青海共和盆地地热流体地球化学特征及热储水-岩相互作用过程

地热流体地球化学组成及其运移规律和成因机制研究对地热资源勘查和开发利用具有重要意义。当前,青海省地热资源开发利用程度低,更缺乏针对地热流体地球化学特征进行深入研究的系统性工作。青海共和盆地是青藏高原北缘的一个断陷盆地,盆地内地热资源丰富。本文以共和盆地及周围部分山区的地热系统为研究对象,基于系统地球化学采样和测试开展了地热流体地球化学组成及热储水-岩相互作用过程分析,认为:从共和下更新统热储、新近系热储到鄂拉山构造岩浆带再到瓦里贡山构造岩浆带,地热水中SiO₂含量依次升高,反映热储温度依次升高;上述地热地区热储中原生铝硅酸盐矿物的溶解和蚀变矿物的形成是控制地热水中阳离子含量的最重要的水文地球化学过程,而补给水下渗和地热水径流及升流过程中盐类矿物的溶滤则是水中阴离子(特别是 {\mathrm{SO}}_4^{2-}和Cl^-)的主要来源。     

不受地理位置限制的地热和太阳能联合发电系统

为解决能源问题,开发可再生能源,利用闭式循环将地热系统和太阳能系统联合起来发电.发电系统可以避免因大规模开发利用地热水资源可能造成的地震、地面沉降、地热水资源衰减、地热水有害成分污染、热污染等环境问题,也可以克服地热发电和太阳能发电受地理位置限制的缺点.地热系统地下部分由两垂深3～5km的井在井底由一5～7km的水平井连接而成,水平井中流体温度可达150℃左右,适合于ORC发电.太阳能系统采用槽式聚光镜集热,集热流体可选水或油,最高温度可达350℃以上.ORC一级循环工质为水,二级循环工质为异丁烷;ORC发电效率,白天最大为20%,晚上最大为12%.系统采用化学储能,储能密度为显热储能和潜热储能的10倍以上.钻井和完井、太阳能热能转换、载热流体、ORC和储能等技术的研究结果证明该系统是可行的.     

吉林省伊舒盆地地热流体特性及储量计算

吉林省伊舒盆地地层富水性良好、地热资源丰富,具有良好的地热资源开发利用前景。基于研究区伊舒盆地已有地热地质调查和评价资料,结合相关标准、规范和水化学方法,梳理分析研究区水文地质和地热地质条件,探讨了研究区内地热流体赋存条件、水化学和同位素组成特征,并利用热储岩体参数计算研究区的地热储量。结论表明：研究区地热流体主要赋存于深层碎屑岩类裂隙孔隙中,形成条件具有较高相似性和一定的同源性,溶解性固体(total dissolved solids, TDS)较高、含氟和偏硅酸的低温碱性地下热水,水化学类型为HCO^-₃-Na⁺型。氢氧同位素组成表明,研究区地下流体补给以古降水为主,地热流体年龄为27 Ka。地热流体储存水量为4.20×10¹⁰ m³,年可开采量为3 446.94×10⁴ m³/a。研究成果可为吉林省后续地热资源管理、开发和利用提供科学依据。     

华北盆地梁村古潜山岩溶热储聚热机制及资源潜力

地热是一种绿色低碳的清洁能源,其规模化开发利用对减少碳排放量与改善大气环境意义重大,为促进中低温水热型地热流体发电技术在实现“双碳”目标中的应用,本文在揭示梁村古潜山潜凸起岩溶热储聚热机制、评价资源潜力的基础上,对10 MW地热电站示范工程的资源保证能力进行了论证.通过地温梯度、大地热流值与构造格架、岩石热导率相关性对比分析,岩溶发育特征、热储富水性与构造、岩性、水动力条件组合关系研究,揭示了梁村古潜山潜凸起岩溶热储的四元聚热机制：一元为华北克拉通破坏、岩石圈减薄导致的高大地热流传导聚热,二元为凸起区高热导率分流聚热,三元为深大断裂带对流聚热,四元为成岩压密水对流聚热;计算出梁村古潜山潜凸起寒武系-奥陶系裂隙岩溶热储中蕴藏的可利用热资源量为2.218 3×10¹⁹ J、地热水资源量为6.34×10⁹ m³.在四元聚热驱动下,形成了梁村古潜山潜凸起高地温梯度岩溶热储地热田,其热能量与地热流体资源量满足10 MW地热电站建设需求.     

