地热资源开发过程中潜在地下水环境问题

地热资源开发利用与地下水运动和水环境演化密切相关。为了给我国大规模地热资源绿色开发与利用提供参考,本文综述了浅层地热资源、中深层水热型地热资源及深部干热岩型地热资源开发现状和典型开采技术。其中：浅层地热资源的开发模式分为土壤源热泵和地下水源热泵;中深层水热型地热资源开发模式主要有直接开采、采灌结合和单井循环;深部干热岩型地热资源通过水力压裂或化学刺激等储层改造技术,形成增强型地热系统(EGS)。结合报道实际案例,评述了地热资源开发对地下水资源与环境的潜在影响,包括地源热泵技术可能导致冷热堆积、水热开采可能引起地下水位下降、干热岩水力压裂可能诱发微地震事件,以及压裂液泄露可能造成化学污染等。针对地热开发对地下水土环境造成的负面影响,提出了有助于地热资源绿色开发的相应措施,包括提高回灌能力、采灌过程中保持水量平衡、保持换热效率与地下热量新平衡,及采用新型材料等。     

河南省水热型地热成因模式及钻探方法

按照热储赋存的地质环境划分,河南省水热型地热资源有沉降或沉积盆地、山前盆地和山地隆起3种类型。由深部大断裂对流热传导和侵入岩热传导提供高温热源,并与新近系、古近系和古生界浅层地下水进行热交换,最终形成孔隙型、裂隙型和岩溶型地热资源。“十四五”期间,河南省的水热型地热资源勘查开采目的层主要以1800～4000 m岩溶热储为主,这将对地热钻探工程带来新的挑战。根据地层特点和经验,提出了深部地热钻探应该遵循“绿色环保、高质高效、安全健康”的总体原则。针对地层特征和钻探要求,首先选择空气钻进（空气潜孔锤、气举反循环、空气正循环回转取心）,其次选择钻井液+空气（气举反循环）,最后选择钻井液（回转+螺杆）等,实现“一井多工艺”的复合钻探方法。     

贵德盆地地热井井内热交换工艺应用

地热作为一种绿色能源,具有分布广、无污染、易开发利用等优点,在供暖、旅游、温泉洗浴、医疗保健、种植养殖等领域具有不可替代的作用。贵德地区地处“三江源”地区,地热资源开发利用将对“三江源”地区生态环境保护起到一定作用,通过对贵德盆地DR1地热井深井内热交换工艺,使该井出水温度由41 ℃提高到46 ℃,实现了利用井底高温岩石自行热交换方式提高地热井出口温度的目的。同时,为类似地层地热增温提供了示范。     

关于天津市地热资源管理的思考

由于受评价方法和开采方式的影响,现行地热资源管理制度沿用的是地下水资源管理模式,在地热资源评价方法、指标核定、收费标准和优惠政策方面存在不足,地热回灌工作也将会遇到现行制度难以解决的问题。以能源矿产属性管理地热是解决现有问题的有效途径,可通过改变地热年度开采指标核定方法、修订地热矿产资源补偿费征收标准、建立地热矿山地质环境恢复保证金制度等来实现。     

调整井固井工艺技术研究进展

调整开发井主要用于老油田开发后期重组完善井网和实施层内细分开采,实现稳产和上产。受周围注采系统和生产现状影响,复杂的地层压力系统、多样的地层流体成分等导致调整井固井质量难以保证层间有效封隔。在分析调整井固井面临的各项技术难点以及对固井质量影响基础上,总结目前为保证固井质量所采用的主要技术措施和存在的问题,提出下一步可采取的技术措施与研究方向,为提高调整井固井质量奠定了技术基础。     

