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.     

沧县隆起中段献县凸起和阜城凹陷岩溶型地热资源特征

为探究华北平原的岩溶热储分布规律,以及如何高效开发利用献县凸起和阜城凹陷地热田的地热资源,结合前人研究成果与已有地热井的测井、地震、水化学等资料,分析了岩溶热储分布规律以及献县凸起和阜城凹陷地热田的四大要素即“源、储、通、盖”等地热地质条件,建立了地热田概念模型,并精细评价了地热资源量。研究表明地热田是形成于渤海湾盆地新生代伸展断陷背景下的受深大断裂控制的传导型地热田,主要以大气降水为补给水源,深大断裂和岩溶不整合面为水运移通道。来自太行山和燕山的水再补给、汇聚,在献县凸起及阜城凹陷岩溶热储中富集,形成中-低温传导型地热系统,具有良好的盖层以及高达3.63~5.31 ℃/100 m的地温梯度。蓟县系岩溶热储顶板埋深1 400~1 500 m,有效厚度累计336.1 m;奥陶系岩溶热储顶板埋深2 000~2 500 m,有效厚度累计55.3 m。献县凸起地热田蓟县系岩溶热储可采资源量3.75×10⁹ GJ,折合标煤1.28×10⁸ t,年开采地热资源量可满足供暖面积4 523×10⁴ m²;阜城凹陷奥陶系岩溶储可采资源量0.80×10⁹ GJ,折合标煤0.27×10⁸ t,年开采地热资源量可满足供暖面积954×10⁴ m²。献县凸起及阜城凹陷地热田开发潜力巨大。     

一种地热能可再生资源量的新算法——以北京为例

北京地热资源勘查始于20世纪50年代中期。70年代初期,针对以往对地热资源的可再生性认识不足,不能真实反映地热资源中蕴含的可循环利用的热量,造成计算值偏小的情况。本文介绍了一种地热可再生资源量的新算法,计算每个热田的可再生资源量,从而重新估算北京市地热能的资源潜力。通过计算,采用对井抽灌方式且地热水100%回灌条件下抽灌井间距为300m时,10个地热田范围内地热能可提供的供暖面积为3.01亿m2;采用地热梯级利用(和热回收)结合其他辅助清洁能源调峰方式对建筑物进行供暖,全市热田面积内可供暖面积为8.60亿m2。对比传统地热可采资源量与本次研究采用的新算法,采用对井系统供暖可大大提高布井密度,使可供暖面积提高73倍。通过对地热能可再生资源量进行计算,对于推进全国范围内的地热发展,具有良好的推动作用。     

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.      

鄂尔多斯盆地延长油气区地热资源赋存特征及开发利用建议

鄂尔多斯盆地蕴含丰富的中低温地热能源，通过对其中延长油气区地热资源赋存状态研究，发现区内主要有西部白垩系碎屑岩和东部石炭系—侏罗系碎屑岩两套热储层；岩石热导率与地层岩石的成岩程度、孔隙度等关系密切；地温梯度为2.73～3.50℃/100 m，整体显示北高南低，与地层埋深呈正相关；大地热流值为57.28～86.18 mW/m²，具有明显的东西向展布特征。综合分析认为：区内地热资源东部优于西部，可具体划分浅层低温有利区、中层中低温有利区和中深层中温有利区等3类地热资源有利区。结合油田地热资源开发利用实例，认为对这些有利区内的废弃井加以改造利用，可降低地热开发工程成本，在地热发电、工业利用及三产养殖等方面实现地热资源梯级利用，有望建立“源网荷储一体化”的能源互联网构架。     

地下闭式循环地热交换发电系统简介

为解决能源问题而提出了地下闭式循环地热交换发电系统.该系统地下部分通过全井下套管形成一个封闭系统,克服了传统地热发电和干热岩发电受地质条件制约、对环境造成危害等缺点,是一种新型的不依赖位置、环境友好的地热发电系统.采用大位移技术进行钻井,应用悬链线技术对井身剖面结构进行了优化,提出了地下连接技术要求,应用分支井和膨胀套管技术固井,设计了水泥配方并进行了相关试验,优化了载热流体,计算了有机工质朗肯循环(ORC)的发电效率.     

慕尼黑地热产业发展对雄安新区的启示北大核心CSCD

雄安新区建设低碳之城的“绿色理念”下,通过与慕尼黑地区地热产业发展的对比分析,形成对雄安新区地热高质量发展的启示。以雄安新区100余口地热井与慕尼黑57口地热井的资料为基础,通过对慕尼黑地热资源勘探和开发政策、利用技术、发展趋势等多方面分析,提出雄安新区地热产业高质量发展的建议。慕尼黑马尔姆热储层埋深1500~5000m,温度80~140℃,丰富的中深层地热资源是其进行积极能源转型规划的基础。近年来,在慕尼黑政府的积极引导下,地热资源勘探开发得到快速发展。2021年,基于丰富的地热资源开发的基础上,慕尼黑提出2035年实现气候中和的发展目标。雄安新区中深层地热资源条件与慕尼黑具有较强的可对比性,在政府支持下,地热资源勘探和利用取得了一系列成果,形成了地热供暖的“雄县模式”,供暖面积达700万平米。通过对比分析认为应加大新区基础勘探工作投入,坚持科学可持续开发,实时引导建立地热发电示范项目,制定积极、可预期的地热管理政策,充分发挥地热在碳中和目标中的作用。不仅对雄安新区而且对我国地热产业在实现碳中和目标中的作用均具有借鉴意义。     

