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.      

天津滨海新区深部地热流体水文地球化学特征

通过近几年滨海新区深部热储的勘探开发,对古近系东营组和蓟县系雾迷山组的认识也逐步加深.从水化学特征、热储温度、水文地球化学作用方面对东营组和雾迷山组地热流体展开分析,为进一步开发利用深部热储地热资源提供了依据.宁河凸起雾迷山组补给较为充分,东营组赋存环境较封闭,东营组地热流体属于"平衡水";地热温标计算出的雾迷山组热储...     

雄安新区容东片区地热资源赋存特征及潜力评价

雄安新区容东片区是新区规划建设的第一个安置区, 具有较好的地热资源赋存潜力。查明该地区地热地质条件, 准确评估其地热资源量, 可为雄安新区地热资源的开发利用、能源结构转型提供理论支撑。本文综合分析深部地质结构、断裂分布、地温场与水化学场等, 揭示了容东片区地热资源赋存特征和形成机理, 采用采灌均衡法综合评价了蓟县系碳酸盐岩热储地热资源量。主要结论: (1)本区的主要热储层包括新近系明化镇组孔隙型砂岩热储、蓟县系雾迷山组及高于庄组碳酸盐岩热储、长城系碳酸盐岩热储; 其中, 蓟县系热储为地热勘查开发主要目标层段, 其水温约为50 ℃, 储厚比为20%~40%, 储层最大孔隙度为11.3%。(2)西北部太行山地区大气降水是本区地热资源的补给水源, 地下水沿断裂经深循环被深部热源加热, 而后沿导水断裂带运移至凸起处强岩溶裂隙发育区, 形成水热型地热系统。(3)容东片区蓟县系碳酸盐岩热储在采灌均衡条件下热储地热流体可开采量为1.33×104 m3/a, 地热流体可开采热量为0.95×1015 J/a, 折合标准煤3.23万吨/年。以上研究助力构建雄安新区清洁低碳、安全高效的能源体系。     

雄安新区高阳地热田蓟县系热储特征及资源量评估

雄安新区高阳低凸起区钻获华北盆地温度和产能最高的地热井, 揭示雄安新区3000 m以深存在地热开发的第二空间——蓟县系碳酸盐岩热储。高阳低凸起区深部碳酸盐热储规模化开发在服务雄安新区生态文明建设和清洁供暖方面具有重要的意义。本文建立雄安新区范围高阳低凸起热储空间结构, 初步查明了地热田雄安新区范围5000 m深度内的热储分布和性质。结果表明雄安新区高阳地热田深部主要为碳酸盐热储包括蓟县系雾迷山组、高于庄组。蓟县系雾迷山组顶界埋深3000～3500 ｍ, 厚度300～1000 ｍ, 热储温度100～120 ℃, 出水量90～170 m3 /h, 具有温度高、水量大、热储易于回灌的特点; 高于庄组热储顶深3500～4200 m, 一般厚度不低于800 m, 热储温度一般在110~140 ℃, 出水量50~100 m3/h, 可作为新区的后备资源。文章分析了深部碳酸盐热储空间结构, 整个地热田分为三段, 由西向东分别为西部凹陷区、中央隆起区、东部斜坡区。西部凹陷区西向东逐渐覆盖了寒武系、石炭二叠系; 中央隆起区造上为雁翎潜山; 东部斜坡区雾迷山组上部为古近系地层覆盖。本文通过热储法计算了雄安新区高阳地热田蓟县系热储年地热可采资源量折合标准煤86.72万t; 数值法模拟了水位下降不低于150 m, 开采井温度下降小于２ ℃条件下, 蓟县系热储年地热可采资源量折合标准煤89.86万t 热储法与数值法结果相近, 评价结果可为高阳地热资源规划开发提供参考。     

