本文以西安凹陷北部地热区块作为研究对象。在系统整理分析研究区的地质条件、水文地质条件的基础上,用热储法和数值模拟法对整个研究区进行地热资源评价,为后续地热开采井建设提供科学依据。西安凹陷北部地热区块位于渭河盆地,所处位置的莫霍面呈明显的隆起形态,具有丰富地热资源可供开采。但近年来,由于过度开发,地下水的水位不断下降,水位降幅约为6m/a,已经导致许多地区出现地面沉降。为了更好的科学合理的开采地热资源,本研究通过利用Petra Sim软件,科学建立符合研究区的模型,对研究区在采灌时间为50年的情况下进行不同开采方案的运行模拟,以优化开采策略。主要结论如下: (1)研究区地下水主要来源于大气降水、灌溉回归及地表径流,通过向下游排泄、补给潜水或人工开采排泄。水化学类型以HCO₃-Na、HCO₃·SO₄-Na型为主,脱硫酸作用强,环境较为封闭。 (2)根据研究区热储特征、埋藏深度、地温场变化特征,在单开采井情况下,面积为0.8km²的研究区上建立三维水-热耦合数值模型,地质勘探结果及现场勘测含水层厚度为404.48m,开采井的降深33m。研究区温度随深度变化线性方程为y=0.0198x+43.383,决定系数R²=0.99。根据《地热资源评价方法及估算规程》(DZ/T0331-2020),采用Dupuit公式和迭代法求取热储渗透系数0.19m/d,渗透率7.193×10^-14m²。在回灌水为22℃的情况下设置4种情景,进行1、10、30、50、70年运行模型直至发生热突破,记录各种情景到达的年份,根据储层温度场的变化特征,取热突破时间在50年以后开采效益最大方案,得到情景Ⅱ是最佳开采方案,即当井间距为500m、采灌量为120m³/h时,得出地热井地热资源可开采热量为2.76×10¹⁴J/a。 (3)运用热储法、解析法计算地热资源量9.960×10¹²kcal;热储层总静储量约7.14×10~7m³;根据Gringartent和Sauty的研究,采用热突破公式得出采灌时间为50年的总体地下流体可开采量3301.14m³/d,资源丰富。 (4)依据最新的国家标准,地热水中偏硅酸几乎都达到了医疗热矿水命名浓度,可用于理疗洗浴及采暖,由于地热水属于高矿化度以及高温地热水,故不能直接灌溉农田,求得地热区块的产能为11517.7k W且又是中温地热资源,因此,研究区地热区块为中型中温地热资源。 本研究采用数值模拟的研究方法评价,提出了西安凹陷北部地热区块在回灌条件下开发地热资源的优化开发方案,为西安凹陷北部地热区块开发地热资源的可持续开发和利用提供了理论依据和技术支撑,这对西安凹陷北部地热区块开发地热资源具有一定的指导作用。