井口水温与热储层温度关系的有限元模拟及实例剖析

热储温度是地热研究和地热资源开发中一个重要参数,但直接测量深部热储温度有时有困难。笔者在建立围岩体热动态方程和将热水井作为热管降温的热动态方程的基础上,以有限元法对围岩体的热过程和热水井的温度场进行分析研究,并以北京、冀中和湛江地区的热水井为例,揭示井口温度与热储温度之间的函数关系,从而求得热储温度或预测井口温度。     

张掖盆地地热资源地质特征分析与研究

在野外实地调查张掖盆地地热资源的基础上,对研究区地热田特征、热储特征、热储温度以及温度场特征进行了分析和研究。研究结果表明:张掖盆地属张扭性盆地,有利地热运移和富集,属中低温地热资源;地热田热储为新近系及白垩系砂岩、砂砾岩、含砾砂岩等,厚度为536 m;经钾镁地热温标估算,热储温度60℃;盖层为新近系上新统疏勒河组泥岩、泥质砂岩层;热源来自地壳深部的热传导。通过对研究区地热田特征、热储特征、热储温度以及温度场特征的分析和研究,可以为当地政府进一步研究、勘探及开发地热资源提供依据。     

天津滨海新区深部地热资源评价及有利勘探区圈定

天津滨海新区地热与石油资源同盆共存。为了更合理地开发油田地区地热资源,有效降低深部地热资源的开发风险,通过对油区深部东营组的地热资源热储、地温场、沉积相和流体化学等特征进行综合分析,总结了研究区东营组热储的富集规律。在此基础上利用数值模型计算了区内东营组地热资源100 a热流体开采资源量,并进行资源开采潜力评价。以开采潜力评价分区为基础,集成分析了地热资源有利勘探区应具的富油程度、规模大小、温度高低等要素的权重,对区内东营组地热资源有利勘探区进行分区。该研究对油区内深部地热资源的勘查及降低开发风险具有指导意义。     

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.      

SiO2地温计沸腾校正方法在高原地区的适用性分析

热储温度是开展地热资源研究的关键参数之一。地热勘查中常用基于地热流体化学和同位素数据的经验公式来评价没有钻孔或者钻孔未达到实际热储层情况下深部热储的温度。SiO2地温计应用最为广泛,对于发生了绝热沸腾的地热流体,通常采用Fournier等提出的100℃沸腾条件下的校正公式。考虑到海拔会影响沸点,本文从SiO2溶解度方程和温度相关性着手,评价了SiO2地温计沸腾校正方法在高原地区的适用性。结果表明Fournier（1977）及Fournier 和 Potter（1982）提出的100℃条件下SiO2绝热沸腾校正方法得到的误差分别为2.4%和1.1%,可以代表深部热储温度,即SiO2地温计沸腾校正方法在高原地区也是适用的。     

SiO2地温计沸腾校正方法在高原地区的适用性分析

热储温度是开展地热资源研究的关键参数之一。地热勘查中常用基于地热流体化学和同位素数据的经验公式来评价没有钻孔或者钻孔未达到实际热储层情况下深部热储的温度。SiO_2地温计应用最为广泛,对于发生了绝热沸腾的地热流体,通常采用Fournier等提出的100℃沸腾条件下的校正公式。考虑到海拔会影响沸点,本文从SiO_2溶解度方程和温度相关性着手,评价了SiO_2地温计沸腾校正方法在高原地区的适用性。结果表明Fournier(1977)及Fournier和Potter(1982)提出的100℃条件下SiO_2绝热沸腾校正方法得到的误差分别为2.4%和1.1%,可以代表深部热储温度,即SiO_2地温计沸腾校正方法在高原地区也是适用的。     

