雄安新区容城凸起区地热可采资源量动态预测

雄安新区地热资源丰富,其中容城凸起区是雄安新区地热资源赋存条件最好的地区之一。通过分析容城凸起区地质构造背景、地热形成机理,建立了容城凸起区热储的地质模型和数学模型。基于COMSOL Multiphysics软件,对区域内主要热储层的地热资源开采进行了数值模拟,计算结果与监测数据拟合较好。在此基础上,通过在各开采区内合理布置开采和回灌井,评价容城东部地区采灌均衡条件下的地热资源量。本研究模拟了不同采灌量(100 m~3/h、150 m~3/h和200 m~3/h)对可采地热资源量的影响,结果表明:当开采量为100 m~3/h满足评价标准:①10年地下水位下降小于5 m;②单井地下水位不低于150 m;③开采井100年水温下降2℃时,年可开采热量8.53×10~(14)J/a,可供暖面积240.9万m~2。模型中开采井、回灌井分区布置,不仅可以避免热突破,且在对于渗透性良好的储层地热尾水可快速补给至开采区,能有效维持热储压力。本文初步摸清了雄安新区容城东部片区可开采地热资源量,为今后整个雄安新区地热资源合理开发利用提供了重要的依据。     

均匀渗透流场中地下水运动差异性沙槽试验研究

地下水在渗透介质中的流动是连续的,但却由于补给与排泄条件的变化,地下水的运动处处存在着差异。通过地下水流系统理论形成、发展历史的回顾,简要总结了由沙槽试验获得的地下水在均匀流场中的差异性运动特征。作者对其原因或机制进行了分析,并利用不同直径"类达西试验装置"进行了试验。结果显示,渗透过水断面不同,所获得的渗透系数值不同;且过水断面越大,所测得的渗透系数的值越大。     

山东高密高氟地下水成因类型及其富集模式

山东高密为氟污染较为严重的典型区域,本文通过探究该区域高氟地下水的形成条件来确定其成因类型,研究氟在地下水中的富集途径,深度认识研究区内高氟地下水的富集模式,为提出"原位驱氟"设想奠定理论基础。     

古潜山热储开发对地面沉降的影响机制研究

古潜山是中国水热型地热的主要富集区,具有分布广、潜力大、开发利用条件好等特点,同时也是中国地面沉降相对严重的地区。廓清古潜山区地面沉降的影响机制是区域地下水资源以及地热资源的合理规划与开发利用的基础。本文从地面沉降的机理出发,以雄安新区为例,从第四系厚度、黏性土含量、水位变化、土体固结性、地下水的越流补给以及地下水开采量6个方面分析了对地面沉降的影响,认为雄安新区地面沉降的发生主要受第四纪地层中地下水的超采和砂岩热储的采灌不均衡两个因素的影响,其中地下水超采是地面沉降的主要因素,砂岩热储层的无序开发是诱发地面沉降的次要因素,碳酸盐岩热储的开发尽管会造成热储压力的下降,但受碳酸盐岩压缩性能的影响储层不会产生明显的压缩变形。研究结果可以为新区地面沉降的防治及能源规划提供支撑。     

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。     

雄安新区容城地热田地热流体化学特征

地热流体的水文地球化学特征及演化可以揭示地热水的深部循环机理,对地热资源的开发利用有着重要意义。基于容城地热田的地热地质条件,本文选取了容城地热田16个深部地热井水和2个保定山区浅层冷水井进行了水化学特征及同位素分析,计算了热储温度和热循环深度,最后进行了反向水文地球化学路径模拟分析地热流体在深部的水岩反应运移过程。结果表明研究区深部地热井水化学类型为HCO_3·Cl-Na型,保定山区水化学类型为HCO_3-Ca·Mg型,在容城地热田中几乎所有离子与Cl都不存在显著正相关关系,微量元素主要来源于相关矿物的溶解。容城地热田Na~+浓度很高,说明容城地热田的地下水径流较长,热循环深度大,HBO_2的含量较多,说明其地下热水径流较小,流速比较弱。D、~(18)O同位素基本在大气降水线附近,计算地热井的补给高程为665.17～165.17m,与保定山区海拔相近,表明了研究区地热水来源为山前补给和大气降水。研究区深部热储温度为57～98℃,热循环深度在1331～2483m之间。     

