山东省惠民县八里庄地热田特征及开发利用探讨

在阐述惠民县八里庄地区地热田地质条件,热储层、热储盖层特征、地温场及地热流体化学特征的基础上,对地热田流体质量、地热资源量进行了初步评价,并对地热田的合理开发利用提出了科学的单井保护半径和布设井的数量。     

陕西关中盆地地热资源及壳幔温度结构的地球物理分析

陕西关中盆地地下热水资源丰富,是中国典型的隐伏型中、低温地热资源分布区。为研究关中盆地中、低温地热系统形成机理,认识深部热源条件,利用地球物理方法分析了该区壳幔温度结构。结果表明:计算得到的居里面平均深度为25.0 km,莫霍面平均深度为36.6 km,地壳平均地温梯度为22.60℃·km-1,咸礼断阶、西安凹陷、固市凹陷地壳地温梯度高于平均值,是地热地质条件较好的构造分区。咸阳、西安之下,上地幔存在向南下倾的高温带,咸阳北侧约175 km深度是一个温度大于1500℃的高温区;其上,莫霍面、居里面上隆,形成高温基底,加热沉积地层中的地下水。富平、渭南之间,上地幔存在“下沉”低温区,低温区北、南两侧约175 km深度分别对应温度大于1450℃的高温区;高温区之上,莫霍面、居里面上隆,形成聚热中心,为地表地热资源提供稳定热源条件。总体上,关中盆地新生代潜水受莫霍面、居里面上隆带入的地幔热量传导加热,热物质随莫霍面、居里面向上抬升,是盆地中、低温地热田的深部热源。上地幔流变边界层控制研究区重要的构造活动,此边界层受周缘构造带不同动力作用,在重力均衡调整过程中,导致深大断裂活动,进而引起地壳深、浅部水体沿断裂带热对流,形成带状分布热泉。     

山东省鲁中南地区典型地热田概述

山东省鲁中南地区典型地热田包括临沂汤头、肥城安驾庄、泰安岱道庵、泰安徂徕镇桥沟、沂南铜井、沂源南麻[CD*2]悦庄和淄博张店地热田。该文从区域地质概况、地温场特征、热储特征、地热成因分析以及热储概念模型5个方面对以上7处地热田的地热地质条件进行了概述。     

基于水化学的沂源盆地地热田成热模式探讨

沂源盆地地热田为低温水热型岩溶热储地热系统,盖层为古近系、白垩系、石炭系,热储层为寒武纪、奥陶纪碳酸盐岩,区内发育的深大断裂如上五井断裂、韩旺断裂、傅家庄断裂等为沟通深部热源的良好通道。为掌握地热田热水的补给来源、热源、地热水年龄,进一步分析其形成机理,采集地热水样品进行了地热水水文地球化学分析、气体及其同位素分析。结果表明,该地热田地热水水化学类型为HCO3·Cl·SO4Na·Ca型、HCO3Ca·Mg型,矿化度小于1g/L;地热水补给来源为大气降水,具深循环特征;热源以壳源为主;地热水年龄10.51ka B.P.,为古地下水。结合地下水循环机理,将其地热水形成机理总结为小型断陷盆地深循环承压型。     

章丘市枣园桃花山地热田地质特征分析

章丘市枣园桃花山地区蕴藏着丰富的地热资源。根据煤矿勘探和地热普查成果,对桃花山地热田的地质背景、热储特征、地球物理化学特征等进行综合分析,认为桃花山地热田属于典型的带状兼层状、对流兼传导型地热田,热储层为奥陶纪马家沟组灰岩,该区地温梯度主要受断裂控制,断裂导热是形成该地温场的一个重要因素,地热水水源主要为渗入的溶滤水。     

渤海湾盆地南乐地热田特征及其成因分析

为探究渤海湾盆地南乐地热田的岩溶热储特征及地热田成因机制,基于物探和地质资料,对渤海湾盆地南乐次凸地热田的热储展布规律、水化学特征、运移通道以及地温场等因素进行了剖析,构建了地热田成因概念模型。研究表明:南乐次凸地热田存在加里东、印支-海西、燕山、喜山4期奥陶系风化壳岩溶热储,顶板埋深1 427~2 135 m,有效厚度累计46.2~91.7 m;具有良好的盖层,地温梯度高达3.04~3.24℃/hm,地下水类型为SO₄+Cl-Na+Ca-B型;地热田形成于较高的大地热流、渤海湾陆内裂陷盆地-东濮凹陷西斜坡带背景下,受西部太行山区和东部鲁西南山区裸露基岩大气降水的共同补给,进入基岩的冷水深部循环受到热流的"热折射""热流再分配"效应以及兰聊断裂摩擦生热等的共同加热、增温,沿区域内不整合面以及断裂向上运移、富集,最终形成了以奥陶系为热储的传导型地热田系统。南乐次凸地热田奥陶系岩溶热储可采地热资源量为1.02×109 GJ,折合标煤3.50×107 t,可满足供暖面积12.37×104万m2,具有良好的开发市场前景。研究成果对南乐地热田乃至渤海湾盆地的岩溶热储开发利用具有较好的指导意义。      

