青海共和盆地干热岩赋存地质特征及开发潜力

青海共和盆地贮藏有丰富的干热岩地热资源。为提升共和盆地干热岩地热资源成因的理论认识,进一步推动干热岩资源的勘探,文章从共和盆地干热岩热源机制、盖层条件、储层特征等方面对共和盆地干热岩资源成因件进行了全面分析。首先,结合区域地质构造分析、地热地质调查、地球物理（航磁、地震）解译等手段,在共和盆地恰卜恰岩体内实施了4口深度为2927~3705 m的干热岩勘查孔,并在3705 m处钻获236℃的优质干热岩资源,为中国非现代火山区干热岩地热资源勘探的首个重大突破。其次,系统测试了钻孔不同深度花岗岩放射性,结果表明,共和盆地花岗岩体铀、钍、钾放射性含量略高于大地背景值,放射性生热率较低,对干热岩热源的贡献小,其热源可能来自壳内熔融体。第三,基于地质资料分析和航磁解译,圈定了共和盆地总体面积约1.4×104 km2的潜在干热岩分布区。最后,采用体积法评估了共和盆地干热岩资源潜力,结果表明,共和盆地3.0~6.0 km深度范围保守的、静态干热岩资源总量为8974.74×1018 J,换算标准煤可达3066.19×108 t,具有广阔的开发利用前景。      

青海共和盆地存在干热岩可能性探讨

青海共和盆地地处"秦昆岔口"的新生代断陷盆地,盆缘构造岩浆岩带发育,活动断裂、温泉密集,超过60℃的温泉6处,最高可达93.5℃;盆地内温泉成群分布,地热钻井揭露温度高,1203m钻孔(R1)实测孔底温度可达83℃,969m钻孔(QR1)实测孔底温度为70℃,地温梯度高达6～7℃/100m,是正常地温梯度的2倍,地热增温随深度增大而升高,推测3000m温度可达200℃,并在(QR1)孔底见36m花岗岩;地震反射波和可控源音频大地电磁测深推断基底斜坡界面对应重力低异常,可认为重力低异常为花岗岩引起,作为盆地热源可能存在干热岩。     

耐240℃高温钻井液在青海共和盆地高温干热岩钻探施工中的应用

在青海共和盆地高温干热岩钻探GR1井施工过程中,钻遇含蚀变花岗岩的严重破碎地层,井壁坍塌掉块严重,导致井内多次发生卡钻事故。同时在温度最高达到236℃的高温地层中钻进,钻井液出现黏度升高、流动性变差、滤失量增大、造壁性变差、起泡严重等问题。通过将原钻井液转化为耐高温钻井液,该钻井液耐温可达到240℃以上,转化后的钻井液抗温能力增强,流变性能变好,护壁效果提高,泡沫显著减少,从而保证了深部高温井段钻探施工顺利进行。     

青海共和盆地东北部干热岩岩浆侵位结晶条件及深部结构初探

秦岭、祁连、昆仑造山带结合处的共和盆地记录了复杂的构造、岩浆、变质和沉积作用事件,是研究青藏高原北部构造-岩浆演化的关键地区。近年来,共和盆地花岗岩类高温干热岩的发现使得该区成为新型地热资源的战略基地。然而,有关干热岩原岩的组成、侵位时代、结晶温压及其时空分布等特征仍不清楚,制约着干热岩地热能勘查开采及该区构造-热演化历史的认识。本文以共和盆地东北部恰卜恰地区3口干热岩钻井岩芯和野外露头样品为基础,结合区域地质调查资料,开展了系统的岩石学、锆石U-Pb年代学和矿物温压计研究。研究发现,该区干热岩主要由花岗闪长岩、英云闪长岩、二长花岗岩和正长花岗岩等花岗岩类组成,偶见闪长岩包体。电子探针分析显示,样品中多数角闪石为铁角闪石。角闪石-斜长石矿物对温压计研究表明,岩体的结晶压力属于中低压（1.91~3.52kbar）,温度为中低温（681~693℃）,其岩浆结晶深度约在7.2~13.2km。锆石Ti饱和温度计分析表明,该区岩浆结晶温度主要为643~804℃,而恰卜恰北部的沟后杂岩体相较干热岩钻井岩芯钻揭的杂岩体具有更高的结晶温度。锆石U-Pb年代学分析表明,共和盆地东北部恰卜恰地区干热岩原岩形成时间主要为243~236Ma和225~210Ma两个时期,存在不同时期、不同源区的侵入,与印支期青藏高原北部古特提斯洋盆的俯冲消减相关。之后,共和干热岩经历了至少4.2km的隆升剥露。结合前人多种地球物理研究资料,构建了该区深部四层结构构造剖面,干热岩热源可能与地幔上涌、中下地壳存在局部熔融体有关,且受多条隐伏断裂的影响,盆地基底下的干热岩地热藏具有分区性。     