土耳其高温地热钻井关键技术

高温地热资源具有分布广泛、清洁环保的特点,世界各国都在加大高温地热资源的开发利用。土耳其ECOLOG公司Geo2E地热发电项目高温地热钻井实施过程中,针对区块高温地热钻井过程中存在的技术难点,从井身结构设计、钻井提速、抗高温钻井液、安全钻井技术等方面着手,进行相关技术的研究及应用,现场应用效果良好。该地区高温地热钻井成功经验能够为我国高温地热开发钻井施工提供有效借鉴,促进我国高温地热资源的经济高效利用。     

四川盆地地热地质条件及勘探潜力评价

地处特提斯—喜马拉雅构造域与滨太平洋构造域交接转换部位的四川盆地,是造山带环绕的多旋回沉积盆地,地热资源禀赋较好,但地质构造复杂,不同构造带地热条件和成热模式差异较大,严重制约地热勘探开发与利用。在四川盆地已有地热勘探开发资料和油气勘探研究成果的基础上,系统总结了四川盆地的地热储层、地热流体、大地热流和地温梯度场的特征及分布规律,对比研究了四川盆地不同类型盆山结构区的地热储盖层组合和地热条件的异同性,指明了不同构造单元的勘探靶区。结果表明：(1)四川盆地及周缘的大地热流值为中低热流值,地温梯度在16～30°C/km之间,地热源受活动断裂和基底构造控制明显,发育传导型水热系统,多属中低温(<90°C)地热资源;(2)四川盆地的地热资源分布主要受盆地构造、地层分布和水文条件等控制;(3)海相层系至少存在4个岩溶型热储层,陆相地层局部偶夹1～2个砂砾岩型热储层,地下水多为SO₄—Ca型微咸水。研究建议以中～下三叠统和中二叠统岩溶型热储为重点层系,尤其在川东和和川西地区二者勘探潜力较大,其次优选其他海相层系岩溶型热储进行勘探,而陆相碎屑岩热储层盖层、地下水补给和热源...     

黑龙江林甸地热田热水微生物多样性与群落结构分析

【研究目的】研究地热系统微生物群落组成有助于揭示地热流体地球化学演化和指示热储地球化学环境。已有研究显示,林甸地热田热水还原性强且富含甲烷,但关于微生物在甲烷形成中的作用研究较少。本文旨在分析林甸地热田热水中微生物的群落结构和多样性特征,并揭示其甲烷生成途径。【研究方法】在地热供暖季和非供暖季采集并测试了9个热水微生物样品,并对热水中微生物多样性、群落结构及功能基因进行了分析。【研究结果】属水平上,林甸地热水中优势细菌主要为不动杆菌属(Acinetobacter,>80%),与已有报道的地热系统有一定差异,而同油田热水相似;供暖季和非供暖季热水中细菌多样性差异较大,非供暖季细菌多样性高于供暖季,但古菌多样性基本不受开采影响;优势古菌以广古菌门(Euryarchaeota)产甲烷菌为主,地热流体中的甲烷气体主要源于H₂还原CO₂产甲烷途径,而甲基歧化产甲烷作用和H₂还原甲基化合物产甲烷途径次之。【结论】林甸地热田热水中微生物多样性和群落结构较为独特,与地层中有机质含量较高、地热开采扰动有关。     

沧州市区地热地质特征及地热资源开发探讨

沧州市区2000m以内 ,主要为馆陶组热储 ,次为沙河街组和寒武-奥陶系热储 ,本文通过对热储条件的分析及地热资源计算 ,提出该区地热合理开发设想。     

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。     

盆地地热场模拟在地热资源勘探中的应用

地热资源是一种新型无污染能源,具有极高的开采价值,已经受到世界各国的关注.盆地因其特殊的地质条件,内部往往蕴涵着丰富的地热资源,且具有易开采、利用的特点.但目前地热资源勘探的手段和研究方法单一,制约着地热资源的开采与开发.而盆地地热场模拟技术已经较为成熟,并在油气成藏模拟中广泛应用.我们可以在已有的技术手段下结合盆地地热模拟技术来提高勘探的精度.本文还探讨了以地温控制方程与地下热水水流方程相结合来建立模型,模拟盆地地热资源.     

