高温花岗岩遇水冷却后可钻性试验研究

快速冷却作用下花岗岩可钻性的研究，对提高干热岩坚硬研磨性地层的钻进效率具有重要意义。以花岗岩为研究对象，对不同温度（室温至６００℃）遇水冷却后的岩样进行了压入硬度试验、摩擦磨损试验和室内微钻试验。试验结果表明:高温与快速冷却对花岗岩的可钻性产生了显著影响，可钻性上升明显；冷却后的岩样压入硬度减小，塑性系数增大，但６００℃的花岗岩仍然处于低塑性阶段；摩擦磨损试验下对磨件胎体与岩样失重量随温度升高逐渐增大，花岗岩的研磨性越来越强；微钻试验下钻进速度加速增大，３００℃前后的上升幅度分别为２２．５％，１１０％，这是岩石力学性质劣化、结构破坏的突出 反 映。试验结果可以为干热岩等中深层地热钻井施工过程中的破岩和钻井技术提供理论指导。      

不同冷却时间对高温花岗岩可钻性实验研究

为了研究高温后花岗岩的可钻性和微观损伤变化, 同时也为了研究高温后不同冷却时间对可钻性的影响, 对高温热处理后的花岗岩冷却不同时间(2, 4, 24, 48 h), 通过可钻性实验和铸体薄片鉴定, 得到高温对花岗岩可钻性的影响规律和影响机理, 同时也得到不同冷却时间对花岗岩可钻性的影响。研究结果表明, 花岗岩在热处理不超过500℃和自然冷却2 h的约束下始终保持一个较高的可钻性级值, 在冷却4, 24, 48 h后, 高温对可钻性的影响表现为3个阶段(第一次劣化阶段、强化阶段、第二次劣化阶段)。微裂纹产生的位置及数量影响着岩石抵抗破碎的难易程度, 400℃热处理后花岗岩内部微裂纹开始显著增加, 当石英颗粒内部产生大量微裂纹时, 花岗岩的可钻性显著降低。100℃热处理后同时冷却不超过4 h会显著影响花岗岩的可钻性, 200~400℃热处理后, 花岗岩的可钻性级值会随着冷却时间(4~48 h)的继续增加显著增加, 500℃对花岗岩产生的损伤是不可恢复的, 600℃已经完全使花岗岩劣化。弄清高温和冷却时间对花岗岩可钻性的影响, 可以为干热岩资源的高效开采提供基础的理论支撑。      

鲁西峄山花岗岩中粗大钾长石斑晶成因探讨

在鲁西地区新太古代晚期(五台期)峄山花岗岩的黑石查和望子山花岗质岩体的岩石中,钾长石粗大斑晶内有自形程度较高的斜长石等矿物包裹体沿其环带定向排列.根据野外观察及岩石、矿物学特征测试分析,钾长石斑晶属于岩浆结晶形成的原生斑晶,受化学成分及侵位结晶过程中的物理化学条件影响,钾长石的生长速度大于其成核密度,因而形成粗大斑晶.估算岩浆温度＞950℃,钾长石斑晶快速生长时岩浆温度为750℃,过冷度△T≈150℃,基质结晶时岩浆温度为600℃,△T≈300℃.     

鲁西峄山花岗岩中粗大钾长石斑晶成因探讨

在鲁西地区新太古代晚期(五台期)峄山花岗岩的黑石查和望子山花岗质岩体的岩石中,钾长石粗大斑晶内有自形程度较高的斜长石等矿物包裹体沿其环带定向排列。根据野外观察及岩石、矿物学特征测试分析,钾长石斑晶属于岩浆结晶形成的原生斑晶,受化学成分及侵位结晶过程中的物理化学条件影响,钾长石的生长速度大于其成核密度,因而形成粗大斑晶。估算岩浆温度>950℃,钾长石斑晶快速生长时岩浆温度为750℃,过冷度ΔT≈150℃,基质结晶时岩浆温度为600℃,ΔT≈300℃。     

