地热温标中的水—岩平衡状态研究

在地热资源勘探过程中，建立在水－岩平衡基础上的地热温标方法常被用来评价地下热储温度，但在某些情况下，作为地热温标的化学组分并没有真正与热储内部的矿物达到平衡，本文采用ｌｏｇ（Ｑ／Ｋ）图、不同参考温度下的平衡状态判定和Ｎａ－Ｋ－Ｍｇ三角图的方法来研究热流体的平衡状态，为地热温标的优化奠定了理论基础。     

华县地区地热水形成环境及热储温度探讨

本文根据华县地热井水质分析结果,在水溶组分平衡分布计算的基础上进行了水—岩平衡分析,确定了地热水中的平衡矿物和平衡温度范围,应用SiO2温标估算了热储的温度,并根据这些温标的原理和华县地热水的实际情况,讨论了地热水形成的环境以及化学温标适用性和估算结果的可靠性。     

水-岩平衡在馆陶组热储温度估算中的应用

地球化学地热温标在地热资源勘查与评价中具有广泛的应用前景,国内外地热工作者推导总结了一系列用于估算热储温度的地热温标,其中二氧化硅地热温标、钾镁地热温标及钾钠地热温标最具代表性。基于地球化学地热温标的水-岩平衡应用原理,认为华北平原区馆陶组热储中见有次生的方解石、白云石矿物,可采用方解石与白云石的饱和指数反推热储温度。并采用PHREEQC软件,通过实例验证方解石与白云石饱和指数地热温标的可靠性。分析认为,热储温度应低于白云石估算温度,而接近并略高于方解石估算温度。     

浙江地热田的地球化学体系及其热能潜力评估

浙江位于中国东南活动大陆边缘,与粤闽高温地热带毗连。目前,浙江主要有武义、宁海及泰顺等三个地热田。为了评估热能潜力和开发前景,本文着重地它们进行了较系统的水化学和同位素示踪研究,应用ＳｉＯ２、Ｎａ／Ｋ及δ＾１８Ｏ（ＳＯ４／Ｈ２Ｏ）地热示,估算出热储温度大致８０－１００℃,热储深度大致８５０－９５０ｍ。此结果与地热田中微量张Ｓｒ同位素特征一致。地热水的Ｈ、Ｏ同位素示踪表明,它们的来源与在气降水有关,     

海南省三亚市海坡地区热矿水同位素地球化学特征研究

海坡地区位于海南三亚南部,地热田分布面积约为3.65 km~2,为了评价热能潜力和开发利用前景,本文对该地热田进行了水化学和同位素示踪研究。根据热矿水的水化学分析,应用钾镁和SiO_2地热温标估算出地热田热储温度分别为:73.6℃~103.65℃和76.02℃~104.28℃,热储深度大致为972~1 585.6 m。利用~2H、~(18)O稳定同位素示踪表明该区热矿水的来源与海南岛大气降水有关,经过计算其补给高程约为498.3~557.2 m,是位于EW向九所-陵水深大断裂带上的山地地区——抱龙采伐场-红坡岭一带。大气降雨沿着断裂带渗流至地下深部,并因地热增温、水岩作用和循环补给成为热矿水。     

贵州新萝热矿水化学特征及其成因分析

文章从贵州新萝热矿水的区域地质构造背景入手,通过热矿水中化学组分和水化学指标分析,初步推断新萝热矿水由开启型构造的HCO3-Ca型承压热矿水和半开启型构造HCO3·Cl-Na型承压热矿水共同构成的混合热矿水,储热层主要为白云岩地层及导水断裂带。     

贵州苗匡热矿水地热区水化学特征及热储条件分析

贵州苗匡热矿水地热区大地构造位于江南复合造山黔南坳陷铜仁复式褶皱变形带,区域构造为红石古断裂带与苗匡断裂交汇锐角区,区内出露的地层有前南华系板溪群、南华系、震旦系、寒武系;热矿水水化学类型为HCO_3-Na型,含高氟、锶、锂、偏硅酸;弱碱性水;呈带状中低温热储;区域大地热流供给热量;地下热矿水补给为构造破碎带深远程补给;区域性红石活动断裂带具有导热导水储水性,热矿水被温差、压力差等驱动循环运移至断裂破碎带富集,苗匡次级断裂带在该热储起到连通传导作用;热矿水井口温度45℃,出水量560 m~3/d。研究结果可对该区热矿水勘查开发及利用提供参考和借鉴。     

