现场热响应试验测试数据对比及应用分析

勘查评价浅层地热能地质条件及换热能力是高效开发浅层地热能资源的关键基础,对高效、可持续利用浅层地热能起着举足轻重的作用。不同区域地质条件千差万别导致地下换热效果不同,目前现场热响应试验,是地埋管地源热泵系统区域调查评价和应用项目场地勘查中,采用的重要勘查手段。通过现场热响应试验获得地温场初始地温、岩土体的热物性参数,计算得出每个地埋孔的换热能力即换热功率,可为评价地埋管地源热泵系统适宜区域的浅层地热换热功率提供依据,指导地埋管地源热泵系统地下换热系统设计。本文主要对地层初始地温、不同测试功能测试所得数据,进行了对比及应用分析,对指导现场热响应试验的科学合理应用,具有重要的参考意义。     

中国省会城市浅层地热能开发利用条件及潜力评价

浅层地热能资源以其高效和环保的特点,近年来在中国得到了广泛的应用。地质条件、浅层地温场特征、岩土热物性特征等参数,是影响浅层地热能开发利用的重要参数。笔者在阐述浅层地热能开发利用条件的基础上,结合全国省会城市浅层地热能调查评价成果,对浅层地热能开发利用适宜性和资源潜力进行了评价。结果表明,在我国陆区范围内,恒温带温度受太阳辐射影响最大,恒温带顶板埋深与气温变化趋势相反,岩土体导热系数受岩性影响明显。中国浅层地热能资源主要用于建筑物供暖和制冷。我国31个省会城市80%的土地面积适宜利用浅层地热能,浅层地热能资源每年可开采量折合标准煤2.8亿t,可为供暖和制冷提供丰富的能源储备。按利用方式、需求程度将我国浅层地热能开发分为全年集中利用区、全年分散利用区、分散式冬季供暖区和分散式夏季制冷区4类。浅层地热能开发利用对推动中国绿色、低碳、节能型城市化发展,解决京津冀地区冬季雾霾和南方城市冬季供暖问题具有重要意义。     

中国浅层地热能成因机理及其控制条件研究

研究成因机理及其控制条件,对我国大规模科学开发利用浅层地热能意义重大。研究表明:浅层地热能分级控制特征明显,大地热流和年均气温控制浅层地热能大地成因。基岩埋深、地温梯度、活动断裂和地下水条件,控制浅层地热能区域分布规律。浅层地热能可采能力,则主要由浅层地温场、地下水条件、岩土体物质成分和结构、孔隙度、含水率和回填材料制约。常温层底板埋深温度等值线可以表征区域分布规律,基底埋深控制总体分布特征,后期活动断裂是影响和控制的关键因素,地下水条件对浅层地热能迁移赋存规律影响较大。首次提出我国浅层地热能开采区规模分类方案。     

许昌市浅层地热能评价

以线热源理论为基础,通过对许昌市城区不同区域岩土体进行垂直埋管试验,测试获取各岩土层热物性参数,计算浅层地热能可利用量和地热能储存量,为许昌市推广和发展土壤源热泵这一极具节能与环保潜力的浅层地热能应用提供理论基础和技术支撑。同时,通过对许昌市浅层地热能评价方法的介绍,为同类城市浅层地热能评价提供可借鉴的方法。     

可再生浅层地热能资源开发利用关键技术问题

浅层地热能开发利用是一门多学科的综合技术,涉及地质、钻探、热交换、制冷、暖通空调、建筑材料学等多学科的知识,其关键技术问题是岩土体的热性能测试、地下换热器的优化设计、地下水渗流对地下管换热性能的影响、地下热交换场特征、浅层地热能分布规律及开发利用方式。只有在解决上述关键技术问题的基础上,进行科学规划、合理开发、优化设计,才能使该行业步入健康发展的轨道。     