青海共和盆地高热机制数值模拟分析

共和盆地位于青藏高原东北缘,处于秦岭—祁连—昆仑造山带的交汇部位。盆地的平均热流值明显高于中国大陆地区热流平均值,也明显高于周边构造单元,表现为高热异常区域。笔者等结合区域地质、地球物理探测资料及近年来新获的热学参数测试数据,对共和盆地开展了热演化数值模拟,分析了共和盆地的高热异常机制。结果显示,如果将新生界地层作为一个整体考虑,实测的热导率参数不足以形成共和盆地的高热,必然有深部热源,如中—下地壳熔融体的影响。而结合地温曲线,对新生界地层进行分层数值计算分析,显示盆地高热异常形成的主要控制因素是浅表层松散的新生界沉积层的极低热导率,同时岩石圈以下的深部过程影响为共和盆地高热异常提供一定程度的区域热异常背景。     

青海共和盆地高热机制数值模拟分析

共和盆地位于青藏高原东北缘,处于秦岭—祁连—昆仑造山带的交汇部位。盆地的平均热流值明显高于中国大陆地区热流平均值,也明显高于周边构造单元,表现为高热异常区域。笔者等结合区域地质、地球物理探测资料及近年来新获的热学参数测试数据,对共和盆地开展了热演化数值模拟,分析了共和盆地的高热异常机制。结果显示,如果将新生界地层作为一个整体考虑,实测的热导率参数不足以形成共和盆地的高热,必然有深部热源,如中—下地壳熔融体的影响。而结合地温曲线,对新生界地层进行分层数值计算分析,显示盆地高热异常形成的主要控制因素是浅表层松散的新生界沉积层的极低热导率,同时岩石圈以下的深部过程影响为共和盆地高热异常提供一定程度的区域热异常背景。     

探秘“能源新星”——干热岩

干热岩是近些年逐渐发展起来的清洁能源,指埋藏于地球表面3000 m以深,不含或含少量水或蒸汽等流体,温度在180 ℃以上且渗透率极低的岩体。对干热岩的应用主要是建立增强型地热系统进行发电。目前对干热岩的研究尚处于起步阶段,干热岩的热源、热储、形成机理、埋藏机制等都未形成完整的理论体系,干热岩的开发过程也面临诸如储层改造、高温钻探以及随钻监测等一系列的技术“瓶颈”。干热岩资源储量大,开发利用过程低碳环保、节能高效,是国际社会公认的优质清洁能源,但是干热岩研究程度低,开发难度大,需要不断的知识积累和技术积累。本文从科普的角度列举了干热岩的相关研究现状及存在的问题,以期能让更多的人对这一“能源新星”加深了解。     

青海共和—贵德盆地增强型地热系统(干热岩)地质—地球物理特征

青海共和—贵德盆地处在秦岭—昆仑造山带“秦昆岔口”,是新生代断陷盆地.盆缘活动断裂、岩浆岩发育,水热活动强烈、温泉密集,超过60℃的温泉6处,最高可达93.5℃,超过当地沸点(92℃)为沸泉.盆地内地温场高,据地热钻井揭露见花岗岩的三个孔,QR1孔深969 m,孔底温度为70℃,DR1孔深1455 m,孔底温度87℃,R2孔深1709.56 m,孔底温度可达97℃,地温梯度高达6～7℃/100 m,是正常地温梯度2倍,地热增温随深度增大而升高,推测3000m温度可达150 ～ 200℃,重力低异常推断基底凹陷与可控源音频大地电磁测深、地震反射波勘探推断基底界面深度不一致,并有磁异常对应,又经钻探证实.由此认为重、磁异常为花岗岩引起.花岗岩为燕山期,进入花岗岩钻孔深部有热无水,故认为盆地可能存在干热岩.     