基于工程开发原则的干热岩目标区分类与优选

干热岩(HDR)是指不含或仅含少量流体,温度高于180 ℃,其热能在当前技术经济条件下可以利用的岩体。作为一种重要的非常规地热资源,干热岩的开发利用可以借鉴页岩油气的成功经验,采用相似的技术发展路径,找到“地热甜点”,开发出低成本且高效的钻完井技术,逐步形成和完善技术体系,建立与对象相适应的生产运行模式,以期实现对这种巨大资源的有效开发利用。增强型地热系统(EGS)被认为是干热岩资源开采的一种重要方式。EGS最初被称为工程型地热系统,后来才统称为增强型地热系统,是指通过实施特殊的工程工艺,改善地层储集性能或(和)向地层中注入流体,以实现对地热资源的有效开发。其基本方法原理为在干热岩体内钻两口或多口井,将低温流体通过注入井注入干热岩体的天然裂缝系统,或注入通过压裂技术在钻井之间建立的具有水力联系的人工裂缝中加热,通过吸收干热岩内所蕴含的热能,将流体温度提高到一定程度后从生产井采出至地表或近地表进行利用,形成人工热交换系统,用于发电或取暖等。采用EGS技术开发干热岩地热资源,选区选址恰当与否是能否取得成功的最关键环节之一。中深层地热资源可分为水热型和干热岩型两大类、五亚类。其中,干热岩根据其热储孔渗条件差异又可分为无水优储、无水差储和无水无储三亚类,适合作为EGS开发对象的干热岩资源为其中的无水优储和无水差储两种类型。五类地热资源规模呈金字塔形,开发技术难度逐渐增加。基于由热储埋深、热储温度、热储岩性、热储物性、盖层厚度、盖层断裂发育条件等组成的地质资源条件,由钻探成井技术、储层改造技术、管理运营技术组成的工程技术条件,以及由地热需求和资源经济性组成的经济市场条件三个因素,本文建立了三因素分析与多层次指标分解法相结合的干热岩EGS选区评价方法和关键指标,在国内干热岩资源条件较好的17个候选区中,优选出西藏羊八井高温地热区和渤海湾盆地济阳坳陷潜山分布带作为EGS试验有利区。     

水力压裂技术在豫西基岩地热井增产中的应用研究

地热资源是清洁能源,其开发利用主要通过钻井工程来实现。地热资源量（水量）大小决定着开发利用的价值。实际中,因地层等条件的复杂和不确定性,导致地热井出水量和温度不能达到预期的目标。特别是在山区基岩缺水地区地热资源开发,由于水量和温度指标偏低,严重影响了清洁能源的开发利用。本文结合工程实例,首次在豫西基岩严重缺水地区通过压裂车和钻井泵分段水力压裂技术,使低产地热井出水量增加3倍,达到了预期的目的。为今后基岩地区地热和地下水资源开发利用增产提供了借鉴。     

碎裂钻井技术及其在地热钻井中的应用前景分析

地热资源储量丰富,分布广泛,开发前景广阔。但是在现有地热钻井技术条件下进行地热开发的周期长、成本高,所以亟待钻井技术的突破使巨大的地热资源得到经济有效地开发。碎裂钻井技术是一种采用了新的钻井原理的钻井技术,其能够有效地解决常规钻井过程中经常遇到的诸如在坚硬地层中进尺慢等棘手问题,一旦得到商业化应用,将会对地热资源经济有效地开发产生革命性的影响。在分析常规钻井技术存在的问题的基础上,介绍了碎裂钻井技术的工作原理及碎岩机理,阐明了其优缺点,为该技术在地热钻井中的应用研究提供参考。     

济南北部地热田开发与保护建议

采用地热资源调查、热流试验、地热地质勘探等方法,对济南市北部古生界奥陶系热储地热田进行了地热开采技术条件分区、地热资源区划、地热资源保护等方面的研究。地热田内断裂构造的复合部位是热源和水源的通道,且影响带内岩溶裂隙发育。该地段储水空间较大,施工地热井的成功率高,单井出水量大。地热开发必须坚持“保护中开发,开发中保护”的原则。遵循科学的开采方案,设计合理的开采井深和布井间距,最大限度地利用地热资源并延长地热田的服务年限。     

雄安新区D21地热勘探井钻探施工技术及成果

为探查容城西部斜坡带地热田地热资源,揭露容城西部寒武系、蓟县系完整地层,中国地质调查局在雄安新区容城部署了地热勘探井D21井。该井设计井深3000 m,完钻井深3083.74 m。本文介绍了D21井钻遇地层情况、井身结构、钻探施工技术和抽水试验过程。总结了取得的钻探技术及成果。D21井获取了寒武系和蓟县系热储层水文地质参数,为容城西部斜坡带热储构造发育提供地质依据,服务于雄安新区地热开发规划。