应用地热温标估算地下热储温度

利用6省区49个热水样品的测试数据,分4类方法估算热储温度,以天津地区为例,讨论区域地质背景下热储温度的估算,并对怀疑发生混合作用的水样点建立混合模型。结果表明,不同地热温标的应用条件各不相同,应用到实际水样后得到的温标估算结果差异很大,需要利用Na-K-Ca三角图和lg （Q/K）图判断矿物-流体的平衡状态,还要综合考虑蒸汽散失、混合等对温度的影响。天津地区8个地热井估算的热储温度在83～120 ℃之间;广州三元里井热水混合前的深部热储温度为79.3 ℃,混入的冷水比例为83%。     

贵州热矿水的基本类型及特征

根据贵州省的地质特征和地下热矿水的形成条件及水文地质地球化学特征，将贵州的地下热矿水分为受深断裂控制的深循环型中、低温热矿水和沉积盆地深埋型中、低温地下热卤水两个基本类型。     

江苏东海温泉热储温度估算

以东海温泉为例,依据8个热水样品的水化学分析数据,讨论了区域地质背景下热储温度的估算。分析认为:东海温泉为同源的地热水,热水在上升过程中发生冷水混合作用;对比不同地热温标的适用条件,分别采用Na-K-Mg三角图法、硅温标混合模型方法计算热储温度。结果显示:2种方法的计算结果较为接近,东海温泉的热储温度在153~170℃之间。     

渝东南深部地热温度解析

热储温度是划分地热系统成因类型和评价地热资源潜力的重要参数。文章在采集分析渝东南13个地热水样的基础上,利用无蒸汽损失石英和有蒸汽损失石英温标法、玉髓法a和玉髓法b,修正的SiO2温标法,K-Mg、Na-Li、Na-K、Na-K-Ca等阳离子温标法计算渝东南深部热储温度,并利用Na-K-Mg三角图解法和矿物饱和指数法检验所用方法的可靠性,结果表明:研究区利用SiO2(无蒸汽损失)温标法和修正后的SiO2温标法计算所得出的热储平均温度更适用,各地热水点热储温度范围在62.78~124.81℃,平均热储温度88.98℃。      

Solute geothermometry of springs and wells of the Los Azufres and Las Tres Vírgenes geothermal fields,Mexico

Subsurface reservoir temperatures of two important Mexican geothermal systems (Los Azufres and Las Tres Vírgenes) were estimated by applying all available solute geothermometers for 88 and 56 chemical data measurements of the spring waters and fluids of the deep geothermal wells, respectively. Most of the chemical data for spring water of these two geothermal fields are for HCO₃ water, followed by SO₄ and Cl types. For the Los Azufres geothermal field (LAGF), the reservoir temperatures estimated by Na-K geothermometers for springs of HCO₃ and SO₄ waters, and by Na-Li and Li-Mg geothermometers for Cl water, are close to the average bottom-hole temperature (BHT) of the geothermal wells. However, all reservoir temperatures for spring waters from the Las Tres Vírgenes geothermal field (LTVGF) estimated by all solute geothermometers indicated significantly large differences (low temperatures) compared to the BHT. Evaluation of inferred reservoir temperatures for spring waters of the LAGF and LTVGF suggests that not all springs nor all solute geothermometers provide reliable estimation of the reservoir temperatures. Even though chemical equilibrium probably was not achieved in the water–rock system, Na-K geothermometers for HCO₃ water (peripheral water mainly of meteoric origin with little geothermal component) and SO₄ water (geothermal steam heated) and Na-Li and Li-Mg geothermometers for Cl-rich spring water (fully mature geothermal water) of the LAGF indicated reservoir temperatures close to the BHT. However, in comparison with the geothermometry of spring water of the LAGF and LTVGF, fluid measurements from geothermal wells of these two fields indicated reservoir temperatures in close agreement with their respective BHTs. For the best use of the solute geothermometry for spring water, it is advisable to: (1) chemically classify the springs based on water types; (2) identify and eliminate the discordant outlier observations by considering each water type as a separate sampled population; (3) apply all available solute geothermometers employing a suitable computer program such as SolGeo instead of using some specific, arbitrarily chosen geothermometers; and (4) evaluate the temperatures obtained for each solute geothermometer by considering the subsurface lithology, hydrological conditions, and BHTs or static formation temperatures whenever available.     