雄安新区深部储热构造探测研究与地热井优选技术

为了给雄安新区下步高温、高产地热井的探测提供借鉴, 需要归纳总结雄安新区高阳地热田雁翎潜山高温、高产地热井的成热地质规律。本文系统分析了雁翎潜山地热田地热地质条件与地温场背景, 通过对莫霍面上隆、深大断裂、凹凸相间构造格局、深浅断裂系统的控热、导热作用的综合研究, 总结归纳了地球物理场、区域水动力场、水化学场与温度场的多场耦合指示等探测评价技术对地温场的指示作用。在此基础上, 确定了研究区高温、高产地热井的主要优选布设依据: ①雁翎潜山是距饶阳、霸县深凹陷较近的低凸起, 深凹陷的莫霍面相对上隆使其底部形成相对较高的温度, 热流自深凹陷底部向与凹陷相邻的低凸起汇聚, 有利于形成深部高温异常; (2)雁翎潜山距区域深大走滑断裂——马西断层较近, 马西断层河间段气藏为R/Ra>1的幔源氦异常区, 指示马西断层有可能导通深部幔源热; 潜山东侧的出岸断裂等断裂岩溶发育, 利于碳酸盐岩地下水的深循环对流加热后上涌; (3)雁翎潜山距太行山相对较远, 且未处于与太行山补给区水力联系较密切的安新—文安构造变换带, 受补给区冷水影响较小; 距区域深部岩溶地下水汇流区较近, 有利于热流的集聚。雁翎潜山井口水温123.4°C、109.2°C地热井的成功实施, 说明了深部碳酸盐岩地热井位优选探测技术的科学有效性, 对雄安新区乃至华北盆地深部高温、高产地热井位的优选具有很好的示范意义。     

太行山-雄安新区蓟县系含水层水文地球化学特征及意义

雄安新区蓟县系雾迷山组热储层中具有丰富的中低温地热资源,研究其地热流体水文地球化学特征可分析地热资源的形成机制,对推动雄安新区深部地热资源有效开发利用具有重要意义.太行山区雾迷山组为基岩裸露区,雄安新区雾迷山组基底埋藏较深,两个系统的地热流体经历不同的水岩相互作用,导致水化学特征有一定差异.通过对保定以西太行山区-雄安新区共26组蓟县系雾迷山组地热流体样品的水化学及同位素数据进行分析,研究地热流体的补给来源及经历的深部地热循环过程.太行山区雾迷山组流体水化学类型以HCO₃-Ca·Mg型为主,雄安新区以Cl·HCO₃-Na型为主.地热流体均来源于大气降水,通过断裂、裂隙等通道入渗,在长距离运移过程中伴随有矿物的沉淀和溶解现象,水岩相互作用逐渐增强.深部热循环深度为2 880.26~4 143.42 m,均值为3 700 m,深部热储温度为160℃左右;地热流体在深部通过断裂上升过程中,由于传导冷却、冷水混入及深部热源通过结晶基底的热传导作用,在750~2 100 m的凸起处雾迷山组碳酸盐岩地层中封闭聚集形成热储层,热储平均温度为70℃左右,属于对流-传导型地热系统.      

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。     

基于热储法的鲁西平原地热资源评价

鲁西平原地处山东省的西南部,热储层主要有新近系馆陶组、明化镇组,古近系东营组和奥陶系。通过野外勘察和室内分析结果,选取合理的计算参数,利用热储法等对鲁西平原地热资源进行了评价。结果表明鲁西平原地区地热资源量达1.735 5×1021 J,折合标准煤5.923 3×1010 t;可利用地热资源量达3.252×1020 J,折合标准煤1.110×1010t;热储层百年地热水储存量为4.229×1011 m3,地热水允许开发量为4.229×1011 m3。