河南清丰地区岩溶热储地热地质特征

以河南清丰地区区域地质构造、地震资料解释为基础,结合最新的地热钻井资料,分析研究区奥陶系岩溶热储地热地质特征和水化学特征,建立地热田成因模式,精细评价地热资源量。结果表明:清丰地区地热田成因模式是以太行山山脉和鲁西南隆起区的大气降水为补给水源,以岩溶不整合面和深大断裂为运移通道,经过长距离搬运,在内黄凸起奥陶系碳酸盐岩储集层中富集的中低温传导型地热系统。奥陶系岩溶热储层顶板埋深为1.2～1.3 km,产水贡献能力由大到小依次为峰峰组、下马家沟组和上马家沟组;平面上,NE—SW向断裂发育处是岩溶热储富集的有利区;地热水水质类型为SO_4·Cl-Ca·Na型;地热田奥陶系岩溶热储地热资源总量为9.90×10~8 GJ,折合标准煤为3.38×10~7 t,年可开采地热资源量可满足180万m~2的供暖面积,具有良好的市场开发前景。该结果为河南清丰地区的地热资源开发提供指导。     

银川盆地地下热水形成的地质条件分析

从银川盆地岩石圈和莫霍面的变化特征、地壳热结构特征、活动断裂和基底构造特征几方面分析论述了盆地地热形成的地质构造条件 ;通过分析盆地内新生界地层岩性及其垂向变化、储盖层条件、盆地地形地貌特征 ,讨论了盆地地热水形成的水文地质条件。     

西藏高温地热田地球化学特征及地热温标应用

研究区位于西藏自治区中部,属高温地热显示区。为了解区内地热田的热储基本特征,通过收集的12个主要地热田的23组地热及地表水样品分析可知,研究区水化学类型较复杂,地表出露温度较低的脱玛、玉寨、果组地热田以Na-HCO₃型地热水为主,循环较快、可更新性较好,董翁、谷露、羊八井等地表出露温度较高的地热田以NaCl(NaCl·HCO₃或NaCl·SO₄)型地热水为主。地下热水中Cl与B、Li的正相关性,显示地热流体可能来源于深部岩浆;与Sr相关性较差,体现了地下热水中的盐分主要来源于深部热液而非水-岩相互作用;与SiO₂、温度的正相关性更进一步印证了研究区地热为深部热源。经阳离子地温计与二氧化硅地温计估算各地热田深部热液与热水含水层混合温度为134_~256℃。基于综合分析,推测研究区玉寨地热田较谷露地热田热水可更新性强,循环途径长或热源埋深较大,地热开发利用应综合考虑各自特点。      

山东费县上冶地区地热资源特征研究

山东省临沂市被授牌为"中国地热城"。区内地热资源较为丰富,开发利用时间长,产生了显著的经济和社会效益。通过研究临沂市费县上冶地区的地质背景、地热地质特征,探求该地区的地热资源形成、发育的机理,对于指导区域地热资源的有效开发具有重要的意义。上冶地区南部奥陶纪马家沟群地层直接出露,大气降水直接或者间接补给岩溶热储含水层。近SN向的上冶东岭断裂及其次级断裂与蒙山断裂沟通,地下水通过断裂构造、岩溶孔洞、裂隙等通道向深部径流,受到大地热流的传导加热,在形成和运移过程中不断地溶滤热储围岩的各种化学成分。而上覆地层热导率低,具有一定的保温作用,从而使得地热资源在该地赋存和聚集。深部岩溶热储类型为典型的受断裂构造控制的层状兼带状热储。     