青海共和盆地干热岩地热储层水力压裂物理模拟和裂缝起裂与扩展形态研究

水力压裂是青海共和盆地干热岩地热资源开发的难点技术问题之一。本文基于升级改造的大尺寸真三轴水力压裂物理模拟实验系统模拟干热岩储层高温高压环境,利用青海共和盆地露头岩心进行水力压裂物理模拟实验,揭示干热岩储层水力裂缝的起裂和扩展规律。通过物理模拟实验发现：干热岩储层裂缝起裂可以通过文中提出的起裂模型判断起裂方式和预测起裂压力;水力裂缝在岩石基质中的扩展形态简单,仅沿最大主应力方向延伸;但是水力裂缝会受到岩石中弱面的影响,发生转向沿弱面延伸,形成较复杂的裂缝形态。因此,建议在干热岩储层实际施工中,在天然裂缝发育较丰富的层段开展水力压裂,以实现复杂裂缝网络提取地热能。     

从青海共和—贵德盆地地热勘查成果探讨干热岩综合地球物理勘查技术

青海共和—贵德盆地位于秦岭—昆仑造山带"秦昆岔口",是新生代断陷盆地。盆缘断裂构造、岩浆岩发育,水热活动强烈,温泉密集,超过60℃的温泉6处,最高可达93.5℃(超过当地沸点92℃为沸泉)。盆地内地温场高,据地热钻井揭露见花岗岩的3个钻孔,共和QR1孔深969m孔底温度为70℃;DR1孔深1 455m孔底温度87℃;贵德R2孔深1 709.56m,孔底温度可达97℃。钻孔测温,地温梯度高达6~7℃/100m,是正常地温梯度2倍,地热增温随深度而升高,推测3 000m温度可达150℃~200℃。重力低推断的基底凹陷,与可控源音频大地电磁测深、地震反射波勘探推断基底界面不符,并有磁异常对应,经钻探证实,此重、磁异常为花岗岩引起。花岗岩为燕山—印支期,据区域资料对比,花岗岩铀、钍、钾丰度高、生热率高,上述进入花岗岩钻孔深部有热无水,花岗岩作为盆地热源称其为干热岩。     

共和盆地壳内部分熔融层存在的地球物理证据与干热岩资源区域性热源分析

新生代以来,共和盆地及其周缘造山带无火山、岩浆活动,印支期隐伏花岗岩体岩浆余热与放射性元素衰变生热等难以构成共和盆地干热岩资源的主要热源,而共和盆地又为一高温地热异常盆地.目前已基本探明了共和县恰卜恰与贵德县热水泉干热岩体2处,圈定出干热岩勘查目标靶区16处.区域重力和区域航磁调查、区域天然地震成像、盆地尺度天然地震背...     

青海共和盆地地热资源热源机制与聚热模式

青海共和盆地东侧贵德扎仓热田是探讨共和盆地地热资源成因的关键地区。本文综合区域地质、岩石热物性、同位素年代学、水文地球化学和地球物理测量等方法,重点分析了共和盆地的构造背景和热源机制,深入研究了共和盆地地热能系统的关键环节。研究发现:①识别出盆地地壳15 km以下深度发育高导体,并可与新生代青藏高原东部中-下地壳发育的层状低速高导层对比;②近NW-NS向的瓦里贡左旋走滑逆冲断裂是扎仓热田重要的控热和导热断裂;③晚中生代花岗岩与上覆围岩具有显著的热导率;④温泉氢氧同位素指示水源以地表水补给为主;⑤存在浅层新生界碎屑岩中-低温热储和深层花岗岩中-高温热储,发育四层两类地热资源。综合分析提出了共和盆地干热岩三元聚热模式:即新生代中-下地壳发育的高温低速高导层是主要热源,中晚三叠世花岗岩是良好的导热和储热体,既是干热岩母岩,也是热储,新生代低热导率沉积岩是良好的盖层。研究对于青藏高原地热成因、资源预测、开发规划等具有参考意义。     

青海共和盆地中低温地热流体发电

青海省是我国地热资源相对丰富的地区, 但其主要地热能开发利用方式长期以来为效率较低的直接利用.以青海东北部地热异常明显的共和盆地为典型研究区, 依据前期地热地质调查和地球物理工作成果, 在盆地北部施工了终孔深度为1 852 m的DR2井, 获取了温度达84.2 ℃的地热流体.在此基础上, 建立了青海省首个试验地热发电站, 设计年平均净发电量为114 kW.与利用高温地热流体发电的西藏羊八井地热电站不同, 青海共和试验地热电站是青藏高原利用中低温地热流体发电的典范, 有望为青海省能源结构优化做出开拓性贡献.总体来看, 共和盆地地热流体温度较高、水量丰富、具有较大的发电潜力, 但在开发利用过程中也应注意结垢问题.      

