使地層水溫下降，熱傳輸效果相對較好。隆起山區，單一的以對流為主的傳輸方式，冷熱水在地層淺部會發生混合，降低水溫，定為“最差”，以傳導為主的熱傳輸方式居中。因此，該指標項對3類傳輸方式采用級差為0.3的指標評分標準（表2）。

2.3 蓋層

對于水熱型地熱資源，熱水相對穩定地儲存在熱儲層中，蓋層的主要作用是對熱和水形成有效封蓋。不同巖性巖石熱導率的差異較大，對熱量的封蓋能力也不相同。例如，渤海灣盆地第四系厚度大，結構較松散，孔隙度大，導熱性差，下部普遍有厚層黏土層，具有良好的隔水隔熱效果，是渤海灣盆地理想的熱儲蓋層；松遼盆地第四系、新近系、古近系和白堊系的砂泥巖, 厚約1 000 m，形成松遼盆地深部水熱系統的主要蓋層[15]。蓋層如果過薄，不利于下部熱儲中熱量的封蓋，而蓋層過厚，在開發中經濟效益就會降低。因此，蓋層評價主要是巖石巖性和蓋層厚度兩方面。

1）蓋層巖性

當蓋層巖性以松散堆積物、泥巖、砂泥巖頁巖構成，這類巖石導熱率較低，有利于防止熱量散失，設為“最好”。以松散堆積物和板巖、頁巖為主，巖石熱導率比砂泥巖高，設為“最差”。因此該項對這3類巖性的蓋層采用級差為0.3的指標評分標準（表2）。

2）蓋層厚度

蓋層厚度對于熱儲內地熱資源熱量的保存有重要作用，厚度過薄熱儲熱量易散失，而過厚的蓋層又提高了地熱資源開采的成本。因此，該項將蓋層厚度在（800，1 500]m設為“最好”，蓋層厚度小于600 m或者大于3 500 m設為“最差”，共分為4類采用0.2的級差（表2）。

2.4 熱儲層

熱儲層是影響經濟開發的主要條件，水熱型地熱資源熱儲巖性主要為砂巖和碳酸鹽巖[26]。根據地熱儲層評價規范中熱儲地質評價關鍵參數，選擇孔隙度、滲透率、單井地熱流體產量、有效厚度比和熱儲層中部溫度[8]為主要評價參數。

1）孔隙度

熱儲層孔隙度高，有利于地熱流體的存儲，該項根據砂巖和碳酸鹽巖兩大熱儲層巖性，采用級差為0.3 的指標評分標準（表2），將孔隙度從高到低分為最好、普通和最差3類。

2）滲透率

熱儲巖性為高滲透率，則地熱流體的流動性較強。同上文孔隙度的分級標準，采用級差為0.3 的指標評分標準（表2），將滲透率從高到低分為最好、普通和最差3類。

3）單井地熱流體產量

單井地熱流體產量的高低對地熱能的開發利用有直接影響，將單井地熱流體產量不小于2 400 m3/d設為“最好”，低于1 200 m3/d 設為“最差”，該項采用級差為0.3的指標評分標準（表2）。

4）熱儲中部溫度

熱儲中部溫度的高低影響地熱利用項目的經濟效益，根據國家能源行業標準《地熱儲層評價方法：NB/T 10263—2019》中熱儲中部溫度的劃分，該項分為3類，采用級差為0.3的指標評分標準（表2）。

5）熱儲有效厚度比

熱儲層有效厚度比高則含水層累計厚度大，直接影響單井地熱流體產量。該項以10 m 間隔，將指標項不小于70 %的設為“最好”，小于20 %設為“最差”，總共7類，采用級差為0.1的指標評分標準（表2）。

2.5 地熱資源量

1）地熱資源儲量

地熱田所蘊藏的地熱資源量對于研究區后期的資源開采利用有重要的指導作用。在地熱資源可行性勘查和預可行性勘查階段，可結合已有地熱鉆井測試數據，宜通過獲取的地熱資源量參數計算地熱資源量，如雄安新區D03 井等[27]，計算方法宜采用熱儲體積法[5]。