天津地区浅层地热能赋存条件浅析及前景展望

通过对地质、钻探资料和物探测井、岩土体热物性参数测试等资料的研究,结合综合勘查技术方法和对已有资料的二次开发,查明了天津地区浅层地热能赋存条件,尤其是岩土体的热物理参数变化规律,并借助Excel办公软件,采用数理统计方法对岩土体热物性参数的变化进行了分析。结果表明区内岩土体的热导率为1.23～1.62 W/(m·℃),比热容为1898.52～2201.70 J/（kg·K）;粘土和粉质粘土含水量在19％左右时热导率最佳,粉土和粉砂含水量在17％左右时热导率最佳。该区浅层地热能赋存丰富,具有很广阔的开发前景。     

仁怀中枢城区岩土热物性特征及地源热泵开发建议

岩土体的综合热物性质是决定地埋管地源热泵系统设计、保障浅层地热能开发利用的设计参数。通过对仁怀中枢城区水文地质条件及热响应试验数据综合分析研究,该区为受断裂及地形综合控制的地下水富集区和疏干区两种岩溶水系统,地下水富集区相对疏干区岩土综合热物性较好,地源热泵工程开发利用前应按岩土热物性质分区设计,以提高资源利用效率和降低建设成本。     

漯河市浅层地热能开发利用评价

在漯河市评价区不同区段布设了3眼地下水换热孔和4眼地埋管换热孔。通过抽水试验、回灌试验及现场热响应试验研究,取得了计算所需的含水层水文地质参数及岩土层热物性参数。采用单指标综合评价法和层次分析法对评价区进行了适宜性分区评价,地下水源热泵适宜区、较适宜区总面积为256.45km~2,地埋管热泵适宜区总面积为531.2km~2。对评价区浅层地热能储存量及地热能可利用量进行了计算及评价,浅层地热能储存量为2551.15×10~(12)kJ,地下水源热泵形式可利用的浅层地热能资源量108.58×10~(12)kJ/a,地埋管形式可利用的浅层地热能资源量80.58×10~(12)kJ/a。该评价工作为漯河市浅层地热能开发利用规划和布局提供理论和技术支持,对同类城市浅层地热能的开发和利用具有一定的借鉴意义。     

安徽蚌埠城市规划区浅层地热能研究

对安徽省蚌埠市城市规划区进行了区域浅层地热能研究。阐述了浅层地热能地质背景,分析了地温场自然特征、换热规律及影响因素,主要采用层次分析法进行浅层地热能开发利用适宜性分区、浅层地热能资源计算及开发利用潜力评价,提出了合理开发利用浅层地热能资源的意见及建议。     

贵州主要城市浅层地热能利用潜力评价

作为清洁、新型、可再生的绿色能源,浅层地热能对缓解城市节能、减排等问题有很大的帮助。为评价贵州省贵阳市、遵义市、兴义市、铜仁市、六盘水市、凯里市、都匀市、毕节市、安顺市及贵安新区10个地级市和国家级经济开发区的浅层地热能利用潜力,文章根据浅层地热能赋存环境调查、现场热响应试验及岩土体热物性测试结果等综合分析,计算出贵州主要城市地表以下100 m深度内的浅层地热能总热容量为35.20×1013kJ·℃-1,夏季换热功率为520.2×104kW,冬季换热功率为342.3×104kW;并在此基础上,评价了贵州主要城市浅层地热能的资源潜力,夏季可制冷面积为7.43×108 m2,冬季可供暖面积为6.51×108m2。      

云南景洪盆地地热地质特征及成因分析

景洪盆地隶属滇藏地热带之滇西中-高温地热区,区内岩浆岩分布较为广泛,活动性断裂较为发育,拥有形成地热的良好地质条件。研究表明,以澜沧江断裂（F1）为界,盆地内可划分出嘎洒-曼达-曼迈和曼贺蚌-曼养广东西两个地热田。西部地热田的热储层为临沧-勐海花岗岩体,东部热储层为南联山杂岩体。大气降水的入渗补给为地热水提供了丰富的水...     