西集地区层状与带状热储并存的地热资源特征

为了研究层状热储和带状热储及两者并存的热储类型地热资源赋存特征,以北京通州西集地区为例,阐述了影响两种热储类型存在的热源、构造条件和储盖层分布等因素。结合地热勘探孔及区域地温场分布特征,分析了区内沿夏垫断裂带展布范围内层状热储与带状热储并存的地热资源条件,认为夏垫断裂两侧的两个不同构造单元内的地热资源赋存均为以侧向径流补给和深部大地热流供热的层状热储为主,夏垫断裂带是区内带状热储的结论,提出以此断裂及其影响带内作为进一步勘查开发中温地热资源的重点地区的思路和建议。     

高温热田深部母地热流体的温度计算及其升流后经历的冷却过程: 以腾冲热海热田为例

高温地热系统中赋存着大量的地热能资源.为了进一步了解高温地热系统, 以腾冲热海热田为典型研究区, 利用热泉地球化学组成, 基于多种地球化学模型确定了热田深部母地热流体的温度, 并分析了其升流后经历的不同冷却过程.热海热田的硫磺塘水热区和热水塘水热区所排泄的热泉源自共同的深部热储, 该热储中母地热流体的Cl-质量浓度为265 mg/L, 温度为336 ℃.在热海热田, 母地热流体在经历绝热冷却过程后直接形成了泉口温度最高的大滚锅泉, 而其他中性泉均由母地热流体先与浅部地下冷水混合再经历绝热冷却形成.母地热流体的深部热储之上存在多个温度在200 ℃以上的热储, 这些热储的形成受控于热海地区发育的多组方向不同的断裂.      

渝东南深部地热温度解析

热储温度是划分地热系统成因类型和评价地热资源潜力的重要参数。文章在采集分析渝东南13个地热水样的基础上,利用无蒸汽损失石英和有蒸汽损失石英温标法、玉髓法a和玉髓法b,修正的SiO2温标法,K-Mg、Na-Li、Na-K、Na-K-Ca等阳离子温标法计算渝东南深部热储温度,并利用Na-K-Mg三角图解法和矿物饱和指数法检验所用方法的可靠性,结果表明:研究区利用SiO2(无蒸汽损失)温标法和修正后的SiO2温标法计算所得出的热储平均温度更适用,各地热水点热储温度范围在62.78~124.81℃,平均热储温度88.98℃。      

西藏玛旁雍错地热水地球化学特征及其成因机制分析

西藏地区位于欧亚板块与印度板块碰撞造山带,构造活动强烈,具有丰富的地热资源。本次研究在西藏阿里地区水热活动强烈的玛旁雍错地热田实地采集地表热泉样品进行水化学分析,依据地热水水化学特征,评估研究区热储平衡状态与热储温度,分析地热水在深部的水文地球化学过程,识别地热系统深部热源类型并阐明地热系统成因机制。通过此次研究表明：区内地热水主要为碱性Cl-Na型或HCO₃-Cl-Na型水和酸性SO₄-Na型水,地热水在深部已经与热储围岩达到完全平衡状态,通过地热温标计算热储温度在200℃左右;地热地表显示、热水水化学组分特征、热储温度类型等分析揭示玛旁雍错为岩浆热源型地热系统,地表不同类型地热水是深部母地热流体沿断裂向上运移过程中经不同水文地球化学过程形成。     

广安市铜锣山背斜三叠纪岩溶热储结构特征及热水成因研究

为探讨广安市铜锣山背斜三叠纪岩溶热储特征、地热水水化学与同位素组成、热储温度及地热水循环机理,采用地热钻探、水化学与同位素取样测试、热水溶质组分图解分析等手段和方法,开展了地热水成因的研究工作。结果表明:研究区三叠纪碳酸盐岩热储结构相对完整,热储盖层、热储层和热储下部隔水层形成独立的地热水文地质单元。岩溶地热水水化学类型主要为SO₄-Ca·Mg和SO₄-Ca型,富含F、Sr、Li、B和SiO₂物质,其水源补给为大气降水,补给区位于铜锣山以北的大巴山一带,深部地热水补给高程大于1 100 m,补给区年均温度为9 ℃。热储温度为56~76 ℃,热水循环深度为2 013~3 030 m。地热水在循环过程中,主要发生碳酸盐岩和蒸发岩溶解、冷热水混合过程,且冷水混入比例大于80%。结合区域地热地质条件,构建了研究区地热水成因概念模型。      

