深层地热能开发及其对地热水流场的影响——以兰考县深层地热能开发为例

为了研究深层地热能开发对热储层流场造成的影响,选取兰考县深层地热能开发为研究对象,分析研究区新生代以来的地质结构和区域构造特征,调查地区地热开采情况及存在的问题。根据地热能类型分析了第四系Q、新近系明化镇组N_2、新近系馆陶组N_1等3个热储层特征,利用可控源音频大地电磁测深查明区内的断裂分布、热储层发育、隔水边界等条件,通过现场试验与测试手段查明不同部位热储层的参数指标,分区计算各层的地热资源量。根据开采方式、边界条件、水文地质参数建立数学模型,通过数值模拟预测出2023年Q热储层流场将恢复到原始流场模式,N_2热储层流场漏斗效应持续减弱,N_1热储层流场漏斗效应明显且分布不规则,为控制地热资源开发对环境造成的影响,提出封闭循环利用地热、同层加压回灌的开采方式及合理布局开采井、综合利用多层地热等措施,为本地及周边地区地热资源开发及环境保护提供参考。     

郑州市东区深层地热特征及合理开发利用

介绍了郑州市东区深层地热的特征,把深层地热资源划分为三层：埋藏深度320～850 m的第一地热储层,热储岩性为新近系中细砂层,热储平均厚度1553 m。热储温度33°C,地温梯度2.5～3.5°C/100 m。埋藏深度850～1 200m的第二热储层储岩性为新近系细砂、中细砂层,热储总厚度86～187m,热储温度45°...     

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。     

利津县城区地热资源状况及开发前景分析

利津县城区的地热资源主要赋存于新生代新近纪和古近纪碎屑沉积岩中,热储类型为层状孔隙-裂隙型热储,地热资源类型属热传导型。新近纪馆陶组热储层组与古近纪东营组热储层组是主要的热储层。该文在论述利津县地热地质条件的基础上,对地热开发的经济、社会、环境效益及开发利用前景进行了分析,对地热开发中的尾水排放和回灌问题进行了探讨,最后提出了地热资源开发与管理方面的建议。     

太康隆起尉氏段地热资源勘探远景分析

在太康隆起尉氏段,通过地热地质调查了解区内地热需求、开采现状;通过大地电磁测深和二维地震等地球物理勘查方法,预测了新近系热储层底面和奥陶系热储层顶面构造形态和埋深;利用地热钻探验证了区内地层、构造和岩性特征等地热地质特征;采取抽水试验和水质分析等室内试验,对地热水进行了应用评价;利用石油参数井、WR-1地热井和区内煤矿预查等资料,综合分析了研究区地热成因和地热地质条件,确定了研究区新近系馆陶组和深部碳酸盐岩热储的地热勘探远景,指出研究区中深层地热的勘查开发方向,为地热资源的综合利用提供了依据。     

天津市静海新城地质构造特征和地热成因探讨

天津市静海新城区地下蕴藏着丰富的地热资源。为了查明该区地热来源,更好地寻找和利用好当地的地热资源,对该区地质背景、热储特征、同位素、地热成因等进行了综合分析,得知该区地热属沉积盆地型层状热储,主要分为孔隙型热储和基岩裂隙型热储两个类型,共有三个热储层,即新近系的明化镇组和馆陶组、古生界的奥陶系热储层。水源来自北部山区的大气降水。该区热储条件较好,发育新生界盖层较厚,能使深部热量更好地得到保存。     

雄安新区容城地热田热储空间结构及资源潜力

雄安新区地热条件优越,尤其是牛驼镇凸起和容城凸起具有多年的地热开发历史。容城地热田绝大部分地区适合地热的规模化开发,同时容城地区也是新区建设初期主要的规划开发区,地热资源在服务新区生态文明建设和清洁供暖方面具有重要的意义。容城地热田主要热储层包括新近系明化镇组孔隙型砂岩热储,寒武系、蓟县系以及长城系基岩热储。蓟县系为区域主要的热储层,埋深700～3000 m,厚度500～2000 m,热储温度50～98℃,具有水量大、水质好、储层易于回灌的特点;长城系热储在凸起中心部位仍具有较大的开采潜力,D14钻孔显示长城系热储单位涌水量达到2.6 m~3/h·m,井口水温63.7℃,可作为新区的后备资源。容城地热田按照主要热储层上部覆盖地层构造差异由西向东分别为西部斜坡区、中央隆起区、东部断陷区,由西向东热储开发潜力逐渐变大。本文通过热储法计算了容城地热田年地热可采资源量折合标准煤76.3万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,年地热可采资源量折合标准煤81.09万t,两者结果相近,评价结果可为容城地热资源规划开发提供参考。     