雄安新区地层及主要热储空间结构特征与地热水资源潜力

雄安新区中深层白云岩热储地热资源丰富,为了提高对该区主要热储白云岩热储特征及地热水资源潜力的认识程度,指导新区中深层白云岩热储地热水资源的规模化开发,基于钻井、地震、地质等资料,研究了该区白云岩热储的地层空间分布、构造特征、储集空间特征和主建设区白云岩热储地热水资源潜力。研究表明：雄安新区主要热储雾迷山组、高于庄组除在断裂面部分地区外基本全区分布;雾迷山组埋深在容城凸起、牛驼镇凸起相对较浅,在高阳低凸起相对较深;高于庄组有类似的分布特征,总体埋深更深,温度更高;其它地层除第四系、新近系明化镇组外分布都比较局限;区内发育众多以NNE向为主的正断层,与少数其它方向断裂交会,将深部地热通过流体传输到浅部,并造就断裂两侧大量的裂缝和控制岩溶发育方向及规模,形成众多溶蚀孔洞;同时构造演化中雾迷山组古地貌中高地貌部分,在喜山期大多剥蚀与新生界形成不整合面,共同构成本区重要的输导通道和储集空间,岩溶孔洞和裂缝结合型复合空间是本区雾迷山组主要热储空间,单独的裂缝、孔洞是次要热储空间,大型溶洞一旦发育往往是主力产水层;新区主建设区顶面在5 000 m(底部埋深可达6 000 m)及以浅的白云岩岩溶裂缝热...     

雄安新区地热水的化学场特征及影响因素分析

【研究目的】雄安新区地热水化学场特征及其影响因素对了解区域地热资源聚敛机制具有重要意义。【研究方法】在区内5个主要构造单元（容城凸起、牛驼镇凸起、霸县凹陷、保定凹陷和高阳低凸起）开展地热水水化学采样和测试分析工作。【研究结果】研究区内主要分布有砂岩热储和岩溶热储,水化学类型以Cl-Na型和Cl·HCO₃-Na为主。从浅入深,地热水TDS值呈增大趋势。自西向东,地热水TDS含量表现为增大的趋势,指示着地下水流向。受断裂带导水作用影响,部分深部雾迷山组与馆陶组地热水发生混合现象。雾迷山组岩溶热储地热水的变质系数和脱硫系数低,热储封闭性较好,处于相对还原状态,而馆陶组和明化镇组砂岩热储地热水封闭性相对较差。【结论】区内地下水化学场主要受水岩相互作用程度、断裂、储层封闭性等因素影响。研究成果对于认识雄安新区地热资源、科学合理开发利用地热能,推进北方地区冬季清洁取暖具有重要意义。     

雄安新区地热资源潜力评价

分析地热资源的形成、准确评估地热资源量是实现雄安新区地热资源可持续开发利用、推进碳中和的重要途径之一.本文通过研究雄安新区26口地热勘探井及水质分析、试采试验等数据,对地热田内馆陶组、寒武系、蓟县系雾迷山组、高于庄组热储的空间分布范围及热储特征进行了分析,采用可采系数法和采灌均衡法评价了雄安新区地热资源量.结果表明,采灌均衡法计算的可采资源量和热量远大于开采系数法.采灌均衡法更贴近实际开发条件,且可靠性经过了比拟法验证.采灌均衡条件下全区地热流体可开采资源量为401.77×10⁶ m³/a,地热流体可开采热量为1 013.2×10¹⁴ J/a,折合标准煤346.99×10⁴ t/a.以上研究可优化新区地热资源区划,推动“碳达峰、碳中和”目标实现.     

河北沧县抬拱带地热能蕴藏机制研究

河北省中部平原地区沧县台拱带蕴藏着丰富的地热资源。以京津冀首口地热参数井—GRY1号孔为基础,对区内地质构造、热储层特征进行了详细介绍,对深部温度进行了估算,建立了热储藏模式。结果表明,主要热储为蓟县系杨庄组-长城系高于庄组热储、蓟县系雾迷山组热储、新近系明化镇组热储;受第四纪幔源的岩浆热及老变质基底的放射热供给影响,使得蓟县系杨庄组-长城系高于庄组、蓟县系雾迷山组、新近系明化镇组及内部的封闭地下水被加热成为热储层,上覆的厚层沉积物起到了重要的隔热作用。     

天津市雾迷山组热储层温度场动态特征分析

温度是地热流体的一项重要属性,地热流体大规模的开采及回灌是否引起热储温度场变化,导致地热流体温度的降低,一直是地热开发过程中比较关注的问题。雾迷山组热储由于良好的储水和导水条件,是天津市地热资源开发主要的基岩热储层。调查发现:天津市目前有雾迷山组地热井达一百七十多眼,广泛分布于宁河-宝坻断裂以南的平原区,年开采量近两千万方,回灌量近一千万方。基于多年的动态监测成果及物探测井成果,初步探究雾迷山组热储层地温场分布特征以及温度场在地热资源开采和回灌影响下的动态变化特征。     