甘肃西秦岭北麓与青海共和盆地干热岩赋存条件的对比分析

发展新能源和建立清洁能源大基地是甘肃省“十三五”规划纲要中的“六大支柱”之一。笔者在广泛收集分析青海干热岩已有勘探资料及研究成果的基础上,结合甘肃西秦岭北麓地热异常（温泉、地热井）有限的勘探测试数据,分析研究了甘肃西秦岭北麓和青海共和盆地所处的区域地质构造背景,从干热岩形成条件和热储赋存特征两个方面进行了对比分析。研究认为甘肃西秦岭北麓与青海共和盆地具有相同的地质构造背景;西秦岭北麓规模较大的酸性岩体大部分直接裸露地表,属开启式地热田类型,岩浆岩侵入时代相对较早;岩体中放射性元素U、Th、K含量及放射性生热率略低于青海共和盆地;地层增温率6. 0℃／100 m左右,温度随深度基本上呈现线性增加,表现出以热传导为主的热源特征,推测在甘肃西秦岭北麓4 000 ～ 5 000 m深度热储温度可达180℃ ～ 200℃以上,具备干热岩赋存条件。     

东南沿海厦门湾-漳州盆地地热地质特征及干热岩勘查方向

东南沿海位于欧亚板块与菲律宾板块的俯冲带,构造运动活跃,同时,该区也是我国最主要的高放射性花岗岩分布区,发育大面积的中生代酸性花岗岩体,具有良好的干热岩赋存背景。本文以东南沿海福建厦门湾-漳州盆地为例,在区域地热地质背景研究的基础上,从区域大地热流、地温梯度、热储温度、循环深度以及深部地温场分布等方面系统分析了厦门湾-漳州地区干热岩资源的形成条件,科学评价了本区未来干热岩资源勘查的适宜深度。分析认为,区内平均地温梯度约为18.3℃/km,低于大陆地区平均值;花岗岩体的放射性生热率仅略高于世界范围内的花岗岩放射性生热率的平均值;区内相对高的地表热流值很大一部分来自于地幔热传导,放射性元素生热贡献相对较低,要达到180℃的干热岩开发温度,勘查深度要超过6 km;区内未来干热岩资源的开发应充分考虑深部热源条件、地表盖层厚度以及区域断裂对钻探工程的影响,这些认识对于本区未来干热岩资源勘查开发工作有一定的指导意义。     

青海共和2230 m地下发现干热岩资源--仅钻孔控制面积已达150 km2

《科技日报》消息（2014-04-01）经过2年钻探验证,“青海省共和县恰卜恰镇中深层地热能勘查”项目日前取得重大突破,盆地中北部地下2230 m处勘查到埋藏浅、温度高的干热岩,这是我国首次发现的可大规模利用的干热岩资源。     

青海共和盆地中三叠世花岗岩组合岩石成因:地球化学、锆石U-Pb年代学及Hf同位素约束

青海共和盆地位于青藏高原东北缘,以往有关共和盆地及邻区早-中三叠世岩浆岩成因机制的认识分歧较大,且研究主要集中在露头岩石方面。本文以共和盆地干热岩GR1井深部花岗岩岩芯样品作为研究对象,对其进行岩石学、长石电子探针、主微量元素地球化学、锆石U-Pb年代学及Lu-Hf同位素研究。矿物组成及长石电子探针测试结果显示花岗岩主要为奥长花岗岩、英云闪长岩及花岗闪长岩。锆石U-Pb测年结果表明,奥长花岗岩的结晶年龄为236.5±1.7Ma,英云闪长岩的岩浆结晶年龄为241.6±3.0Ma。主、微量元素地球化学显示这些花岗岩主要为准铝质,属于高钾钙碱性系列。全岩Ta-Nb-Hf等不相容元素图解及锆石Hf同位素数据表明共和盆地的236.5~241.6Ma花岗岩显示火山弧及同碰撞花岗岩成分特征,说明中三叠世共和地区发生俯冲-碰撞转换。结合本文数据与区域背景资料,作者认为：共和盆地早-中三叠世花岗岩组合的形成与印支期宗务隆洋的南向俯冲作用密切相关,此时,在宗务隆-青海南山-西秦岭北缘存在统一的大陆边缘弧环境;在236~241Ma时发生俯冲-碰撞转换;晚三叠世时宗务隆-青海南山-西秦岭北缘已处于碰撞期和后碰撞期。     

青海贵德地区DR1地热井井旁涌水原因分析 及处理工艺应用研究

地热资源属于清洁能源,主要通过地热井方式进行开发利用,成井工艺质量决定地热资源开发利用。贵德盆地DR1地热井由于成井时间较长,出现井旁涌水事故。本文详细分析了井旁涌水原因,采用合理方式成功处理涌水事故。为类似地热工程提供借鉴。     

青海：大力推进国土资源节约集约利用

日前,青海省国土资源厅党委中心组召开会议,认真学习党的十七届五中全会精神。会议要求,全省国土资源系统迅速全面掀起学习高潮’以会议精神为统领,以转变发展方式为主线,切实高起点谋划好“十二五”规划期间青海省国土资源工作。