开封市地热系统特征

以28眼地热井水温资料为基础,研究了开封市地热系统的地温、地温梯度及地表热流值的分布特征及控制因素.结合钻孔柱状和地热水动态资料,划分了亚热储层,并说明了各亚热储层地热水之间的相互关系及水文地质特征.依据地热水水质化验结果,评价了各亚热储层地热水的水化学特征.利用放射性同位素14C法,估算了各热储层地热水的年龄和循环速率并确定了补给源.     

南京汤山地区地热水资源评价

为了准确规划和评价南京汤山地区地热水资源的可开采量,预测在规划开采条件下的地热水水位和水温的变化,在充分研究了汤山地区地热水系统水文地质特征的基础上,概化出南京汤山地区地热水系统的水文地质概念模型,建立了地热水非稳定渗流和热量运移三维耦合数学模型,模拟预测了降深不超过50 m时的地热水可开采量及其水位和水温的变化。结果表明：汤山地区现有14口地热水井的可开采量有所差异,最大为R08（温泉公司1#）,开采量可达1 450.0 m³/d,最小为R11（中闻集团2#）,开采量仅有125.0 m³/d,地热水的总可开采量为3.08×10⁶m³/a;且随着开采的进行,地热水水位逐渐下降,各地热水井温度逐渐上升,上升幅度略有不同,年均水温上升2~3℃。     

深部地热水多开采井联合运行模式优化

深部地热水作为一种清洁低碳的可再生能源,对促进实现“双碳”目标具有重要意义,但其不合理开采将导致水量减少、水位下降、工程效益低等一系列问题。以河南开封市城区已有的地热井勘探资料为基础,构建表征地热水运移的水文地质模型及对应的数学模型,利用Galerkin有限单元法对模型进行识别与验证。针对现有地热井单独运行、按需开采的弊端,围绕开封市城区主采的埋深1 200～1 400 m热储层,以水位降深最小、井间干扰最小、运行费用最低为目标函数,以水位降深、供需平衡为约束条件,建立地热水开采井运行模式优化模型。为提高收敛的准确性和结果可靠性,引入Pareto-灰狼算法求解模型并用TOPSIS理论对结果进行排序。研究表明：优化后剖分节点水位降深之和减少70.3%,地热井之间水位降深影响值之和减少10.83%,分区Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ水位降深分别减少12.85%、28.14%、43.77%,-80和-90 m水位等值线包围的降落漏斗面积分别降低15.5%和28.7%,地热井运行总费用降低28.7%。研究成果通过构建优化模型和引入改进算法,为地热水合理开发提供科学依据,优化地热水开采井的运行模式,不仅可以减少水资...     

基于Modflow软件的德州市城区馆陶组热储数值模拟研究

德州市位于山东省西北部,区内地热资源丰富,城区已有地热井75眼,地热资源大量开发,对地热资源的管理提出了新的要求,本文以德州市城区为研究区,充分收集资料,采用Modflow软件建立德州市城区馆陶组热储模型,对馆陶组热储的埋藏分布规律及城区地热田的地热水储量进行计算评价,将馆陶组热储概化为平面上无限延伸且顶、底板为隔水层的均质含水层。采用非稳定流抽水试验求取的水文地质参数对模型进行识别,利用两眼长期监测孔的水位动态观测数据及历年来地热资源的开采情况对模型进行校正。校正过程中发现与热储砂岩互层分布的泥岩压密释水是热储地热水的主要来源之一。以地热水水位降幅2 m/a为限制条件,德城区馆陶组热储地热水的允许开采量为532万m~3/a。     

淮南张集煤矿灰岩含水层数值模拟及涌水量预测

为了正确评价淮南煤矿张集煤矿灰岩含水层对煤层开采的影响,探明详细的水文地质条件,本文利用-536 m水平放水成果资料,利用GMS建立了张集煤矿C3Ⅰ组灰岩含水层水文地质模型及其数值模型,经识别和验证后,获得了灰岩含水层水文地质参数,并结合"突水系数",进行数值模拟分析,计算水文地质参数,预计灰岩疏水量,并利用数值模拟参数分别模拟计算了-536 m、-565 m水平、-566 m水平的安全开采下的疏放量。此次计算结果为张集煤矿采煤过程中灰岩水的防治提供了一定借鉴。     