地热系统作用下红层软岩力学性能试验研究

地热能源是目前绿色建筑的发展趋势,但红层软岩分布地区出现的系列建筑地基病害问题与地源热系统关系尚不清楚。依托成都某建筑群事故调查项目,研究了有无地热系统作用下泥岩、石膏岩的工程特性,并基于室内试验模拟,研究了不同加热方式、不同温度及不同浸水时间等因素下岩石宏观力学特性和微观结构特征。结果表明：（1）同一场地有无地热系统对岩石力学性质影响甚微,但有地热系统时岩体中裂隙发育数量明显增多,累积张开度明显增大;（2）随着浸泡时间增加,泥岩最大含水率可达30%以上,石膏岩含水率超不过15%,泥岩浸水软化效应较石膏岩显著,二者力学指标随含水率增加呈负指数型下降,石膏岩因晶粒大小不同,离散性大;（3）天然状态下石膏岩呈脆性破坏,泥岩呈延性破坏,石膏岩水岩界面溶蚀作用效应显著,随着石膏岩由表及里溶蚀加剧,温度变化效应对岩体内生裂隙萌发起一定促进作用;（4）在20～50 ℃温度变化范围内,石膏岩抗压强度随温度呈抛物线变化,而泥岩单调升高;（5）地热管与岩体间填筑不密实容易形成渗水通道,改变水动力条件,动水作用下使石膏岩裂隙及软弱夹层溶蚀加剧,形成更大空洞,从而诱发沉降。     

地热储层单裂隙岩体渗流传热数值模拟研究

研究地热储层裂隙岩体中的渗流传热过程对干热岩地热资源的开采具有重要的意义。本文以干热岩地热工程为背景,采用COMSOL Multiphysics数值模拟软件对地热储层单裂隙岩体中渗流传热机理进行了研究,并分析了流体注入速度和温度对岩体温度场的影响及其对干热岩地热工程的影响。研究发现流体参数对岩体温度场的影响主要体现在两个方面：一方面是对岩体温度场受扰动区域以及幅度的影响,另一方面是对岩体温度场达到稳态所需要时间的影响。流体注入速度的提升会降低系统的寿命和寿命期的出口法向总热量值,当考虑出口法向总热通量时,存在最佳流体注入速度,本研究中最佳流体注入速度为0.011m/s。流体注入温度的提升会增加系统的寿命和系统的出口法向总热通量和总热量。研究为干热岩自热资源的开发与利用提供了理论依据,为工程运行参数的设计提供了参考依据。     

太湖南岸地热资源现状及资源潜力评价

根据热储埋藏条件、盖层、导热构造、地形地貌的总体特征,将太湖南岸地热资源区划分为湖州太湖南岸地热资源区、湖州小梅口地热资源区和湖州苍山地热资源区3区。通过计算区内地热流体年开采累计可利用热能量、热储中的热量、热储中岩石的热量和热储中水的热量,得出太湖南岸地热资源区热储中的热量是现有7口地热井年开采累计可利用热能量的1162倍,其中,热储中水的热量是现有7口地热井年开采累计可利用热能量的126倍,热储中岩石的热量是现有7口地热井年开采累计可利用热能量的1036倍,研究表明太湖南岸地热资源区可利用的地热资源丰富、潜力巨大。初步预测太湖南岸地热资源区东西两侧广大区域内均有可能存在丰富的地下热水资源,可作为今后地热资源勘查的重要区域。     

中国地热资源现状及发展趋势

中国地热资源禀赋良好,分布广泛且具有明显的规律性和地带性。本文系统总结了国内取得的地热资源勘查开发成果:浅层地热能资源在全国范围内普遍分布,我国336个地级以上城市规划区范围内浅层地热能资源年可开采量折合标准煤7亿吨;水热型地热资源年可开采量折合标准煤19亿吨;干热岩远景资源量折合标准煤856万亿吨。阐明了有代表性的水热型地热资源成因机制和干热岩资源成藏模式。地热开发利用技术发展迅速,浅层地热能和水热型地热资源利用量逐年攀升,但在地热资源成藏模式研究、勘查开发及管理利用等方面仍有亟须突破的技术瓶颈和需要改进的环节。文章分析了存在问题并提出了我国地热发展战略路线,下一步应加强热源机理与控热构造研究,推进地热探测技术和开发利用示范,开展重点地区浅层地热能、水热型地热资源勘查评价,完善干热岩勘查开发技术体系,推动地热产业健康有序发展。     