辽宁省花岗岩的斜长石研究

辽宁省花岗岩的斜长石一般呈板状,以中细粒为主。常见韵律环带,费氏台所测环带核心与边缘An相差18—26号。环带结构发育在多次侵入形成的花岗岩中,环斑、反环斑和无环斑斜长石同时出现。斜长石总平均含量为37％,最高含量75％。斜长石与寄主岩石的1/3 SiO_2+K_2O-FeO-MgO -CaO(％)值成反相关。延性系数与冷却速度、岩石类型与后期变化有关。斜长石An18—36,X光衍射有序度为0.3—1.0,有序度变化与岩体时代关系不明显,均为低温斜长石,形成温度400—920C°,形成压力为0.07—1GPa,结晶深度约2—33km。     

日照市刘东楼地区地热资源开发利用可行性分析

地热资源为绿色清洁能源,具有节能环保、可持续利用的特征,其开发利用可加快地方旅游经济的发展。刘东楼地区位于日照青岛断裂以东,构造较发育,成热地质条件良好。本文通过浅层地温测量、物探、测温孔等手段,查明了该地区热储特征及埋藏条件,并建立了热储概念模型;根据模型分析,地下水受深部热源加热、温度升高,遇构造交会形成凝滞,与围岩发生溶滤,形成了具有较高温度和矿物质的地热流体,最终沿断裂破碎带传输至地表,形成了地热异常区;浅层地温测量显示区域恒温带埋深25～35m,恒温层温度16.2℃,测温孔地温梯度为2.12℃/100m,同时分析了研究区地热流体化学组分特征,通过地热流体质量评价显示,研究区地热水主要的开发利用方向为理疗洗浴、采暖等。最后对该地区的开发利用可行性进行了分析,以期为同类花岗岩地区寻找地热资源提供借鉴。     

从国际、国内地热开发走势看河南地热开发应取对策

何为地热？《现代汉语词典》对其定义是：“存在于地球内部的热能。”科学家们称，地球内部的温度非常高，其地心温度大约为4000℃，在持续地传向地面后，有的地热源在地表可产生300℃以上的热水，有的则产生100℃以下的热水。一般高于150℃的高温热源常被用于发电，低温热源可直接用于区域供热、温室加热、食品干燥、水产养殖和农业生产。正因为如此，在能源日益紧张和地球大气变暖的情况下，热能作为一种清洁的绿色能源正日益引起人们的重视。我们应认真借鉴各国及国内各地先进经验，     

从国际、国内地热开发走势看河南地热开发应取对策

何为地热?<现代汉语词典>对其定义是:"存在于地球内部的热能."科学家们称,地球内部的温度非常高,其地心温度大约为4000℃,在持续地传向地面后,有的地热源在地表可产生300℃以上的热水,有的则产生100℃以下的热水.一般高于15℃的高温热源常被用于发电,低温热源可直接用于区域供热、温室加热、食品干燥、水产养殖和农业生产.正因为如此,在能源日益紧张和地球大气变暖的情况下,热能作为一种清洁的绿色能源正日益引起人们的重视.我们应认真借鉴各国及国内各地先进经验,努力把河南的地热资源开发搞上去.     

山东沂水龙泉站金矿床地球化学特征

沂水龙泉站金矿与成矿有关的主要地质体以新太古代泰山岩群与燕山期花岗岩金含量较高.对黄铁矿地球化学的研究资料表明:早期黄铁矿为金矿物的主载矿物.稀土元素分布特征反映了成矿流体由早期相对中偏高温(260～330℃)和还原的环境向晚期低温和氧化环境演变的趋势.对方解石、石英包裹体的研究表明:包裹体均一温度变化范围较宽,在107～550℃之间,可分为125～160℃,177～230℃和260～330℃ 3个温度峰值集中区,分别反映了以中温石英为代表的早期成矿阶段(260～330℃),以中低温石英和方解石为代表的中期成矿阶段(177～260℃)和以低温方解石为代表的晚期成矿阶段(125～160℃).其冰点温度变化于-2～-8.6℃之间,盐度在3.39wt%～12.39wt%之间.     