鄂尔多斯盆地南缘延安地区中深层地热能特征研究

近年来水热型、浅层地热能发展产生的缺点问题日益突出,以取热不取水为原则,中深层U型水平对接换热技术成为新的技术方向。通过对鄂尔多斯盆地南缘延安地区地层岩性、地温梯度特征、热储层特征等特征研究,分析了研究区中深层地热资源潜力,研究结果表明鄂尔多斯盆地南缘奥陶系马家沟组为良好的热传导型热储,深部地温梯度为3.05℃/100m。当马家沟组深度在3157m时,对应温度达到110.67℃。测井及注水试验结果表明,奥陶系马家沟组为极弱含水层,几乎没有流体,属于良好的干热岩型地热资源,具有较高的开采价值。充分确定了该区地热地质条件良好、地热资源潜力巨大。为合理、高效开发利用该区地热资源提供了科学依据,对进一步开发利用该区的地热能具有重要意义。     

喜马拉雅东构造结地区地热成因分析

喜马拉雅东构造结地区是现今地球上构造活动最强烈、地貌演化最快的地区之一,属于地中海—喜马拉雅地热带,水热活动强烈。基于喜马拉雅东构造结的地热地质背景,采用野外调查、水化学和稳定同位素测试分析等手段,初步分析嘉黎地区深部地下热水发育特征及成因模式。结果表明,该区域地下热水均来自大气降水或冰雪融水,补给高程位于4 500 m以上,推测补给区位于研究区西北部片麻岩山区;区内地下热水均为未成熟水,热水补给水源沿断裂循环至深部热储,随后受热对流上升至地表出露成温泉,热水上升至浅表部与冷水发生混合,冷热水最大混合比可达91%;采用二氧化硅温度计、阳离子温度计以及硅-焓模型估算出热储温度最高达380 ℃,热水在雅鲁藏布江结合带内循环深度达到6 900 m。研究区深部热源主要来自雅鲁藏布江结合带及附近深大断裂,地表热显示主要受控于结合带两侧的次级张扭性断裂。本研究初步揭示了喜马拉雅东构造结嘉黎地区地热成因模式,可为该区重大工程建设和高温热害防治提供指导。     

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.      

新疆塔什库尔干谷地地热资源研究进展

归纳了新疆塔什库尔干谷地地热地质条件,分析了区内地质构造、地温分布、地热流体化学及同位素特征,研究了地热形成机理,计算了曲曼地热田的地热资源量和可开采量。结果表明: 研究区地热资源受断裂构造控制; 地温变化与盖层、完整基岩、断裂带(热储)表现出明显的一致性,目前实测最高热储温度为161 ℃,深部热储计算温度可达222~268 ℃,地温梯度最高为149.20 ℃/100 m; 地热流体具有深循环特征,与浅表冷水的水化学和同位素特征具有明显的差异; 地热流体来源于大气降水,在断裂及裂隙内储存、运移、富集,在侵入岩体放射性生热和结晶余热的热量供应下,地下流体不断与围岩进行热量及物质交换,在热储围岩和盖层中,热量以传导方式为主,在热储内,热量以对流方式为主; 曲曼地热田储存的热量为55.919×10¹¹ MJ,地热流体可开采量约为12 593 m³/d,产能(热能)约为77.9 MW。因此认为,塔什库尔干谷地热储埋藏深度浅,易开采,具有可观的直接和间接经济价值。     