地熱資源量的大小影響地熱利用項目的確立，該項分最好、普通和最差3類，采用級差為0.3的指標評分標準（表2）。

2）地熱資源豐度

地熱資源豐度有利于確定地熱能開發項目的重點地區，標準煤不小于300×104t/km2設為“最好”，小于100×104t/km2設為“最差”，將該項分為4 類采用級差為0.2的指標評分標準（表2）。

2.6 地熱流體質量

腐蝕與結垢是地熱開發利用中普遍存在的現象之一，因此，地熱流體質量評價主要為地熱流體的腐蝕性和結垢性，分析已開采的地熱流體對地面管線的影響程度。地熱流體的腐蝕性和結垢性評價方法為腐蝕系數、鍋垢總量、碳酸鈣結垢趨勢[6,28]。

1）腐蝕性

地熱流體的腐蝕性主要影響地熱流體開采，強腐蝕性的地熱流體開采需要采取相應的抗腐蝕措施。該項根據國家標準《地熱資源地質勘查規范：GB/T 11615—2010》將地熱流體腐蝕性分為3 類，采用級差為0.3的指標評分標準（表3）。

表3 腐蝕性分級標準Table 3 Classification standard for corrosiveness

2）結垢性

地熱流體的結垢性同腐蝕性一樣，主要影響地熱流體開采。結垢性嚴重的地熱流體，在開采過程中易發現堵塞管線等問題。該項根據國家標準《地熱資源地質勘查規范：GB/T 11615—2010》，使用鍋垢總量計算法時，采用級差為0.2 的指標評分標準；使用LI（拉申指數）時，采用級差為0.3 的指標評分標準；使用RI（雷茲諾指數）時，采用級差為0.2的指標評分標準（表4）。

表4 地熱流體結垢性（鍋垢總量）分級標準Table 4 Classification standard for geothermal fluid scaling ability

3 評價方法

3.1 層次分析法

地熱資源評價具有過程變量多、不確定因素作用顯著等特點，涵蓋了從最初的大范圍區域性評價到后期精細開發的整個過程，需要對各影響因素進行估測（即賦予權重數），從而對地熱資源進行定量評價，指導工程項目的開展。

層次分析法(Analytic Hierarchy Process,簡稱AHP)是一種較好的權重確定方法。將所要進行權重計算的指標項置于一個大系統，這個系統中存在互相影響的多種因素，要將這些問題層次化，形成一個多層的分析結構模型。之后運用數學方法與定性分析相結合，通過層層排序，最終根據各方案計算出的所占權重來輔助決策[29]。

3.1.1 建立分析模型

采用層次分析方法模型，將影響和制約中深層水熱型地熱資源評價的要素進行遴選，從地熱地質條件、地熱資源量、地熱流體質量等3 個方面建立層次分析（圖2）。

圖2 地熱資源品質層次分析模型Fig.2 AHP model for geothermal resource quality

3.1.2 構建判斷矩陣

判斷矩陣中各元素aij為i行指標相對j列指標進行重要性兩兩比較的值。

同一層次內n（n＞2）個指標相對重要性的判斷由前期研究成果及生產實際數據確定。AHP 法使用九分位的比例標度（表5）對指標的相對重要性進行評判。

表5 相對重要性的比例標度Table 5 Proportional scale of relative importance

將判斷矩陣的各行向量進行幾何平均，然后歸一化，得到的行向量就是權重向量。從而得到矩陣的最大特征值λmax。

3.1.3 一致性檢驗

3.1.4 計算結果

經過已有的100 多口地熱鉆井和60 多個城市、地區的資源評價結果顯示，兩兩比較判斷矩陣及單一準則下的權重值W。

1）第一準則層：

求得第一準則層各項的權重WAi，其中WA表示權重，i表示行指標，WAi表示第i行指標的權重值，λmax=3.0，CR=0.000 6。例如WA1表示指標項B1在整個評價體系中所占的權重值為0.78。