山东沂水龙泉站金矿床地球化学特征

沂水龙泉站金矿与成矿有关的主要地质体以新太古代泰山岩群与燕山期花岗岩金含量较高。对黄铁矿地球化学的研究资料表明:早期黄铁矿为金矿物的主载矿物。稀土元素分布特征反映了成矿流体由早期相对中偏高温(260~330℃)和还原的环境向晚期低温和氧化环境演变的趋势。对方解石、石英包裹体的研究表明:包裹体均一温度变化范围较宽,在107~550℃之间,可分为125~160℃,177~230℃和260~330℃3个温度峰值集中区,分别反映了以中温石英为代表的早期成矿阶段(260~330℃),以中低温石英和方解石为代表的中期成矿阶段(177~260℃)和以低温方解石为代表的晚期成矿阶段(125~160℃)。其冰点温度变化于-2~-8.6℃之间,盐度在3.39wt%~12.39wt%之间。     

文登地区浅部干热岩地热资源的赋存条件分析

文登地区的5处天然温泉,多分布于河套边沿,水源足,水质优,水温高,证明该地区存在多处地温梯度异常。分析认为该地温梯度异常与太平洋板块边沿俯冲带、苏鲁超高压变质带放射性元素生热异常、深大断裂带的导热作用有关。根据各种岩性的导热性分析,认为含石英岩脉的花岗岩、花岗片麻岩或片麻岩为有利于干热岩资源开发利用的最优目的层。建议在5处天然温泉区域内,利用物探、钻探等勘查手段相结合,查明深大断裂带,调查地温梯度异常区,寻找浅部干热岩地热资源赋存区。     

二氧化碳爆破致裂激发干热岩储层作用效果

采用二氧化碳爆破致裂为激发干热岩储层提供了一种新的技术思路和途径。为了探究二氧化碳爆破致裂激发干热岩储层的作用效果, 开展了二氧化碳爆破致裂干热岩储层作用范围的数值模拟研究。考虑实际开采过程中钻井液对井壁附近干热岩储层的降温影响, 采用以温差为变量的拟合函数设置损伤区储层材料参数, 用洗井后井壁附近储层温度分布函数设置损伤区储层温度场, 并借助炸药爆破的相关理论、公式设置爆破荷载, 结合COMSOL软件模拟了二氧化碳爆破致裂激发干热岩储层的过程。结果表明, 二氧化碳爆破致裂干热岩过程中存在多次应力集中作用, 且在炮孔附近压应力集中造成压碎区, 压碎区外拉应力作用形成裂隙区; 储层的初始温度以及定压片厚度都会影响二氧化碳爆破致裂激发干热岩储层的作用效果, 其中初始温度对爆破压碎区范围影响较大, 对裂隙区范围影响较小, 定压片厚度改变对压碎区范围影响较小, 主要影响爆破裂隙区的分布。本研究成果可为干热岩地热能后续的开采利用提供理论支持和参考。      

Experimental study on mechanical properties of granite under different cooling methods after thermal treatment

Static uniaxial compression tests were conducted on 16 granite specimens after thermal treatment using a heating device and an electro-hydraulic servo pressure-testing machine. The effects of air cooling and water cooling on the physical and mechanical properties of the high-temperature granite specimens were studied. Test results showed that the longitudinal wave velocities of the high-temperature specimens gradually decreased after they were cooled by water and air. The peak stress and elastic modulus of the samples decreased gradually with an increase in temperature, whereas their peak strain increased gradually. The effects of peak stress and peak strain were considerably more evident when cooling by water than by air. This result demonstrated that the thermal cracking of the granite specimens, and consequently, their internal micro-fractures, further developed when the specimens were cooled by water.     