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。      

太行山-雄安新区蓟县系含水层水文地球化学特征及意义

雄安新区蓟县系雾迷山组热储层中具有丰富的中低温地热资源,研究其地热流体水文地球化学特征可分析地热资源的形成机制,对推动雄安新区深部地热资源有效开发利用具有重要意义.太行山区雾迷山组为基岩裸露区,雄安新区雾迷山组基底埋藏较深,两个系统的地热流体经历不同的水岩相互作用,导致水化学特征有一定差异.通过对保定以西太行山区-雄安新区共26组蓟县系雾迷山组地热流体样品的水化学及同位素数据进行分析,研究地热流体的补给来源及经历的深部地热循环过程.太行山区雾迷山组流体水化学类型以HCO₃-Ca·Mg型为主,雄安新区以Cl·HCO₃-Na型为主.地热流体均来源于大气降水,通过断裂、裂隙等通道入渗,在长距离运移过程中伴随有矿物的沉淀和溶解现象,水岩相互作用逐渐增强.深部热循环深度为2 880.26~4 143.42 m,均值为3 700 m,深部热储温度为160℃左右;地热流体在深部通过断裂上升过程中,由于传导冷却、冷水混入及深部热源通过结晶基底的热传导作用,在750~2 100 m的凸起处雾迷山组碳酸盐岩地层中封闭聚集形成热储层,热储平均温度为70℃左右,属于对流-传导型地热系统.      

贵州省开阳县马岔河温泉水化学特征及成因

结合马岔河区域内多年的水质分析、监测资料,系统阐述了马岔河温泉水文地球化学特征,利用同位素手段,分析了马岔河温泉的水源、补给区高程;利用Na-K-Mg三角图解法判断水岩平衡状态,判断结果为马岔河温泉属于未成熟水,只能利用SiO2温标计算温泉的热浩温度。通过分析,认为其水源为大气降水,热源为深循环加热,热储温度72．33℃,热储深度为2690m。马岔河温泉的地质成因为：在正常区域地热场环境中,大气降水沿高渗透率的岩石渗入地下,深部地下水沿断层破碎带向马岔河运移,循环加热,深部地下水在马岔河断束上涌汇集,并与近源低温地下水混合,在地势低洼处出露形成温泉。     

四川康定市二道桥地区地下热水稳定同位素特征及热储温度计算

为研究四川省康定市二道桥地区地下热水稳定同位素特征和热储温度,对二道桥地区5个温泉(井)即二道桥温泉(SC107、SC107-2)、康巴人家温泉(SC107-3)、自流热水井(SC107-4)、自喷热水井(SC107-5)进行调查和分析。研究区温泉的分布及出露主要受雅拉沟断裂和雅拉河谷控制。温泉水温33.2~46 ℃,为中低温温泉,pH为6~6.5。水样的氢氧稳定同位素特征表明研究区地下热水的补给来源为大气降水。利用氢氧稳定同位素高程效应及温度效应估算区内地下热水补给区高程为3 000~4 500 m,补给区温度为-3.5~-0.3 ℃,表明地下热水有一部分补给源自附近山区的冰雪融水。Na-K-Mg三角图显示研究区热水均为未成熟水,不宜用阳离子地热温标计算热储温度。应用SiO₂地热温标、多矿物饱和指数法以及用固定铝方法对部分温泉多矿物平衡图进行修正,得出研究区地下热水的热储温度为65~75 ℃。研究区温泉在东部跑马山以及西部农戈山附近接受大气降水补给,降水沿着大雪山—农戈山断裂和跑马山断裂下渗,地下水经历深循环,在此过程中获得大地热流加热,最终在雅拉河谷雅拉沟断裂附近出露成泉。     

大连市小平岛地热资源潜力研究

在明确小平岛地质背景的基础上,分析地热地质条件并判断地热资源类型,结合已有两眼井S1、S2数据资料,采用热储法对其地热资源进行潜力评估。结果表明,大连市小平岛地区为深层传导型地热资源,该区桥头组及长岭子组上部为良好地热盖层,长岭子组下部及南关岭组上部(2 100~3 300 m)为该区热储层,热储体面积为7.3 km2。单井涌水量可达600~800 m3/d,水温可达50℃~60℃,地热资源量约为4.88×1011kcal,折合标准煤为6.97×107t,可开采的地热资源量约为7.32×1010kcal。