干热岩勘查评价指标与形成条件

干热岩具有利用率高、无污染、储量巨大、分布较广、持续稳定、安全性好等特点,被全球公认为在21世纪能够取代化石能源的一种最优质的、可再生的新型清洁能源。目前对于干热岩的成因机理还没有定论,而对于干热岩的勘探寻找、远景区的圈定以及资源评价也有不同的观点,为了有利于干热岩勘探开发,本文在综述前人研究工作基础上,总结归纳了干热岩勘查评价指标,几个重要的指标及其特征如下。第一个指标是岩石圈厚度和莫霍面埋深,岩石圈厚度较小并且莫霍面埋深比较浅,是评价干热岩远景区的一个重要指标。莫霍面埋深较浅指示深部热源（幔源热）更加接近地表,故埋深较浅（较薄的厚度）并具有上隆的特征有利于深部的热量向上传导,为干热岩的孕热环境提供良好的条件。第二个指标是居里等温面,埋深较浅的居里等温面是干热岩远景区一个重要的评价指标。居里等温面是地球内部一个非常特殊的温度（热物质）界面,它不仅能指示地下温度场的分布特征,还可指示地壳深部热能分布特征,对干热岩及地震的成因研究具有十分重要的意义;如果居里面埋深较浅,则热量传导到地表的距离比较短,深部的热流活动更容易向地表传送,不仅是有利的高温干热岩孕热环境,也有利于储存的热能快速向上传导。第三个指标为地温梯度,地温梯度较大是寻找干热岩远景区的一个重要指标;如果一个地区具有较高的地温梯度（≥ 35℃/km）,则随着深度的增加深部的地温增加较快,在相对较浅的地方就可以获得温度较高的岩石体。第四个指标是大地热流,大地热流值较大（≥ 75 mW/m2）就指示地球深部有存在高温岩石体的可能;大地热流是地温场的综合性热参数,能够准确地反映区域内的地温场特征。第五个指标是新构造运动,这也是人们寻找干热岩时容易忽略的一个重要指标。新构造运动包括火山、地震及活动断裂构造等。地震和火山是极具破坏性的自然灾害,两者的发生都表明了地球内部的热能汇聚到一定程度,从而打破了地球内部平衡状态而以地震或火山的形式把热量进行释放的地球系统行为。该指标中,如地震震级大（>3级）、震源深度浅（10~15 km）、频度大,火山活动时间新（活火山、休眠火山、中新世以来的死火山）规模大都说明地球深部存在不稳定的高热状态,易形成干热岩;如果能提前找到该区域的干热岩,可以先取出其中的热,那么地震和火山就有可能不会发生,这样可以达到取热减灾减排的作用。活动的深大断裂即能产生一部分热,也能将深部的热传输到浅部,尤其是活动性强的走滑拉张断裂,其深部具有韧性剪切特征,直接指示了深部的高温体的存在。第六个指标是高温温泉与气田等。温泉、气田的形成通常与深部的热储关系密切,一般认为地下水沿某个通道向下渗透接触到深部高温热储被加热后再沿某一通道流出地表而形成温泉;所以,温泉的出露指示了深部存在高温的岩石体（干热岩）;区域地温场异常明显,地表热泉等高温水热型地热田较密集的区域有望在深部寻找到干热岩,这也是一种就热（水热）找热（干热）的常规方法。作为固体矿产资源的干热岩,其形成具备四个必要条件:源、通、储、盖。第一个条件是要有丰富的动态热源如来源于深部地幔（幔源热）,来源于晚新生代活动的控热构造系统-活动的韧性剪切带,来源于地壳内的低速低阻体（中下地壳热）以及来源于高放射性中新生代花岗岩体（壳源热）。第二个条件是要有优良的导热通道,如壳内15~25 km低速层不仅是热源,同时具有将深部地幔热能向上传导的作用;软流圈地幔上隆时具活动性的深大断裂（深部具韧性特征、浅部具脆性特征）常常具有很好的导热功能;地壳浅表层次的脆性断裂系统往往不是干热岩的热通道,而是水热型地热能的导水、释热构造。第三个条件是要有巨大的储热岩石体,除埋深要适中（3~6 km）并具有较高温度（≥150℃）外,其规模要大（蕴含丰富的热能）,热导率大（>2 W/mK）,裂隙少（不含水或含少量不流动的水）;当然热储层可以是变质岩、岩浆岩,也可以为沉积岩。第四个条件是要有良好的保热盖层,盖层（被子）导热率低（< 2 W/mK）、厚度适中（>1 km）（具有良好的保温效果）,地温梯度高（≥40℃/km）、大地热流值高（≥70 mW/m2）（指示深部存在高温特征）是深部赋存有高温地热资源的必要条件。      