张集煤矿灰岩含水层数值模拟及涌水量预测

为了正确评价淮南煤矿张集煤矿灰岩含水层对煤层开采的影响,探明详细的水文地质条件,本文利用–536 m水平放水成果资料,利用GMS建立了张集煤矿C3I 组灰岩含水层水文地质模型及其数值模型,经识别和验证后,获得了灰岩含水层水文地质参数,并结合“突水系数”,进行数值模拟分析,计算水文地质参数,预计灰岩疏水量,并利用数值模拟参数分别模拟计算了–536 m、–565 m 水平、–566 m水平的安全开采下的疏放量,依据此次计算结果,给张集煤矿采煤过程中灰岩水的防治提供了一定借鉴。     

塘沽地热系统水化学赋存环境

根据水化学成份检测资料，研究了塘沽地热系统馆陶组Ⅲ段热储层地热水化学成份的时空变化规律。利用地热水中pH值的大小，气体成分的含量及放射性同位素^14C实测的地热水年龄，确定了塘沽地热系统馆陶组Ⅲ段热储层地热水的赋存环境，得出地热水补给和径流均微弱的结论，为地热水的开发管理和保护提供了科学依据。     

鞍山市西郊区水位预测

根据鞍山市西郊区水文地质条件，建立了双层渗流二维平面系统的数学模型：应用Galerkin有限元法求解模型，从模型的计算结果可见该区观测点水位绝对误差较小，达到了规范要求的计算精度，同时，在此区内有一个大漏斗，在东南的铁西一带也有一个小漏斗。由于铁西一带是主要开采水源区，开采水量较大，所以漏斗逐渐向外扩大且水位有明显下降的趋势。这一变化规律与实际水位一致，说明计算水位基本上反映了实际水位空间变化的规律。因此根据模拟参数利用此模型对该地区进行了水位预测，共预测了四年的水位状况，并依据水位的预测结果对该区的水资源开发利用提出了合理建议。     

关中盆地西安凹陷地热水赋存特征及其资源量估算

地热资源的开发利用有助于调整能源结构、提高环境质量和治污减霾。关中盆地西安凹陷地热水赋存条件较好,资源量丰富,地热水具备规模化开发利用的基础。目前,未见关于西安凹陷地热储层划分及资源量的研究。将西安凹陷地热水热储层分为红河-白鹿塬组、新近系的冷水沟-寇家村组、蓝田灞河组、张家坡组4类,对其系统分析每类热储层的储盖特征、地层岩性、沉积相等。通过地热水水化学分析,认为在纵向上,西安凹陷地区地热水赋存环境越往下部封闭性越强;在平面上,西安凹陷中部地区的环境相对较为封闭,而南部、北部为相对开放的化学环境。结合区域地温资料,分别计算了西安凹陷地区洪积平原和冲积平原的恒温层深度,分析了区域20 m、500 m、1500 m、2000 m深度处的地温场特征及区域地温梯度特征。采用体积法评价了西安凹陷地热水的总体积储量、总弹性储量、总静储量。总体积储量为5270.96×10^8 m^3,总弹性储量为16.89×10^8 m^3,总静储量为5287.85×10^8 m^3。通过对西安凹陷地区地热水资源规律的研究,认为该地区地热水资源储量丰富,热储层的埋藏相对比较稳定,开发利用的风险较小,推进该地区地热水的开发利用对治污减霾、调整能耗结构及改善民生都具有积极的意义。     

阜阳地区地热水化学特征及同位素分析

为研究阜阳地区地热形成机制的控制作用,在分析研究区地热地质条件的基础上,利用已有的勘探井水质资料,对研究区地热水的化学特征进行了分析,得出地热流体在垂向、横向上的分布特征,揭示了太古宇五河群风化壳可以构成热储,其较低的总溶解固体(total dissoloved solids,TDS)不同于区域常见的新近系馆陶组、古近系界首组热储。同时,利用大气降水和地热水的稳定同位素资料,研究得出区内地热水的来源主要为大气降水,大气降水经侧向径流补给和蒸发/浓缩作用形成了高TDS地热流体; 利用地热水放射性同位素资料估算了研究区地热水年龄。通过地热水化学、同位素及控热构造等研究,建立了研究区地热资源形成的概念模型,为该地区地热开发利用提供了指导。     