山东省高青地区地热资源环境效益研究

山东省淄博市高青地区地热资源为层状砂岩类裂隙-孔隙型地热,地热概念模型显示,地热源主要来自地壳深处及上地幔的传导热,热储层主要为较大厚度的新近纪馆陶组和古近纪东营组砂层,高青断裂为导水断裂,热储盖层为巨厚的第四系和新近系明化镇组粘性土层。评估高青县地热资源量为1.74×1019J,地热流体可开采总量为6.57×106m3/a,以地热供暖方式有效利用地热资源,节煤量可达25 879.71 t/a,环境效益显著。     

鲁北地区地热资源区划研究

本文分析了新近系馆陶组热储、古近系东营组热储和下古生界寒武-奥陶系基岩热储三个热储层组,认为这些层组属具有勘探和开发意义的热储目的层组,特别是新近系馆陶组热储组具有良好的热储地质条件。并根据地质构造条件、热储类型、地温梯度特征进行了鲁北地热资源区划分。在地热资源区划区基础上,按优先开发、次优先开发、一般开发、远景开发四级原则进行地热资源亚区划分,将鲁北地热资源划分为6个区划区16个区划亚区。     

子牙循环经济产业区地热资源条件与开发利用方案分析

天津市子牙循环经济产业区(简称产业区)位于静海区西南部,是我国北方最大的再生资源及有色金属集散地,对地热资源这种可再生、环保型资源需求巨大,本文以《天津市城区附近地热资源普查》项目为依托,对子牙循环经济产业区的地质构造特征及地层岩性等地质条件进行分析,认为该区地热资源属沉积盆地型的中低温地热资源,热储层呈层状分布,形成相互较为独立的地下热水系统。4 000 m以浅热储层有新近系明化镇组和馆陶组、奥陶系三个热储层。结合相关规范及天津市地热规划,分别对该区明化镇组、馆陶组及奥陶系热储地热资源开采的可行性、经济性、适宜开采程度及利用范围进行分析,综合评价各层的地热开发利用可行性,并针对各热储提出合理的优化布井方案及开发利用建议。     

济南北部地热资源区划研究

济南北部地热资源较丰富,且多以可直接利用的中低温地热资源为主,开发潜力巨大。济南北部地热资源按地温梯度、地质构造条件及热储类型的不同,可规划为优先开发地热区、较优先开发区、次优先开发地热区、一般开发地热区4个大区。从经济型地热资源考虑,区内地热资源的综合勘查与优先开发的目的层是馆陶组热储和古生代寒武—奥陶纪碳酸盐岩热储。按先易后难、深浅结合的原则,齐—广断裂以北应以勘查开发新近纪馆陶组热水为主;齐—广断裂以南地区,可勘查开发寒武—奥陶纪灰岩热储。     

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。     

Evaluation of deep geothermal resources and delineation of favorable exploration areas in Binhai New Area,Tianjin

The geothermal resources and petroleum coexist in Binhai New Area, Tianjin. In order to exploit and reduce the exploitation risk of the geothermal resources in oil field, the authors analyzed the thermal storage, geothermal field, sedimentary facies and fluid chemistry, and summaried the enrichment mechanism of thermal reservoir in Dongying Formation. The thermal fluid exploitation resources for 100 years were calculated by the numerical model, and the exploitation potential was evaluated. Then on the basis of the exploitation potential, the factor weight of oil-rich degree, size and temperature of geothermal resources in the favorable exploration areas was analyzed. The favorable exploration areas were partitioned. This research has important significance in the exploration of deep geothermal resources and the reduction of development risk in the oil area.     

东濮凹陷西斜坡带优质砂岩热储特征研究

东濮凹陷西斜坡带新近系明化镇组砂岩热储地热井, 存在出砂严重和回灌困难的问题. 为了弄清东濮凹陷西斜坡带优质砂岩热储层地热地质特征, 综合考虑构造、储层和地温情况, 开展区域构造、地温场分布规律及热储精细解剖研究, 优化探井设计. 研究表明, 东濮凹陷西斜坡带新近系构造稳定, 馆陶组底板埋深2 000~2 200 m, 优质砂体发育在馆陶组下部1 800~2 200 m, 温度65℃以上, 热储物性较好, 具备地热资源开发潜力. 东濮凹陷西斜坡带长垣地区优化部署的馆陶组砂岩热储地热井试水结果与预测一致, 进一步证实了东濮凹陷西部斜坡带的地热勘探开发潜力.     