天津地热资源开发利用现状及可持续开发利用建议

天津是我国地热资源比较丰富、开发利用较早的城市之一,二十世纪九十年代以后开始大规模的将地热资源应用于供暖、洗浴、养殖等方面.目前全市地热供暖面积约1233万m2,是我国利用地热供暖规模最大的城市,并于2011年1月获得“中国温泉之都”荣誉称号.地热资源已经成为天津经济发展和改善城市环境质量不可多得的清洁能源.天津地区的主要热储层均已形成降落漏斗,明化镇组热储层在市区及新四区形成漏斗;大港区形成了本市馆陶组热储层最大的一个漏斗中心;雾迷山组热储层在市区形成了较大的降落漏斗.尽管天津地热资源丰富、开发利用程度较高,但在开发利用过程中存在很多问题,主要有水位年降幅较大,回灌率较低,新近系回灌效果不明显,还存在很多无证开采的现象.针对这些问题,建议相关部门严格控制开采量,时刻关注水位降幅情况,增大回灌力度     

新疆地下热水

新疆地热资源丰富,已发现温泉73处,热汽泉7处和热水井5处,主要分布于阿尔泰山南坡.天山西段和昆仑山北坡等广大地区.本文将地热水分为褶皱山地断裂型和沉降盆地型两大热水区,以中低温热水为主,富含Si、Li、Sr,以硫酸盐和重碳酸、硫酸盐水为主,矿化度一般于1g/1.新疆煤层自燃热能释放形成的热汽泉,最高温度达187℃.为大气型热汽水.     

河北平原地热流体可采量计算方法及岩溶热储分布规律研究

随着能源供需矛盾的加剧,河北省地热资源开发利用呈快速增长态势,对地热流体可采量及其计算方法的研究亟待加深。通过实例,采用热储法、解析法、统计分析法和数值模拟4种方法对河北平原区层状热储地热流体可开采量进行了评价和对比; 分析了岩涪热储及资源现状。研究认为: 热储法和解析法适合勘查程度较低、无地热井或仅有少量地热开采井和产能试验数据的地热田,其计算精度较低; 统计分析法和数值模拟法适用于勘查程度较高、已开发利用多年、具有多年动态监测资料的地热田,计算结果可靠程度较高; 地热流体中岩溶热储具有温度高、易回灌、可持续性好等特点,主要赋存于古生界和中新元古界地层中; 岩溶热储被新生界地层覆盖,有利于储集层的聚热和保温; 在基岩隆起带(古潜山)岩溶裂隙发育,构成深部热水储集层,可形成有重要开发利用价值的地热田,是下一步地热勘查和开发的主要热储类型。     

中国地热资源及其潜力评估

笔者在阐述中国地热资源特征的基础上,针对中国不同类型的地热资源,采用不同的计算方法对浅层地热能、水热型地热资源和干热岩地热资源进行了潜力评估。结果表明,中国287个地级以上重点城市浅层地热能为2.78×1020J,每年浅层地热能可利用资源量为2.89×1012kWh;中国主要平原(盆地)沉积盆地地热资源储量为2.5×1022J,可开采资源量为7.5×1021J;中国温泉区放热量共计1.32×1017J,可采资源为6.6×1017J/年;中国大陆3.0~5.0 km深处干热岩资源总计为2.5×1025J,是中国目前年度能源消耗总量的2.6×105倍。     

济南西北部碳酸盐岩热储浅埋区热异常机理研究

为了探寻济南岩体北部碳酸盐岩热储浅埋地热异常区形成机理,利用地质钻探编录、抽水试验、测温、水质分析测试等手段,对碳酸盐岩浅埋地热异常区地质特征、热储物性特征、地温场特征、水化学特征等进行研究,结果表明：碳酸盐岩浅埋区热储层发育在奥陶纪灰岩地层中,热储层岩溶裂隙发育,热储埋深150~1000m,地热异常区盖层地温梯度为7. 2~11. 5℃/100m,水化学类型为SO4- Ca型,TDS为1. 3~1. 5g/L,地热水中含有对人体有益的微量元素,地热水来源为大气降水,地热水中50年以前入渗的“古水”占主导;明确了热源除正常的地温传导之外,济南岩体阻挡迫使水流深循环加热后上涌,断裂沟通深部热源等也是地热异常区形成的重要因素。     

涿州地热资源及开发利用前景

系统介绍了涿州地区地层,构造,分析了涿州热田地热地质条件,估算了地热（水）资源量,对该区地热能利用提出了建议。     

北京天竺地热田东坝凹陷南部地区地下热水富集的地热地质条件分析

以北京地区地热流体中温度和矿物质含量较高的东坝凹陷南部地区作为实例,在完整的地热钻孔及相关地质资料基础上,通过对研究区断裂构造、热储层、热储盖层、地温场、流体水化学特性和富水性等地热地质条件进行分析,研究造成该区地热流体中温度、矿物质含量升高的主要原因。研究表明：受太阳宫断裂北段、良乡—前门断裂和楼梓庄断裂的切割作用,东坝凹陷南部地区热储层下落近千米,形成了一个较为封闭的“黑箱子”区域。这种独特的地质结构导致东坝凹陷南部地区接受东南城区地热田侧向补给较少,长期处于较为封闭的还原环境;太阳宫断裂北段存在深部的热源通道,地层深部的高温热流顺断裂上涌在东坝凹陷南部地区的热储层富集,因此该区地热流体表现出温度高、矿物质含量高、富水性差的特征,该研究对我国今后地热资源的开发具有积极的借鉴意义。