开采状态下河北平原孔隙热储地热水资源的构成——以辛集集中开采区为例

地热水属于承压水,其储存量包括容积储存量和弹性储存量两部分,当水位处于含水层顶板以上时,已开采出的地热水只能是弹性储存量。在河北平原区进行区域地热资源评价时,地热水可开采量按照开采系数法、解析法等不同方法计算,与弹性储存量存在巨大差距。为研究地热水开采资源的构成并更加准确评价集中开采区地热水的可开采量,采用地下水均衡法对辛集集中开采区地热水开采资源量进行了计算,结果显示: 侧向补给量为126×10⁴ m³,占开采资源量的60.9%; 越流补给量为19.7×10⁴ m³,占开采资源量的9.55%; 弹性释水量为33.1×10⁴ m³,占开采资源量的16.1%; 弱透水层压密释水量为27.4×10⁴ m³,占开采资源量的13.3%。研究结果说明,集中开采区地热水的开采资源量不仅仅来自于热储层的弹性释水量,还包括侧向补给量、越流补给量和弱透水层的压密释水量。研究成果对于科学合理地开发地热资源、更好地遏制和缓解地热水开采引发的地质环境问题具有一定意义。     

西安凹陷热储流体环境同位素研究

为了了解西安凹陷地下热水的补给循环及其赋存环境特征,对西安凹陷地下热水D、^18O、^13C、^14C、^34S分布特征进行了测定与分析。研究表明：西安城区地下热水中环境同位素δ（^180）、δ（^13C）、δ（^34S）的分布规律与其所在的关中盆地存在相反趋势,指示西安城区地下深部存在欠压实作用,表明西安是一个年轻的快速沉积盆地或其深部存在开启性断裂。通过水化学分析表明西安地区主要水化学类型为SO4-Na型,咸阳主要为Cl—Na型,指示咸阳地区的地质环境更为封闭。根据补给高程计算,西安、咸阳城区地下热水补给来源分别为秦岭和北山末次冰期高山雪水补给。     

河北武城凸起地热田地热地质特征

在“雄县模式”和环境压力的双重驱动下,河北地区已形成我国最大的地热供暖城市群。因此,研究武城凸起地热田地热地质特征,对河北省故城县地热开发具有重要的指导意义。本文通过测井、地震和区域地质资料,结合水化学特征、同位素测试结果的分析,系统分析了地热田的不同类型热储展布、储集层物性、地下热水补给来源和循环路径特征,并精细评价了地热资源量。结果表明武城凸起地热田热储类型主要为馆陶组砂岩热储和奥陶系岩溶热储。砂岩热储区域稳定分布,主要产水层为下馆陶组,底板埋深1 200~1 600 m,单井出水量79~123 m³/h, 井口水温52~54 ℃;岩溶热储有利区带主要分布在寒武—三叠系卷入的背斜核部,呈南北向带状展布,主要产水层为上马家沟组、下马家沟组和亮甲山组,顶板埋深2 100~2 900 m,单井出水量75~98 m³/h,井口水温82~85 ℃。地下热水来源为西部太行山脉和北部燕山山脉,热水沿着NE-SW向断裂破碎带和岩溶不整合面向上水平运移进入浅层热储,通过沧县隆起和邢衡隆起在武城凸起汇集,形成中低温地热田。地下热水质类型为Cl-Na型,最大循环深度为2 822.5~3 032.5 m,¹⁴C测年表明砂岩热储和岩溶热储年龄分别为21 ka和32 ka。明化镇组和石炭—二叠系分别为两套热储的直接盖层。武城凸起地热田地热资源量分层精细评价结果表明,热储地热资源量合计4.86×10¹⁰ GJ,折合标煤16.6×10⁸ t。年可开采地热资源量可满足供暖面积1.1×10⁸ m²,市场开发潜力巨大。     

河北汤泉地热田地温场分布及其控制因素研究

汤泉位于河北省遵化市西北部,为山前丘陵地貌,地热资源丰富。本文对汤泉地热田内分布的诸多基岩热水井进行了钻孔测温,利用测温结果对该地热田地温场分布特征及控制因素进行了研究。研究发现:钻孔温度明显受地下水流的影响,绝大部分测温井表现为对流传热特征,个别表现为传导为主的传热特征;地温异常区域位于汤泉福泉宫和疗养院一带,异常中心呈两极分布,地热异常中心50 m埋深水温为51~54℃,100 m埋深水温可达60~67℃;该地热系统中地热水系地下水在深循环过程中,在正常的大地热流背景下被围岩逐渐加热所致;由花岗岩隔水底板构造形态所形成的隐伏盆地,构成了福泉宫至疗养院一带的蓄水构造;由于断裂构造切割花岗岩体,造成深部的热流沿断裂上升,混合并加热赋存于福泉宫至疗养院一带蓄水构造中的片麻岩裂隙水,形成该地段的地热异常现象;福泉宫地区和疗养院地区片麻岩含水层裂隙发育,使得深部热量能够快速到达浅部地层,并在浅部出现局部异常高温;汤泉地热田片麻岩热储层地热流体属于含岩盐地层溶滤的陆相沉积水,主要来源于大气降水。     

