联系我们

座机:027-87580888
手机:18971233215
传真:027-87580883
邮箱:didareneng@163.com
地址: 武汉市洪山区鲁磨路388号中国地质大学校内(武汉)

发电技术

美国盖瑟斯地热田

1 发展历史

    美国盖瑟斯地热田是位于环太平洋地热带上的干蒸汽地热田,地理位置在美国旧金山市以北约120千米处。该地热田面积185平方千米。1955年开始开发,1960年安装第一台1.1万kw的地热发电机组。至1991年,共打生产钻井130多眼,安装发电机组29个,总装机容量209万kw。钻井深度1600~3000米,热储温度250℃左右,平均蒸汽流量91吨/小时,井口压力960千帕,闭井压力3.4兆帕。
    该地热田首座电厂于1960—1963年间完成,装机容量为2.4万KW。随后,由于营运良好、利润很高,该地热田的所有人都觉得有利可图,再加上1973年世界能源危机发生,在美国联邦政府的鼓励之下扩充了电厂规模,结果在20世纪70年代平均每年增加7万KW的发电机组,结果在20世纪70年代平均每年增加7万KW的发电机组,至1979年总装机容量已达90.8万KW,1981年又增加到94.3KW。到了80年代更加速了开发,从原来的每年增加7万KW变成每年增加15万KW,终于在1988年达到了204.3万KW的总装机容量,是1981年的两倍以上。这个发电量占全加州供电量的6%,并占全美国地热发电量的75%,估计这个地热田的最大发电潜能为250—300万KW(年发电量154亿度,三峡2013年年发电量847亿度),真正称得上是世界第一。这个地热田所产生的是干蒸汽而非热水,就开发条件而言更是好上加好,既提高发电效率又降低发电成本,真是得天独厚,难怪它一再扩充发电厂与增加发电量。
    虽然盖瑟斯地热田开发相当成功,而且已经为加州联合石油公司以及太平洋瓦斯与电力公司赚进大把大把的钞票,但是,或许这种暴利让这两家公司昏了头,以致于让他们对地热田的前景过分乐观,认为可以继续大量扩充下去。事实上自1987年以后警讯就开始浮现,某些生产井的产量逐年下降,某些地区的蒸汽产量甚至每年下降11%,显然已经开发过度。至1997年,该地热田24个地热电站中的6个因缺乏蒸汽而关闭。虽然目前的装机容量已达到200万KW,实际输出电力却只有60余万KW,只相当于旧金山用电量的一半。虽然工程人员已开始将用过的蒸汽冷凝水的25%回注地下,而且也收到一点效果,但终究无法回到当初鼎盛时期的状况。虽然盖瑟斯(Geyser)地热田现今经常作为反面教材,但不可否认,作为世界上最大的地热发电地区,盖瑟斯有着很多值得现今借鉴的宝贵经验。

2 大地构造位置

   盖瑟尔斯地热田(Geysers geothermal field)位于美国加利福尼亚海岸山脉地质构造区,距旧金山西北约120千米、克利尔湖盆地以南和圣赫勒纳山(新近纪火山活动区)西北9千米处。盖瑟斯地热田位处东太平洋洋中脊板缘高温地热带上,水热活动强烈,虽仅在局部地区出现热泉、喷气孔及水热蚀变现象,在大部地区仅见有少数流量很小的温泉,但在地热田深部,蕴藏着丰富的干蒸气资源。

3 区域地层

    盖瑟斯地热田共由四组岩石组成:第一组为上侏罗纪的蛇绿岩,包括超基性岩类(已部分或全部蛇纹石化)、基性辉长岩、辉绿岩、玄武岩和碎屑岩;第二组为上侏罗纪至下白垩纪的泥岩、粉砂岩与细粒玄武岩质砂岩;第三组为上侏罗纪至白垩纪的变质蛇纹岩、蓝闪片岩、角闪岩、榴辉岩、燧石、玄武岩流与碎屑岩以及硬砂岩、页岩和砾岩;第四组为晚第三纪(距今大约500—2000万年)非海相砾岩和上新世(距今180—500万年)至第四纪(距今0—180万年)的火山岩类。这类第四纪火山岩和侵入岩体分布在地热田的东北侧,面积超过600Km2。位于地下深处(8km以下)的岩浆房构成本地热田的热源,并造成附近1500km2以内地区的地温异常。

4 区域构造

    盖瑟斯地热田的储集层系破碎的中生代硬砂岩,厚度甚大,可能达数千米,其水平方向延伸亦广,但被许多西北走向、向东北倾斜的高角度断层切割,形成局部封闭构造,成为重要蒸汽产地,其内部微地震特别频繁,断层带以内岩石的蚀变现象也颇为显著,这显然与蒸汽活动有关。勘察结果推测盖瑟斯与澄清湖(Clear Lake)之间地下8km以下深处存在一直径约20km的岩浆房,此乃盖瑟斯地热田的热源。此热源偏向地热田东北方向的地下深处,地下水被该热源加热成蒸汽之后即顺沿断层或裂隙向西南且向向上流动,进入盖瑟斯地热田的储集层。

5 地热发电

(1)热储层:经热液蚀变且裂隙发育的弗兰西斯科硬砂岩(晚侏罗世)。
(2)蒸汽通道:北西一南东走向、向北东倾斜的高角度断层。
(3)热源:地表以下8千米深处存在一直径约20km的岩浆房。
(4)地热田所产生的是干蒸汽而非热水,就开发条件而言更是好上加好,既提高发电效率又降低发电成本。