河北省乐亭县马头营区干热岩资源孔位选址及开发前景分析

干热岩作为重要资源的组成部分,以其清洁、稳定、可再生的资源优势及巨大的高温发电潜力,越来越受到关注。我国干热岩研究尚处于起步阶段。在分析研究国内外干热岩开发利用工程的基础上,初步建立了干热岩区块评价指标,分析了马头营区干热岩开发潜力。以马头营凸起区干热岩科学钻探为例,从热、储、盖等方面分析了区内干热岩钻探选址的原则,建立了孔位地区干热岩系统概念模型。     

Overview on hydrothermal and hot dry rock researches in China

Geothermal energy is a precious resource, which is widely distributed, varied, and abundant. China has entered a period of rapid development of geothermal energy since 2010. As shallow geothermal energy promoting, the depth of hydrothermal geothermal exploration is increasing. The quality of Hot Dry Rock (HDR) and related exploratory technologies are better developed and utilized. On the basis of geothermal development, this paper reviews the geothermal progress during the “12th Five-Year Plan”, and summarizes the achievements of hydrothermal geothermal and hot dry rocks from geothermal survey and evaluation aspects. Finally, the authors predict the development trend of the future geothermal research to benefit geothermal and hot dry rock research.     

超长电磁波技术在城市地热资源勘察中的应用-以郑州市老鸦陈地热田为例

在进行地热资源勘察中,地球物理方法是很重要的,尤其是在城市中。以郑州市老鸦陈地热田为例,利用超长电磁波技术进行城市地热资源的勘察。首先根据已有的钻孔,建立地层和热储异常解释的标志曲线;其次,根据郑州的地质条件,布置10个测点;最后,根据标志曲线,对各测点的地层、断层和热储异常进行解释。勘察结果表明,郑州地热田主要由三种类型：西南浅部基岩中的地热水、基岩顶面以上地热水、深部基岩中的地热水。     

干热岩地热能研究与开发的若干重大问题

在大陆动力学和地球系统动力学创新思想指导下, 干热岩地热能的开发将对未来的能源革命和工业革命起到关键的作用, 然而目前干热岩地质理论研究十分薄弱.从地质学和经济学的角度讨论干热岩的定义; 以大陆盆山热构造系统为基础, 提出地热能综合分类方案; 根据岩石流变学和构造物理学理论, 探讨在固态、半固态流变环境下干热岩的构造岩石系统; 在活动盆山构造系统地壳四维非均匀流变思想指导下, 探讨干热岩的分布规律和形成机理; 提出将地球系统动力学的思想贯穿到干热岩及其关联的资源、灾害、环境、工程地质的调查研究与应用的各个环节之中, 并建议在华北、青藏高原及其邻区、东南沿海、台湾4种不同类型的热构造活动区进行联合勘查、综合评价与系统开发.      

独山城地区多元信息干热岩预测模型

针对干热岩勘查靶区不好确定的问题,以遥感技术为主导,辅以航磁、钻探、水文勘查技术,在上黄旗-乌龙沟断裂岩浆活构造带中南段——独山城地区尝试性开展干热岩资源勘查工作,在分析12种勘查地质数据特征的基础上,建立了独山城地区多元信息干热岩预测模型。通过地层、岩体、环形构造、线性构造遥感解译,推测研究区存在隐伏岩体,挤压形构造应力场控制岩体规模,岩体最大规模460 km²,航磁负异常佐证隐伏岩体;依据遥感热异常和水热蚀变异常推测地下存在热源,温泉、地热田、107.1倍空气氦体积分数、航磁负异常均佐证地下热源及高放射性的存在;初步估算地温梯度均值为3.87℃/hm;遥感地层解译盖层为中-新太古代、古元古代变质岩和中-新元古代沉积岩。独山城地区干热岩地质特征优于蔺文静初步建立的干热岩地热资源开发地热地质学标准,推测深部存在高放射性产热型干热岩资源,断裂交汇处为地下热水储集、排泄的最有利部位,并存在水热蚀变。建议进一步开展物探、深部钻探及温泉查实工作。