解放南路地区雾迷山组二段热储特征分析

中新元古界蓟县系雾迷山组是天津市开发利用主要的热储层之一,目前年开采量已经达到了近1 700万m3,占全市地热资源开采总量约53%,但主要开发利用的为三、四段热储。随着开发利用规模的不断扩大,该热储层每年的开采量也在不断增加,已经给该热储层资源保护和管理带来了巨大的压力。DR1井位于天津市西青区解放南路,目的热储层为蓟县系雾迷山组二段,成井深度3 580 m,出水量达到了119.3 m3/h,出水温度为96℃,是一眼质量十分高地热井,对于以后该地区雾迷山组二段热储地热资源的开发项目具有重大的指导意义。本文主要利用DR1井钻探成果,结合物探测井、区域水文地质、降压实验等资料,对比雾迷山组三、四段特征,对研究区雾迷山组二段热储地质、水化学特征进行研究分析。     

川藏铁路康定隧址区地热水成因及其工程影响分析

川藏铁路康定隧址区穿越鲜水河断裂带,属地热异常区,对铁路建设造成一定的热害威胁。采用野外调查、水化学分析和氢氧同位素测试等技术方法,开展了川藏铁路康定隧址区地热水成因研究。结果表明,康定隧址区地热水水化学类型主要为HCO₃·Cl—Na和HCO₃—Na型,聚集于折多塘、康定和中谷3个热水区。地热水均为未成熟水,热储温度为104～172 ℃,深部初始地热水温度为186～250 ℃,冷水混合比例为0.56～0.81。氢氧同位素显示地热水补给高程为3768～4926 m。在康定隧址区,地热水受到高海拔水源补给,主体断裂构造为导热构造,次级分支断裂和发育节理、裂隙的断层破碎带为导水构造,地热水形成后沿浅部断层破碎带出露形成温泉。FEFLOW数值模拟分析表明研究区100 m深度地温场温度为35.4～95.1 ℃,研究区内三个热水区之间存在低温通道。隧道建设时应重点关注康定热水区的高温水热灾害。     

冀中坳陷雄县地热田主控因素及成因模式

雄县地热田基岩埋深浅,储层条件优异,是雄安新区地热开发利用的重点。通过野外观测、岩心、薄片、测井、录井等资料,对雄县地热田主控因素进行了系统的分析,并提出雄县地热田成因模式。研究表明,研究区热源主要为深部地壳热传导及放射热,盖层地温梯度平均为4.54 ℃/100m,蓟县系雾迷山组储层地温梯度平均为0.87 ℃/100m;水源主要为太行山及燕山山脉海拔500 m以上的现代大气降水及古大气降水,循环深度可达3 500 m;地下热水运移通道为保定—徐水断裂、容城断裂、牛东断裂及研究区内缝洞岩溶系统,判断在牛东断裂附近存在一条深部导水断层,地下热水沿断裂向上补充至凸起内部;储—盖组合为雾迷山组白云岩储层及其上覆的第三系、第四系砂泥岩地层,部分地区残存古近系地层,储层受溶蚀及裂缝改造作用明显,盖层保温效果良好,储盖配置条件优异。从“源、通、储、盖”四个角度综合探究雄县地热田主控因素,提出雄县地热田成因模式,为雄县地热田的后续再开发利用提供参考。     

雄安新区雾迷山组岩溶热储成储机制及发育模式

雄安新区雾迷山组地热资源丰富,研究其岩溶热储特征及其形成机理对于雄安新区清洁地热资源的开发利用具有重要的理论意义和实用价值。前人已经对该区雾迷山组油气储集层的分布、古岩溶、成岩作用、储集空间等特征做过一定的研究,但对于该区雾迷山组地热资源的成储机制、特别是3期岩溶等成岩特征尚缺乏系统性的研究。充分利用野外露头、岩心、薄片和测录井等地质及地球物理资料,并结合区域地质背景的分析,对雄安新区雾迷山组的岩石学特征、成岩作用、岩溶热储的成储机制进行了深入研究,并建立了雄安新区雾迷山组岩溶热储的发育模式。结果表明：(1)雄安新区雾迷山组主要岩性为白云岩,主要的储集空间为次生孔隙和构造缝—构造溶蚀缝,热储孔渗变化较大;(2)雄安新区最主要的建设性成岩作用是3种溶蚀作用,包括同生—准同生溶蚀、表生溶蚀和埋藏溶蚀,主要破坏性成岩作用是压实作用和胶结作用;(3)根据构造演化、岩心及测井资料,将表生溶蚀作用划分为3期,分别是芹峪期、印支期和燕山—喜山期。芹峪期雾迷山组局部出露遭受淋滤,形成的溶孔经后期改造后不易识别;印支期大部分区域抬升并遭受淋滤,形成高孔渗储集层,后期遭受了进一步改造;燕山—喜山期是雄安新...     