关中盆地南部山前中深层地热资源赋存特征及应用

地热资源的广泛利用有助于减少化石燃料的使用、降低雾霾污染。关中盆地南部山前地区的地热资源丰富,开发潜力大,但研究程度较低。本文概述了关中盆地南部山前地区的自然地理概况,分析了该区域地热资源开发利用过程中存在的问题,总结了区域地热载体特征和构造单元特征,划分了区域内近地表处(20 m)、深层(1500 m)处、地温梯度以及大地热流值分布情况。按赋存条件的不同,将地热流体分为四个地段,并详细论述每段的地质特征和成因模式。认为研究区地热资源主要来源于地球的内部热能,其次为地壳中放射性元素衰变、矿物转化过程中产生的热能以及少量生物降解产生的能量,将地热资源的形成模式分为热传导型和热对流型两类,热传导型地热资源广泛分布,热对流型地热资源分布在导通深部高温部位的断裂带附近。采用体积法计算了关中盆地南部山前地区地热单元储存的总热量,4000 m以深暂难利用的地热资源量及4000 m以浅能利用的地热资源量。采用热流量法计算了宝鸡温水沟、眉县汤浴、蓝田汤浴、华清池和西安东大等高地温异常区的地热流体资源量。根据研究区地热资源赋存规律,划分了地热资源的鼓励开采区和保持开采区,指明了地热资源的利用方向。本文旨在适时推动陕西省关中盆地南部山前地区的清洁能源事业,为区域地热资源的科学、长期开发提供理论依据。     

苏北盆地典型地区中低温地热流体地球化学特征研究

苏北盆地作为江苏省地热地质条件最优的地区,发育丰富的中低温地热资源.文章选择存在已探明的中温地热井及干热岩验证孔所在的盆地区作为研究区,利用地热流体携带的地球化学信息,了解深部地热储层基本特征及不同深度地热资源的成生关系.结果表明:研究区地热流体中优势阳离子为Na+,阴离子呈复合离子型,以Cl-为主,Na+、TDS与C...     

沉积型和火山型地热流体的同位素水文地球化学对比研究

地热资源按地质构造及成因的不同可划分为火山型及沉积盆地型两种类型。国内外许多学者对沉积型地热系统的同位素水文地球化学研究较多,而火山型地热系统研究不足,且沉积型和火山型地热流体的同位素水文地球化学对比研究还有待进一步深入。文章以关中盆地腹部沉积型地热系统及腾冲火山地热系统为代表,应用同位素水文地球化学方法对不同类型地热流体的地质构造、地热流体起源及成因、热储开放程度等进行系统对比研究,进而揭示其异同之处,为我国不同类型地热资源的可持续开发利用提供科学依据。关中盆地与腾冲热海地热系统在热储空间、构造条件、热源方面均存在较大差异,前者热储更为封闭,热储层更厚,后者热储通道更为畅通,热源更为丰富;腾冲热海地热系统热储温度高,埋藏更浅,热水循环更快,更易于开发利用。关中盆地与腾冲热海地热系统均存在比较明显的δ18O富集现象,关中盆地地热流体滞留时间更长是δ18O富集的主控因素,腾冲较高的热储温度是δ18O富集的主控因素;关中盆地腹部为沉积-半封闭型、封闭型,腾冲热海地热系统为火山-半封闭型;在漫长的地质历史时期,水岩反应的程度是决定热储流体水化学类型的主控因素。     

雄安新区地热水化学特征及其指示意义

地热流体水文地球化学研究是认识地热资源形成机制、赋存环境以及循环机理的有效手段.以我国华北平原典型的中低温地热系统——河北雄安新区为研究对象, 基于不同热储层和浅层地下冷水的水化学及同位素特征, 探讨地热流体中主要组分的地球化学起源, 评估深部地热流体的热储温度, 指示地热系统的深部热源及其成因机制.大气降水入渗、热储高温条件下的流体-岩石相互作用是雄安新区地热流体中主要组分的物质来源, 其中深层雾迷山组地热水中部分组分可能源于古沉积水蒸发浓缩过程中形成的蒸发岩盐的溶滤.雾迷山组地热水适宜利用Ca-Mg温标和石英温标计算其热储温度, 温度范围为76.4~90.6℃, 馆陶组地热水运用石英温标更为合理, 热储温度为66.2~71.3℃.雄安新区地热异常是深部放射性元素衰变热在特定的大地构造背景下聚集而形成.      