临沂市柳航头地区地热资源特征研究

区域地质调查和地热地质勘探资料显示,临沂市柳航头地区区域构造发育较强烈,大气降水通过构造破碎带向地下深部运动,深部寒武-奥陶纪灰岩岩溶地层厚度可达1 500余米。区域地下水在深部渗透性较好的岩溶地层内径流,向柳航头地区运动过程中,不断受到地球深部热源的地温加热而形成地热水,寒武-奥陶纪岩溶地层成为热储层,其上覆地层导热率较低,是较好的盖层。结合研究区内的地热井深部测温数据和地热水化学特征数据,建立柳航头地区地热概念模型。     

济阳坳陷上地壳速度结构与地热相关性研究

济阳坳陷及周边地区位于华北板块东部,是板内伸展沉积构造。目前研究区水热型地热资源开发利用程度较高,但上地壳热源传导机制研究较少,济阳坳陷及周边地区的高分辨率三维地壳速度结构有助于探讨该区热源富集规律。利用双差层析成像方法,获得了研究区三维地壳的速度结构,通过与地温场特征比对分析,认为上地壳速度结构与深部热源传导规律密切相关。根据反演结果,发现聊考-齐广断裂西北0～5km深度存在大规模低速层,这与区域厚度较大的沉积地层有关;聊城东部、埕宁隆起等区域表现为明显的高速异常,隆起区地温增温率明显高于凹陷区,这与储层下部地层导热能力有关;东营地区10km以下速度普遍较高,下地壳热流值贡献稳定;燕山晚期以来鲁中南部隆起对研究区地壳的拖拽拉伸是济阳坳陷内地热田最直接的构造影响因素,形成的多组地堑构造是水热型沉积盆地地热田边界的重要控制因素。     

沂沭断裂带西缘昌乐县中部地区地热成热地质条件分析

通过对地质资料的分析,认为该区理论上具有较好的地热生成环境和赋存条件。重点围绕鄌郚葛沟断裂两侧,综合运用地质调查、测温、物探、钻探等手段,对成热地质条件进行调查分析,圈定淳于地热异常区和梁家庄地热异常区2个异常区,分析并初步确定热源为地壳深部的热流,导水导热通道为鄌郚葛沟断裂及其次级断裂,热储为深循环对流型带状热储,热储岩性为白垩纪青山群安山岩,埋深1400~2000m,盖层为新近纪、古近纪及白垩纪粘土岩、砂岩等。结合区域地质资料,建立地热资源概念模型,并据此确定了3处拟井位置及孔深。     

鲁北临盘地热资源特征及开发利用

鲁北临盘地热资源丰富 ,热储层为新近纪黄骅群馆陶组 ,热储盖层为新近纪黄骅群明化镇组和第四纪平原组 ,热源主要来自地壳深部正常热流传导。目前已钻凿 2口地热井 ,开发利用效益显著。地热开发要避开油气层 ,石油开发要防止污染地热储水层。     

鲁西地区不同岩性地层热响应试验结果浅析

为研究地埋管换热器在不同岩性地层的换热情况,在鲁西黄河冲洪积平原、山前冲洪积平原和低山丘陵区进行了以粉土、粉质粘土、细砂,粘土、粉质粘土、中粗砂,灰岩和花岗岩为研究对象的热响应试验,初步试验结果表明:每延米换热量(W/m)和平均热导率(W/m·k)花岗岩灰岩粉质粘土、中粗砂粉土、粉细砂。在岩溶地下水富水性强,径流速度快的地段灰岩平均热导率花岗岩。此项研究结果可为不同岩性地层浅层地温能开发利用工程地埋管换热器类型的选择,浅层地温能评价和开发利用提供基础数据。     

地埋管换热影响岩土体传热因素及热影响范围分析

该文介绍了地埋管换热器传热模型,对影响地下岩土体传热的地埋管换热功率、持续时间、热泵机组运行的方式与模式、换热器规格、管外回填材料以及地质-水文地质条件等因素进行了探讨,认为周围岩土体热响应范围大小与换热功率大小和持续时间长短、管外回填材料和周围岩土体导热性能高低呈正相关性,热泵机组间歇运行方式有利于地温场的及时恢复,冬季制热夏季制冷模式能削弱单一负荷聚集产生的热影响程度,同等能条件下双U型De32地埋管较单U型De25地埋管热影响范围要大。由于地埋管换热器吸热或放热不平衡而引起的冷热量累积效应,渗流速度越大,热影响范围则越大。济南东部碎屑岩区某模拟夏季工况试验表明,其他条件相同的前提下,8 k W换热功率持续运行,以换热孔为中心,岩体温度响应速率和影响幅度与径向距离成负相关性,距离越近,响应速率和影响幅度越大,反之就越小;47天后,地埋管换热器热影响范围大于5m。