2）第二準則層：

第一準則層的項目中又包含了一些指標項，即第二準則層。由第二準則層各項指標的判斷矩陣可以求得該矩陣內各項的權重ω1。

求得λmax=3.5，CR=-0.19。

第二準則層各項的最終權重WBi=WAiω1i。其中WBi表示該指標在整個評價體系中的權重值，i表示行指標，ω1i表示第i行指標在Bi對比矩陣中的權重值。例如ω11表示指標項C1在當前對比矩陣里的權重值為0.276，WB1=WA1×0.276≈0.78×0.276≈0.22，表示指標項熱源在整個評價體系中所占的權重值為22%。

3）指標層：

對于準則層2下大于2項的指標層C1和C4，建立2 個判斷矩陣進行權重計算。準則層1 的地熱資源量和地熱流體質量，準則層2 的熱傳輸通道與蓋層，僅包含2 個指標項，不需要建立判斷矩陣，其指標層的權重綜合考慮了各指標項在資源品質中的重要性、開發中對經濟效益的影響性等因素。

求得λmax=3.053 6，CR=0.030 1。

求得λmax=5.058，CR=0.012 9。

指標層最終權重WC1=WBiω2i，WC4=WBiω4i。其中WCi表示該指標在整個評價體系中的權重值，i表示行指標，ω2i、ω4i表示第i行指標在對比矩陣中的權重值。例如ω21表示指標項D1在C1對比矩陣里的權重值為0.403，WC1=WB1×0.403=WA1×0.276×0.403≈0.78×0.276×0.403≈0.09，表示指標項地質背景條件在整個評價體系中所占的權重值為9%。

根據以上計算結果，CR均小于0.1，以上矩陣具備滿意的一致性。完成指標層各項的權重賦值（表6），權重值取整數。

表6 中深層水熱型地熱資源評價體系指標權重賦值Table 6 Index weight assignment for evaluation system of middle-deep water thermal geothermal resources

3.2 指標分級系數設定

每項指標的評分計算公式為：

式中：Yi為指標評分值，Wi為指標權重，Xi為分級系數。

式中：F為目標層最終評分值，Yi為指標評分值，Wi為指標權重，N為指標層包含的指標個數。通過對目標層、準則層和指標層各元素指標評價值的比較，可以把不同地區中深層水熱型地熱資源品質定量化描述出來。

3.3 綜合評價

在完成指標層、準則層2 和準則層1 的逐級定量評價后，將地熱資源品質綜合評價作為目標層，進行計算后完成量化評價，見式（7）。最終定量評價結果進行分級（表7）。

表7 中深層水熱型地熱資源分級評價Table 7 Grading and evaluation of meddle-deep hydrothermal geothermal resources

Ⅰ級區域資源評價評分大于0.80，為地熱資源非常富集區：

1）Ⅰ級1 類評分大于0.85，區域內熱源條件好，蓋層穩定沉積、隔熱效果好，熱儲條件好、孔隙或裂縫發育，區內一級斷裂使熱量和流體與地層深部溝通好。

2）Ⅰ級2 類評分（0.80，0.85]，區域內熱源條件與Ⅰ級1 類區域相同，地層溫度略低，孔滲條件低于Ⅰ級1類地區，熱儲厚度薄于Ⅰ級1類地區。

Ⅱ級區資源評分（0.65，0.80]，為地熱資源富集區：

1）Ⅱ級1 類評分（0.75，0.80]，屬擠壓或伸展地質背景，區域內蓋層主要為第四系松散堆積和新近系砂泥巖，蓋層厚度較大，熱儲為砂巖或碳酸鹽巖，屬高孔高滲熱儲，熱儲有效厚度比50%以上，熱儲埋深大，熱儲溫度普遍在60 ℃以上，受控凹斷裂影響，地熱流體補逕排暢通。