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。      

基于水文地球化学特征的辽宁丹东地区地热水成因模式研究

辽宁丹东地区地热资源丰富,阐明其地热田的成因模式对于区域热水资源的可持续开发利用具有重要意义。以区内北汤、东汤、五龙背地热田为研究对象,进行水化学和同位素分析。结果表明,北汤、东汤、五龙背地热水的水化学类型分别为SO₄·Cl-Na·Ca型、HCO₃·SO₄-Na型、 HCO₃-Na·Ca、HCO₃·SO₄-Na和HCO₃·Cl-Na型。研究区的热水来源为大气降水,北汤、东汤地热田的补给高程分别为678 m和376 m。根据¹⁴C测年方法,得出北汤、东汤和五龙背地热田地热水年龄分别为2 000~3 300 a B.P.、2 200~7 200 a B.P.和700~2 900 a B.P.。根据二氧化硅地温计和lg(Q/K)方法,北汤、东汤和五龙背地热田的热储温度分别为92 ℃、120 ℃和100~101 ℃,相应的地热水循环深度分别为1 900 m、3 000 m和800~1 800 m。地热水接收大气降水入渗补给,经断裂带深循环加热,于NNE和NW向两组断裂交汇处上涌进入浅部含水层或出露地表成泉,属中低温对流型地热系统。     

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.      

安宁地热田浅部热储水化学特征及补给通道位置

碳酸盐岩淡水热储层在我国西南地区广泛分布,安宁地热田毗邻昆明地热田西侧约40 km,是具有垂向双层热储结构的低温地热田.在深部地层缺乏钻探资料时,为了探究地热田成因,寻找深部热储向浅部热储的补给通道,使用了以下研究方法:（1）通过类比昆明地热田确定灯影组深部热储的水化学特征,（2）从水岩作用、水化学类型和主要离子相关性分析方面入手,阐述深部热储与浅部栖霞茅口组热储水化学特征的区别与联系,发现可用钠离子作为热水通道的指示因子,（3）以包括开采现状、实测温度和通道位置的数值反演模型验证通道的合理性.分析显示,浅部地热水为混合水,水化学类型（HCO₃-Ca·Mg型）明显受同层冷水控制,与深部地热水离子浓度差别大.浅部热储水各点的地热水化学特征差异小,仅钠离子浓度分布可与地热田温度分区和开发利用情况相呼应.对于补给通道的水化学数据分析结果和数值模拟结果嵌合较好,说明采用以钠离子分布为主的综合分析方法所推断的补给通道位置较为合理.      

黔东北地区地热水化学特征及起源

目前在黔东北地区未系统地开展过地热水水文地球化学特征以及地热水来源方面的研究,存在地热水来源、补给区域、径流和排泄等特征不清等问题.在充分了解黔东北地热地质条件的基础上,采集区内15组地热水进行水化学全分析、收集12组地热水氢氧同位素和3组地热水碳同位素数据,得到了该区地热水的水化学特征和同位素特征,分析出地热水的补给来源,估算了地热水的补给高程、补给温度、热储温度、循环深度以及冷水混入比例.结果表明,受地形地貌及地质构造的影响,该区地热水总体由南向北径流,水化学类型主要为HCO₃·SO₄-Ca·Mg、HCO₃-Ca·Mg、HCO₃-Na、SO₄-Ca·Mg及SO₄-Ca型,有益元素主要有F-和H₂SiO₃,沿径流方向地热水呈现pH降低、TDS增加的趋势,水化学类型则由重碳酸盐型水变为硫酸盐型水.同位素分析结果表明,该区地热水补给源为大气降水,补给区为海拔1 500~2 000 m的梵净山地区,地热水年龄为（6 400~11 570）±560 a,补给时的年平均气温为7.0~9.1℃;选用二氧化硅温标及lg（Q/K）-T法估算热储温度为45.0~107.0℃,地热水循环深度为1 000~3 000 m;硅-焓混合模型估算地热水混合前的热储温度极大值为110~200℃,地热水在上升过程中受浅部冷水混合,冷水混入比例为50%~90%.