内蒙古平庄盆地地热系统地热流体流动模型及勘查靶区预测

通过对平庄盆地地热地质、热源、水源、封阻、盖层、地温等条件分析,建立了该区地热流体流动模型.研究表明:在地形高差的作用下,大气降水顺着盆地西北部山区的裂隙网络渗透到地下深处,被区域大地热流以及作为附加热源的玄武岩以热传导方式加热.在热水变热密度变小的情况下,沿NNE向和近E-W向两组断裂交汇处的通道上涌,在浅部与第四系砂砾岩裂隙含水层发生冷水混合作用,形成了中低温裂隙水.根据与宁城地热田相同的地热成矿条件,在盆地西部确定了娄子店地热勘查靶区.     

河南省地热资源综合评价

河南省地热资源类型按照所处的大地构造环境分为沉积盆地型和隆起山地型。计算结果表明,沉积盆地区4 000 m以浅储存的地热水总量为82 063.23×10~8 m~3,储存热能总量为7 734 086.01×10~(12) kJ。不考虑回灌时,全省沉积盆地型地热可采流体量为92 223.93×10~4 m~3/a,可利用热能量196.6×10~(12) kJ/a;考虑回灌时,全省沉积盆地型地热流体可开采量5 931 841.92×10~4 m~3/a,可利用热能量为13 003.47×10~(12) kJ/a。统计分析显示,按地热流体可采量为92 223.93×10~4 m~3/a、地热流体可开采热量196.46×10~(12) kJ/a计算,即使按50%利用,其经济效益也是十分可观的。另外,地热开发可带动第三产业经济的发展,产生的间接经济效益更加巨大。     

共和盆地地热能分布特征与聚集机制分析

位处青藏高原北部的青海省共和盆地,是一个自中生代以来形成的断陷盆地,周界由深大活动断裂控制,其内堆积有大厚度的第四纪和新近纪地层,揭露厚度达900～1440m,基底由印支期花岗岩组成,调（勘）查资料显示,盆地内具有热流值较高的特征,基底花岗岩地热梯度大于5℃,热异常明显。青藏高原宽频地震探测资料显示,共和盆地所在的东昆仑地块上地幔存在着一条宽达150km的低速带,其与巴颜喀拉地块深地幔中以大型低速异常体为特征的地幔热柱相关联,该低速带延伸到地壳,在共和盆地及其周边一带地表以下1～40km的不同部位形成热流异常区,导致在盆地浅部形成丰富的以干热岩、地下热水为主的地下热能资源,其不仅在城镇供暖方面具有现实推广意义,而且在发电等能源利用中潜力巨大。     

山东省临清坳陷区岩溶热储地热能潜力分析

山东省临清坳陷区内埋藏有巨厚的寒武系—奥陶系碳酸岩地层,是地热开发的有利目标层位。在石油勘探过程中取得的地震解译与钻探成果基础上,综合前人的研究成果,编制了区内新生界平均地温梯度图及奥陶系顶板埋深等值线图,采用地温梯度计算公式估算了奥陶系顶板地层的温度。结合寒武系—奥陶系地层厚度的空间分布情况,以奥陶系顶板处120 ℃作为地热资源量计算分区的起算温度,并以90 ℃作为地热资源利用的下限温度,对地热发电的前景进行了预测。结果表明,区内岩溶热储地热资源开发利用前景广阔,可用于发电的地热资源量为1.27×10¹⁵ MJ,折合电能1.35×10⁵ MW,其中240 ℃高温区的地热资源就能满足区内供电需求。     

The Coupled Effects of Dryness and Non-condensable Gas Content of Geothermal Fluid on the Power Generation Potential of an Enhanced Geothermal System