2）Ⅱ級2 類評分（0.70，0.75]，區域內基巖埋深加大，管線出現腐蝕和結垢風險。

3）Ⅱ級3 類評分（0.65，0.70]，區域內孔滲下降，為高孔—中孔、中滲熱儲，單井地熱流體產量和溫度明顯下降。

Ⅲ級區域資源評分不大于0.65，為地熱資源不富集區：

1）Ⅲ級1 類評分（0.60，0.65]，區域內缺乏穩定沉積蓋層，熱儲有效厚度比低于30%，水流交替速度過快，缺乏大型斷裂溝通深部熱源。

2）Ⅲ級2類評分不大于0.60，區域內基巖埋深超過4 000 m，熱儲埋深大、孔滲條件差、溫度低、出水量小。

4 應用案例

曹妃甸新城地區（以下簡稱研究區）地理位置屬華北平原北部，構造位置屬渤海灣盆地黃驊坳陷南堡凹陷高尚堡—柳贊地熱田[31-33]（圖3）。冀東油田在南堡凹陷經過多年石油勘探開發，積累了大量地質、地球物理等基礎數據。在曹妃甸地熱供暖項目開發前期，結合已鉆油井的基礎數據，對高尚堡—柳贊地熱田進行了初步資源分析，認為該地區地熱資源豐富。2018 年11 月冀東油田在河北省曹妃甸地區投產大型集中式地熱供暖項目，滿足曹妃甸新城230×104m2供熱需求。

根據上文的評價方法，對該地區先進行地熱地質條件評價、地熱資源量和地熱流體質量評價，最終得到地熱資源品質的量化評價結果。

4.1 地熱地質條件評價

4.1.1 熱源評價

地質背景條件評價：研究區屬伸展背景下盆地內凹陷構造，地質背景條件權重9 %，分級系數0.6，量化評分：

基巖埋深評價：研究區基巖埋深在3 500～4 000 m，權重6%，分級系數0.5，量化評分：

熱源組成評價：研究區熱源來自上地幔和沉積層放射性元素衰變生熱，權重7 %，分級系數0.5，量化評分：

4.1.2 熱傳輸通道評價

斷裂級別評價：研究區主要疏導斷層是高尚堡—柳贊斷層，是區域構造的控帶斷層，屬地質四級構造單元邊界斷層，權重6%，分級系數0.6，量化評分：

熱傳輸方式評價：研究區熱能傳輸通道以傳導為主，對流為輔，權重5%，分級系數0.7，量化評分：

4.1.3 蓋層評價

蓋層巖性評價：研究區蓋層以第四系松散堆積物和新近系明化鎮組砂泥巖沉積為主，權重6%，分級系數1.0，量化評分：

蓋層厚度評價：研究區蓋層厚度在2 000～2 200 m，權重0.7%，分級系數0.8，量化評分：

4.1.4 熱儲層評價

孔隙度評價：研究區開發熱儲層為新近系館陶組，屬砂巖熱儲層，根據研究區120 多口油氣及地熱鉆井696 個數據統計結果，孔隙度介于18.8 %～53.6 %，平均值27.5 %，權重7 %，孔隙度分級系數1.0，量化評分：

滲透率評價：研究區開發熱儲層為新近系館陶組，屬砂巖熱儲層，根據研究區120多口油氣及地熱鉆井696個數據統計結果，孔隙度介于（121.2～3 174.4）×10-3μm2，平均值596.3×10-3μm2，權重6%，滲透率分級系數1.0，量化評分：

單井地熱流體產量評價：研究區地熱開采井產水量介于（83～132）m3/h，平均約107 m3/h，折日產水量2 568 m3，權重6%，分級系數1.0，量化評分：

有效厚度比評價：研究區地層鉆遇厚度254.1～517.2 m，平均地層厚度318.5 m，平均有效厚度比58.6%，權重7%，分級系數0.8，量化評分：

儲層中部溫度評價：研究區地熱開采井井底溫度介于78～90 ℃，權重8 %，分級系數0.4，量化評分：

4.2 地熱資源量評價

4.2.1 地熱資源量

研究區地熱資源量主要熱儲法：

式中：Q為地熱資源總量，單位J；A為熱儲計算面積，單位m2；d為熱儲有效厚度，單位m；Tr為熱儲層溫度，單位℃；T0為基礎溫度，單位℃；ρr為巖石密度，單位kg/m3；Cr為巖石的比熱容，單位J/（kg·℃）；φ為熱儲巖石孔隙度，單位%；ρw為水的密度，單位kg/m3；Cw為水的比熱容，單位J/（kg·℃）。