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。     

张掖盆地地热资源赋存特征及成因分析

张掖盆地地处甘肃省河西走廊黑河流域中游地区,地势南东高北西低。已有勘探资料显示,张掖盆地赋存丰富的水热型地热资源。通过研究该区域地球物理勘探、钻探、地温测量及水文地球化学等成果资料,分析了张掖盆地地热资源赋存特征,探讨了其成因模式。张掖盆地地热田属沉积盆地型中低温地热田,热储为呈层状分布的新近系白杨河组砂岩、砂砾岩,选择钾镁地球化学温标计算热储温度为47～82°C,盖层为新近系上新统疏勒河组泥岩及第四系松散地层;地热水类型主要为碎屑岩类孔隙水,根据氢氧同位素特征推断其主要补给来源为南部祁连山区大气降水;祁连山北缘深大断裂和盆地内NNW向基底断裂是地热流体深循环良好的导水通道,地下水接受补给后沿导水断裂带或岩层孔隙裂隙运移,在深部热传导的增温作用下,赋存于碎屑岩类孔隙之中形成了本区的地热资源。水质分析结果表明：本区地热水属于溶滤型的陆相沉积水,水化学类型为Cl·SO₄—Na型,F-、SiO₂、溶解性总固体、总硬度含量随水温的升高而增大;区内地热水3H值普遍小于2.0 TU,说明形成年代较早;¹⁴C分析结果进一步证实,区域地...     

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.      

中国深层地热能开采的地质条件评价

深层地热能是指深度大于3 000 m的地热能。我国深层地热能资源丰富,但是开采条件怎么样呢?本文基于地热地质学原理,结合岩石力学等相关学科的理论,提出一种对深层地热能开采条件进行评价的指标体系,对各单一指标采用专家打分的方法赋值,继而采用模糊数学定量计算和评估深层地热能资源开发的难易程度。该方法考虑了深层地热能开发利用中的增强地热系统(EGS)的环境安全问题,即传统的“刚性造储”可能带来的诱发地震等不利于地热能行业健康发展的因素,倡导“柔性造储”和广义EGS理念,强调储层属性和地物理场的整合,针对我国地热能分布与构造活动关系密切、地壳总体上活动性强、地应力高、地震频发等构造型地热特点,是对以往评价方法的补充和拓展。该方法充分利用了专家知识,发挥了模糊数学综合评估作用,给出的量化结果易于对比和使用,可以更好地支持决策。本文基于新的评估方法,利用现有的深部地热研究及勘探成果,评估了中国大陆地区九个区域深层地热能开发的难易程度,评价区包括西藏南北地堑系、云南西部火山型地热区、青海东部共和盆地以及东北、华北等。从本文的结果可以看出,我国深层地热能开采的地质条件复杂,开采难度较大。     

关中盆地浅层地热能赋存规律及资源量估算

通过野外地质调查及室内综合研究,分析了关中盆地浅层地热能的开发利用情况、赋存特征和形成模式,并对资源量进行了估算,总结了盆地不同地貌单元、不同岩性的岩土体热物性参数特征,计算了区域恒温带深度和浅层大地热流值。关中盆地地热能的形成模式主要为热传导型和热对流型: 热传导型地热资源主要分布于西安凹陷、固市凹陷等完整地质块体内; 热对流型地热资源主要分布于深大断裂直接沟通地表的区域以及断裂带周边区域。采用层次分析法对关中盆地浅层地热能进行适宜性分区,认为关中盆地整体属于地埋管地源热泵系统适宜区或较适宜区,地下水地源热泵系统适宜区和较适宜区主要分布在盆地中部漫滩区和阶地区。利用热储法,计算关中盆地浅层地热能热容量为1.38×10¹⁶ kJ/℃,浅层地热能储量巨大,开发利用前景优良。     

Analysis of occurrence characteristics of geothermal resources and its relation to control structures in Zibo City,China

According to the geothermal geological conditions, the geothermal resources in Zibo can be divided into sedimentary basin type and tectonic basin type. The main thermal reservoirs of sedimentary basin type are the Neogene Guantao Formation and the Paleogene Dongying Formation.The thermal reservoirs of tectonic basin type are mainly the Ordovician Majiagou Group. The characteristics of reservoir, cap, pass and source of thermal resource types in different areas are elaborated. Based on the analysis of the wellforming conditions of the existing geothermal wells in the area, combined with the geothermal anomaly areas and hydrogeochemistry, it was discovered that the fault structures in the area, especially the deep faults such as Yuwangshan fault, Wangmushan fault, Zhangdian fault and Chaomizhuang graben, play an important role in controlling the occurrence and distribution of tectonic basin-type geothermal resources in Zibo City.