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第1章 概述1

1.1 全球能源概览1

1.2 可再生能源——地热能5

1.3 电力需求和地热能的特征9

1.4 小结10

问题11

参考文献11

第2章 地热来源13

2.1 地球热能的来源13

2.2 地球中热量的传递16

2.3 板块构造与地热资源的分布22

2.4 地热系统的地质背景分类25

2.5 地热能的可用性和开发利用27

2.6 小结30

2.7 实例分析30

问题31

参考文献32

附录 单位换算34

第3章 热力学与地热系统36

3.1 热力学第一定律：热和功的等价性及能量转换36

3.2 热力学第二定律：熵增加的必然性38

3.3 吉布斯方程和吉布斯能43

3.4 热力学效率45

3.5 小结46

3.6 案例分析：水的热力学性质和岩—水相互作用46

问题51

参考文献52

附录 静岩压力与静水压力52

第4章 地下流体流动：地热系统的水文特征54

4.1 地下流体流动的一般模式54

4.2 基质孔隙度和渗透率55

4.3 裂缝孔隙度和渗透率59

4.4 深度对孔隙度和渗透率的影响63

4.5 真实地热系统的水文特征64

4.6 小结65

4.7 案例分析：Long Valley火山口66

问题69

参考文献69

附录 压力和岩石裂缝70

第5章 地热流体化学特征73

5.1 地热流体的地球化学问题74

5.2 化学试剂——水74

5.3 化学组分和化学系统75

5.4 饱和度和质量作用定律77

5.5 地热反应动力学83

5.66 地热流体中的气体85

5.7 自然体系中流体流动与混合88

5.8 活性运移模拟90

5.9 小结92

5.10 案例分析：二氧化硅体系92

问题93

参考文献93

附录 水分析96

第6章 地热系统的地质及地球化学特征98

6.1 地热环境分类98

6.2 区域地热系统分类99

6.3 地热流体的成因：资源勘查与评估的意义103

6.4 地表显示107

6.5 流体地球化学勘探111

6.6 流体包裹体121

6.7 蚀变和勘探123

6.8 小结124

问题124

参考文献125

第7章 地热系统地球物理勘探方法128

7.1 航磁调查128

7.2 电阻率和大地电磁勘探129

7.3 重力勘探131

7.4 地震和地震反演133

7.5 温度测量135

7.6 遥感技术135

7.7 小结137

7.8 案例分析：内华达州法伦137

问题139

参考文献139

第8章 资源评估142

8.1 地热资源评估142

8.2 资源基础和储量143

8.3 确定资源储量144

8.4 储层容积145

8.5 储层的热含量146

8.6 比热容的意义147

8.7 热提取效率149

8.8 小结151

8.9 案例分析：美国地热资源151

问题154

参考文献155

第9章 钻井157

9.1 背景157

9.2 地源热泵和直接利用钻井158

9.3 地热流体的开发161

9.4 小结169

9.5 案例分析：日本Kakkonda地热场169

问题171

参考文献171

第10章 地热资源发电173

10.1 地热发电史173

10.2 灵活性和一致性175

10.3 地热发电设施175

10.4 干蒸汽资源176

10.5 热液系统181

10.6 二元发电设施：有机朗肯循环187

10.7 小结189

10.8 案例分析：间歇泉190

问题195

参考文献196

附录 涡轮机197

第11章 低温地热资源：地源热泵200

11.1 热泵基本原理200

11.2 热泵热力学202

11.3 性能系数与能效比203

11.4 近地表地热储层204

11.5 土壤的热导率与热容206

11.6 闭环系统的设计要素208

11.7 局部变化：测量的重要性209

11.8 小结210

11.9 案例分析：Weaverville热泵系统和美国地源热泵的成本效益分析211

问题216

参考文献217

第12章 地热资源的直接利用218

12.1 评估可直接利用储层的量级218

12.2 热能传递的性质221

12.3 直接利用技术的可行性分析227

12.4 区域供热227

12.5 水产养殖231

12.6 干燥234

12.7 小结234

12.8 案例分析：坎比级联系统235

问题239

参考文献239

第13章 增强型地热系统241

13.1 增强型地热系统的概念241

13.2 增强型地热系统的强度242

13.3 增强型地热系统的特征245

13.4 增强型地热系统的发展历程253

13.5 热储工程254

13.6 地热储层的可持续发展255

13.7 小结257

13.8 案例分析：Newberry火山增强型地热系统257

问题260

参考文献261

第14章 地热资源利用的经济因素264

14.1 地热发电的经济效益264

14.2 地热投资的经济效益269

14.3 地热项目开发271

14.4 可替代的经济模型274

14.5 小结276

问题276

参考文献277

第15章 地热资源利用的环境影响279

15.1 排放279

15.2 溶质浓度和资源回收283

15.3 地震活动284

15.4 地面沉降291

15.5 水资源的利用294

15.6 土地资源的利用295

15.7 小结296

问题297

参考文献297

附录 地震测量301

第16章 地热能源的未来303

16.1 地热能源市场发展历史303

16.2 地压力资源304

16.3 超临界地热流体308

16.4 热电发电309

16.5 灵活发电310

16.6 混合型地热系统311

16.7 小结312

问题312

参考文献312