The Enhanced Geothermal System (EGS) is a recognized geothermal exploitation system for hot dry rock (HDR), which is a rich resource in China. In this study, a numerical simulation method is used to study the effects of geothermal fluid dryness and non-condensable gas content on the specific enthalpy of geothermal fluid. Combined with the organic Rankine cycle (ORC), a numerical model is established to ascertain the difference in power generation caused by geothermal fluid dryness and non-condensable gas content. The results show that the specific enthalpy of geothermal fluid increases with the increase of geothermal fluid temperature and geothermal fluid dryness. If the dryness of geothermal fluid is ignored, the estimation error will be large for geothermal fluid enthalpy. Ignoring non condensable gas will increase the estimation of geothermal fluid enthalpy, so the existence of the non-condensable gas tends to reduce the installed capacity of a geothermal power plant. Additionally, both mass flow of the working medium and net power output of the ORC power generation system are increased with increasing dryness of geothermal fluid, however there is some impact of geothermal fluid dryness on thermal efficiency.     

青海共和盆地地热资源分布特征兼述CSAMT在地热勘查中的作用

青海共和盆地为一新生代断陷盆,具有良好地热地质背景与其东、西两侧构造岩浆带断裂型地热分布,构成秦昆接合部SN向地热带。另据CSAMT在海南州首府共和县恰卜恰镇地热勘查推断出一小型拉分盆地,兼有盆地传导型层状热储和断裂对流型带状热储的特征,提出拟建地热井位钻孔布置构造有利部位,建议孔深1200m。经钻探打出全省第一口水温高、水量大、水质优的地热井,发挥了CSAMT在地热勘查中的指导作用。     

青海西宁城南新区杜家庄地热田地下水的地球化学特征

依据青海省西宁市城南新区杜家庄地热田DR2005地热井地下热水的水化学资料,采用兰格利厄—路德维金图解法、同位素水文学方法、地球化学温标法等,对杜家庄地热田地下热水的补给机制、地下热水年龄、地热资源潜力等关键问题进行分析。分析结果表明杜家庄地热田地下热水源于大气降水入渗补给,但仍有现代冷水补给,地热田下部还存在着远高于DR2005地热井开采段温度的热储。依据研究区地热地质条件具可比性的地热生产井水化学动态观测资料推断,随着DR2005地热井开采时间的延续,地下热水水质将向淡化的方向发展。研究结果为杜家庄地热田的开发利用提供水文地球化学依据。     

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。      

Fluid–Rock Interactions in Geothermal Reservoirs,Germany: Thermal Autoclave Experiments Using Sandstones and Natural Hydrothermal Brines

As renewable energy, geothermal can contribute substantially to the energy transition. To generate electricity or to harvest heat, high-saline fluids are tapped by wells of a few kilometres and extracted from hydrothermal reservoirs. After the heat exchanger units have been passed by, these fluids are reinjected into the reservoir. Due to the pressure and temperature differences between the subsurface and the surface, as well as the cooling of the fluids in the power plant, unwanted chemical reactions can occur within the reservoir, in the borehole, and within the power plant itself. This can reduce the permeability of the reservoir as well as the output of the geothermal power plant. This study aims to simulate real subsurface reactions using batch and leaching experiments with sandstone or sandstone powder as solid phase, and deionised water or natural brine as liquid phase. It is demonstrated that fluid composition changes after only a few days. In particular, calcite, aragonite, clay minerals, and zinc phases precipitate from the natural brine. In contrast, in particular minerals containing potassium, arsenic, barium, and silica are dissolved. Due to the experimental set-up, these mineral reactions mainly took place on the surface of the samples, which is why no substantial changes in petrophysical properties could be observed. However, it is assumed that the observed reactions on the reservoir scale have a relevant influence on parameters such as permeability.

     

Geothermal energy research in Kenya: a review

Geothermal energy for electricity generation is likely to become increasingly important in Kenya in the future. There are numerous centres of thermal activity in Kenya, particularly within the Rift Valley, although aridity and, consequently, availability of water may be a constraint to the development of large scale natural hydrothermal systems. Geothermal resources in the islands of Lake Turkana and those close to other rift lakes deserve further investigation as they do not suffer from the constraints of a shortage of water. The experience gained so far at Oikaria shows that environmental problems can be adequately addressed, though constant monitoring is necessary. H₂S emissions preclude the setting up of permanent residences within about 5 km of the geothermal power stations. Trace elements and radiation from geothermal fluids need to be monitored with respect to their impacts on plants and animals. The impact on the local hydrogeology also requires close observation. Multistage uses of geothermal fluids will greatly increase the benefits derived from this resource.