最終計算結果表明，僅主力開采層位新近系館陶組砂巖儲層中地熱資源量為2.26×1018J，折合標煤7.71×107t，按回收率25 %計算，可回收熱量5.65×1017J，折合標煤1.93×107t。熱水儲量為7.15×108m3，取熱水資源量的20%，可采水量為1.43×108m3。按照曹妃甸新城供暖工程熱負荷需求計算，每年總供熱量為5.96×1014J，理論上該區域館陶組砂巖資源總量可以供曹妃甸新城當前規模供暖需求長達3 800 a。曹妃甸新城供暖工程采取“取熱不耗水”采出水100 %回灌，對該地區熱水資源量影響極小，折算成電能約為3.86×1010kW·h，按開采年限30 a 計算，約146 MW，屬大型地熱田，權重6 %，分級系數1.0，量化評分：

4.2.2 地熱資源豐度

研究區地熱資源量折合標準煤量7.71×107t，采水面積37.1 km2，資源豐度折算成單位面積的標準煤量為207.8×104t/km2，權重6 %，分級系數0.8，量化評分：

4.3 地熱流體評價

4.3.1 腐蝕性評

研究區地熱流體pH 介于7.2~8.5，屬弱堿性水，腐蝕系數計算：

Kk為非腐蝕性水，權重5 %，分級系數1.0，量化評分：

4.3.2 結垢性評價

根據RI定性估計地熱流體中碳酸鈣的結垢趨勢，計算公式為：

式中：pHs為計算出的pH 值；pHa為實測pH 值；ALK為總堿度，即重碳酸根HCO3-離子物質的量濃度，單位mol/L；Ke為一個常數，當總固形物介于200～6 000 mg/L時，取值介于1.8～2.6，溫度大于100 ℃取低值，低于50 ℃取高值。計算結果RI介于5.28～7.08，平均值6.17，屬輕微結垢，權重5%，分級系數0.9，量化評分：

4.4 地熱資源品質評價

對研究區地熱資源品質的評價公式：

式中：F為目標層最終評分值，Wi為指標權重，Xi為指標分級系數。將各指標項定量評價結果代入式（27）。

按照中深層水熱型地熱資源評價標準，研究區地熱資源為Ⅱ級1類，屬地熱資源非常富集區。

4.5 應用效果

目前曹妃甸地熱供暖項目已經平穩運行了5 a，項目采用了7 個叢式鉆井平臺共40 口鉆井滿足供暖需求。最初的設計方案中，地熱供暖平均熱負荷值為31.0 W/m2，井口溫度80 ℃，采水量100 m3/h，無壓回灌量80 m3/h；而實際運行，地熱供暖平均熱負荷值為31.5 W/m2，井口溫度介于78～82 ℃，采水量介于95～120 m3/h，無壓回灌量介于55～88 m3/h。實際運行與設計參數基本相當，采水量等指標優于設計方案，運行后室內溫度高出2～3 ℃，供暖效果良好。

5 結論

1）隨著勘探開發技術的不斷提升，從以往的淺層地熱開發為主到因地制宜開展淺層、中深層開發，從單一的“對井”式開發到集群式開發，地熱能的利用逐漸向規?；?、規范化方向發展。

2）地熱能利用項目的發展對中深層水熱型地熱資源評價的要求逐漸增高，工程建設不再滿足于以往的定性評價和單一的溫度、流量預測，而是需要一套更加有效、準確、高精度的資源評價方法，能夠對生產建設起到良好技術支撐作用。

3）提出的中深層水熱型地熱資源定量評價方法是在充分分析了地熱地質條件、地熱資源量和地熱流體質量對地熱資源品質的影響因素后，使用層次分析法建立的評價方法，完成對地熱資源品質的定量評價。

4）該評價方法是將孔隙度、滲透率、熱儲溫度、單井流量等16個影響地熱資源品質的因素作為指標層，逐一進行權重賦值并分級評價，同時建立了地熱資源綜合評價體系，其評價結果能夠直接應用于地熱開發利用和生產建設，有較強的指導和借鑒意義。