高温地热系统中粘土矿物形成对Na-K和K-Mg地球化学温标准确性的影响

传统地球化学温标在估算高温地热系统内浅层热储温度(一般为100～200℃)时存在局限性,其中应用广泛的Na-K温标和K-Mg温标出现误差的原因仍不清楚.在收集了全球代表性热田内采自地热井的201个流体样品的水文地球化学数据后,利用软件WATCH将井口流体地球化学数据还原为热储条件下的对应值;在此基础上,对Na-K温标和K-Mg温标进行了评价,发现钾长石和常见富钾双八面体粘土矿物均可能对浅层热储内地热流体中的钾含量产生影响,富镁双八面体粘土矿物也可达到与地热流体的平衡,而地热流体中钠含量则受水-岩相互作用的影响很小.因此,浅层地热流体的Na-K比值与热储温度不具有对应关系,而K-Mg温标在计算浅层热储温度时虽然具有一定指示意义,但仍无法得到足够准确的结果.      

重庆市统景温泉水化学特征及混合作用

为了探讨温泉水的热储温度、深部热水与冷水的混合作用,以期为勘探、评价和合理开发利用温泉资源提供科学依据,文章对重庆统景温泉、岩溶地下水和地表水物理化学指标进行监测和分析。结果表明:（1）温泉水化学类型为SO4-Ca·Mg型,浅层岩溶水为HCO3-Ca·Mg型,温塘河为HCO3-Ca型;温泉水TDS、Ca2+、Mg2+、SO42-、Si、B、Sr高于岩溶地下水和地表水,主要与温泉水流经碳酸盐岩热储层并发生强烈的水岩作用有关。（2）不同地热温标法的对比应用发现,阳离子和玉髓地热温标法不适用,而无蒸汽损失石英和修正后的SiO2地热温标法更适于计算统景温泉热储的温度,利用这两种方法算出来的热储平均温度为86 ℃。（3）通过Na-K-Mg三角图判断出岩溶地下水在深部含水层与地下热水发生混合。利用混合模型和硅-焓图解法估算出鸳鸯泉中冷水的混入比例分别为89%、86%;2号井中冷水的混入比例分别为80%、79%。2号井冷水混入比例比鸳鸯泉低,可能受2号井周围水泥护壁的影响。      

地球化学温标估算长白山地热系统热储温度

长白山地区地热系统的研究目前还处于初级阶段,热储温度仍然是具有争议的问题。为进一步明确其高温地热成因机理,本文对该区域的4个温泉点与2口地热井进行了离子及气体组分测定与分析,并应用地球化学温标估算了热储温度。Na-K-Mg三角图和部分矿物I_S值指示长白山地区地热水与围岩未达到水岩平衡状态,稀释作用明显,仅石英、玉髓和部分含Ca²⁺矿物达到饱和并发生沉淀。根据本文及前人的研究,研究区同时存在高温喷气孔、高_ρ(Cl^-)水和高_ρ(SO_4^2-)水,这符合White汽-液分离模式提出的地热地表显示组合,因此推断长白山地区下部流体发生汽-液分离作用(沸腾)且地热系统为双相地热系统。由于双相地热系统的存在制约了水化学温标与部分气化学温标在研究区热储温度估算中的应用,因此本文结合研究区气组分特征,选取CO_2/H_2温标作为可靠温标,估算出热储温度在234.5～284.7℃之间。将长白山天池地区地质特征与地热流体特征结合,建立了长白山地区地热成因模式。     

Hydrogeochemical investigation of geothermal springs in Erzurum,East Anatolia (Turkey)