单轴压缩条件下不同含水率黑云母二长花岗岩破坏特征与机制

花岗岩在不同含水率条件下的变形破坏特征和机制对此类工程岩体稳定性评价具有重要的意义。开展不同含水率黑云母二长花岗岩单轴压缩试验,分析破坏特征和应力-应变曲线特征,开展断口扫描电镜试验,分析微观形貌特征,研究破坏机制。试验结果表明:黑云母二长花岗岩具有明显的应变软化特征;随含水率增大,曲线上微裂隙压密阶段长度逐渐增加,稳定破裂阶段及非稳定破裂阶段长度均逐渐缩短,但所占比例增大,曲线上峰前阶段涨落交替现象加剧;饱和时单轴抗压强度和弹性模量相比干燥时分别降低了40.68%,20.3%;变形破坏过程可大致分为以下5个阶段:平静期、裂纹萌生期、裂纹扩展伴随颗粒弹射期、片状碎片剥落伴随颗粒弹射期及崩落式破坏期;随含水率增大,花岗岩破坏时的剧烈程度、发出的声响及脆性程度均逐渐降低;花岗岩破坏机制为拉-剪复合破坏,低含水率时以压致拉张破坏为主,随含水率增大呈现拉张破坏减少而剪切破坏增多的趋势,饱和时以剪破坏为主。研究结果可为黑云二长花岗岩与水之间的耦合模型构建提供理论支撑,对水-岩耦合环境下工程岩体稳定性分析具有重要科学意义。      

济南市孔隙裂隙地热田热储特征及开发利用模式探讨

以济南市孔隙裂隙地热田地质条件为背景,在全面掌握济南市地热勘查情况的基础上,论述了济南市孔隙裂隙热储特征,认为馆陶组热储埋深适中,富水性较强,属于中低温热储,是济南市孔隙裂隙热储层区最为适宜的开采层;而东营组热储层埋藏较深且分布不稳定,部分地区缺失,富水性较差,目前单独成井开采适宜性较差。并根据热储特征及区位优势,对地热资源开发利用模式进行了探讨。     

泗河冲洪积扇松散岩土体地温场自恢复能力研究

泗河冲洪积扇区域分布厚层松散岩土体,浅层地温能开发利用潜力巨大,查明地温场的温度自恢复能力并分析其影响因素,对地源热泵工程换热器的设计具有重要参考价值。笔者开展了多组现场热响应试验,并采用高精度测温线缆,长期监测地埋管换热器周边不同岩性、不同深度岩土体温度变化情况,以查明其变化规律。研究表明:在同种工况下,砂性土的温度恢复能力要远强于粘性土,地温的恢复主要发生在负荷停止的初期。研究区粘性土温度自恢复能力差,岩土体热物性参数、地下水径流条件、埋管循环水温度、气温及变温带深度是影响地温场恢复能力的因素。     

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。     

聊城市城区地热资源及开发利用

聊城市城区位于临清潜陷区和鲁中隆起区的接合部位,地热成矿地质条件有利。地热类型属层状裂隙-孔隙型和裂隙-岩溶型,可被利用的热储层主要有3个,分别为新近纪馆陶组、古近纪东营组裂隙-孔隙型热储和寒武-奥陶纪裂隙-岩溶型热储。3个热储层水温、水质各具特点,均具有较好的开发利用价值。     

地源热泵系统低负荷运行状态下能效分析及效益潜力评价研究

为给地源热泵系统管理和维护、浅层地热能开发利用工程节能减排效果评价及浅层地热能开发利用的推广提供依据,以山东省东昌府区妇幼保健院嘉明分院为例,利用监测的地源热泵系统能效监测系统,对地源热泵系统低负荷运行状态下能效进行了分析,对效益潜力进行了评价。该套系统机组、系统名义能效均达到了1级标准,根据其2022年制冷季能效监测,该套系统机组、系统制冷能效比与系统负荷存在正相关关系,由于建筑物室内用户侧使用率较低,系统负荷不高,实际的机组和系统制冷能效比较低,系统实际使用效益不佳。按照典型年采用温频法计算了系统的制冷季效益潜力,即制冷季常规能源代替量94403kgce,热源价值84971元,节能的热源价值制冷季一次能源节能率40.90%,供冷期二氧化碳减排量233175kg,二氧化硫减排量1888kg,粉尘减排量944kg。