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