Geothermal water sources located within The Erzurum province were identified and hot water samples were taken from four different geothermal areas. The results of in situ and hydrogeochemical analyses of these hot water samples were interpreted and the properties of hot water, water–rock associations, estimated reservoir temperature and hot water usage areas were determined. The temperatures of the samples collected from the study area vary between 26.2 and 57.7 °C, while pH values change from 6.09 to 7.33, EC values obtained from in situ measurements are between 1829 and 9480 µS/cm and Eh values are (??190) to (26.3) mV. Total dissolved solids of the hot waters have a range from 838.7 to 3914.1 mg/l. The maximum estimated reservoir temperature is calculated as 250 °C by applying chemical geothermometers. However, considering the actual temperatures of Pasinler, Köprüköy, Horasan and Il?ca thermal waters and wells, the most reliable temperature range depending on the applied geothermometers’ results indicate minimum and maximum reservoir temperatures 85–158.9 °C, respectively, taking in account the errors. According to the isotope analysis, the waters circulating within the geothermal system are of meteoric origin and modern waters. In addition, two samples taken from clayey levels observed in the field were analyzed and the mineralogy of the clays was evaluated.     

贵德盆地地下热水水文地球化学特征

研究工作对完善区内高温地热系统成因机理和后期勘探及钻探工作提供一定的参考意义.为进一步研究贵德盆地地热资源赋存状态及热源来源,在充分了解贵德盆地地热地质条件的基础上,采集区内地热流体样品,进行水化学全分析和氢氧同位素分析,得到该区地热流体化学特征和氢氧同位素特征,估算了区内高温热田-扎仓寺热田的热储温度.分析结果表明:该区高温地下热水的水化学类型主要为SO₄·Cl-Na型,低温水水化学类型较为复杂,主要为SO₄-Na、SO₄·HCO₃-Na型;扎仓寺热田地下热水中Li+、F-、Sr2+、As3+与Cl-存在很好的正相关性,显示了相同的物质来源,SiO₂2-与Cl-极高的正相关性进一步验证了扎仓寺地热为深部热源;氢氧同位素数据都集中在当地大气降水线附近,说明地下热水主要为大气降水补给.选用合理的水文地球化学温标计算了扎仓寺热田的热储温度,并利用硅-焓模型分析了该热田地热流体中冷水混入比例及冷水混入前的热储温度,分析认为扎仓寺热田4 000 m以内存在两个热储层,第一热储层热储温度约为133 °C,热循环深度为1 800 m;第二热储层热储温度约为222 °C,热循环深度约为3 200 m.      

鄂尔多斯盆地姬塬油田长6致密砂岩储层成因机理

鄂尔多斯盆地姬塬油田长6储层原油储量丰富,储层致密制约着油气的勘探开发潜力和评价精度.通过开展物性、粒度、铸体薄片、X衍射、扫描电镜、压汞等测试研究储层特征,以时间为主轴,综合成岩史、埋藏史、地热史、构造等因素,采用“成岩作用模拟”和“地质效应模拟”构建孔隙度演化模型及计算方法探讨致密储层成因机理.结果表明:储层经过较强的演化改造发育微-纳米孔喉系统,形成低孔特低孔-超低渗的致密砂岩储层.H53井长6段孔隙度演化史揭示了增孔和减孔因素对孔隙度及油气充注的影响;通过对比最大粒间孔面孔率、最大溶蚀面孔率、最大压实率、最大胶结率样品孔隙度演化路径和含油饱和度,查明了致密储层成因的差异及品质.      

基于水文地球化学的合山煤田地下热水特征分析

为开发广西合山煤田地下热水资源,以水文地球化学方法为主,通过石英温标法估算地热储层温度,并推测地下热水循环深度,研究地下热水赋存规律。结果显示,合山煤田地下热水补给、径流和排泄受岩溶构造控制,以顺地层为主,穿层次之;接受大气降水入渗补给,水质为HCO₃-Ca·Mg型;采用无蒸汽损失的石英温标法,估算热储层温度约80℃,识别出浅层地下水、浅层地下水与深部地下循环混合水和深部地下循环水3种类型;以井田内No.6钻孔数据为例,800 m孔深以下为深层地下循环水,其热储层温度为63.44~79.41℃,循环深度在2 541~2 704 m,与实际地层埋深相差较小,估算结果可信度较高;在1 400 m以浅,有望探寻到水温约50℃热水;合山煤田地下热水的偏硅酸、温度均达到医疗要求;三、四煤层热导率低,孔隙率小,为热储层良好盖层;四煤层底板合山组下段和茅口组溶隙发育,为良好热水储层。研究成果对煤田地热资源的开发利用前景预测有一定的探索意义。