山东平阴地热水水文地球化学特征及成因分析

山东平阴目前已有的3眼地热井水中均富含丰富的理疗矿物元素,具有较高的理疗价值.利用以往工作取得的水化学分析和同位素分析数据,分析了地热水的水化学特征、补给来源、形成年龄及水-岩作用过程,对热储温度、冷水混入比例与热水循环深度进行了估算.结果表明:研究区地热水水化学类型均为Cl·SO4-Na·Ca型;补给来源均为大气降水...     

重庆市温塘峡背斜地热资源特征

温塘峡背斜是华蓥山帚状穹褶束中的背斜之一,地热水资源丰富,地热显示主要表现为天然温泉和人工温泉2类。通过统计和分析背斜两翼地热钻井的水量、水质和含水层资料,发现该构造主要热储含水层为嘉陵江组四段和二段,次要热储含水层为嘉陵江组三段和一段。水化学类型以硫酸盐型为主,但两翼有所不同,镁钙离子当量浓度比小于1,说明地热水化学成分主要来源于灰岩含水层。水质和水量受地质构造作用控制。温塘峡背斜具备热储盖层、热储层和下部热储隔热隔水层的层状热储结构特征,热储温度表现为西翼和东翼相当。物探测井数据显示,1 700~2 000 m深度处热储温度在26.42~51.7 ℃之间,且自北向南略有升高。研究成果可为温塘峡地热水资源进一步勘查开发提供参考和指导。     

世界地热能开发利用现状与展望

地热能作为一种零碳、清洁能源,其开发利用对于碳中和具有重要价值。2015-2020年,全球新增地热发电约3649 GW,增长约27%;地热直接利用总装机容量增长52.0%。两者之和,所用热能比2015年增长72.3%。全球每年地热直接利用可防止7810万t碳和2.526亿t CO₂排放到大气中。世界地热能发展呈现五大趋势：（1）发展非常规地热系统;（2）向海上地热资源开发进军;（3）降低钻探成本与石油热能协同生产;（4）加大浅层地热能的开发利用;（5）加强含水层热能储存技术研发。     

Properties of geothermal resources in Kebilli region, Southwestern Tunisia

The Kebilli region is located in the Southwestern part of Tunisia, and is characterized by the presence of deep and shallow geothermal systems (continental intercalary and complex terminal). Chemical and isotopic contents are used to classify the type and determine the origin of thermal water. An evaluation of reservoir temperature and a possible geothermal fluid mixing are also carried out. Both continental intercalary-deep aquifer and complex terminal-shallow aquifer are of Na–(Ca)–Cl–(SO₄) mixed water type. The use of different geothermometers and the computation of saturation indexes for different solid phases suggests that the thermal reservoir temperature of the continental intercalary is between 92 and 105 °C, while the fluid temperature from the shallow complex terminal aquifer ranges from 50 to 75 °C. Also, the isotopic data indicates the old origin of all groundwater of Southwestern Tunisia. Mixing effects characterizing the continental intercalary and the complex terminal aquifers were identified using δ²H and δ¹⁸O relationship. It appears that the upward movement of thermal water from the deep aquifer to shallow ones is probably due to the abundant fractures in the research area.     

新郑矿区地热资源潜能分析与保护建议

基于新郑矿区以平均每年0.0813×108m3的涌水量向地表排放热水,造成的地热资源损失和污染环境的现实,在分析地温地质条件基础上,利用热储资源量公式、卡明斯基公式和弹性储存量公式,分别计算了矿山开采前和开采后不同类型地热资源量,并对当前矿区地热潜能进行了评估。在此基础上,提出了选择煤层底板加固技术,保持岩溶裂隙水一定的水位、减少地下水排放和利用识别模型,选择适宜区段作为地热资源开采区,以调减矿山日常的排水量,尽可能维持渗流场基本不变,进而提高热储的潜能,实现节能减排,达到保护与利用地热资源的效果的建议。