深井换热技术原理及其换热量评估

深井换热又称套管换热,是在深井中通过同轴套管进行单井内部流体循环,基于热传导的方式与地层换热,从而以"取热不取水"形式开发地热能的技术.本文详细介绍了深井换热技术特点,评述其在国外的应用进展.国外的实践表明,深井换热延米功率均在200 W以下,多不超过100 W,换热量远小于基于热对流的取热方式,比如深井热水开采技术.本文针对我国北方典型地区地热地质条件,分别采用Beier解析法和双重连续介质数值模拟法(基于OpenGeoSys模拟平台)计算了短期(4个月)采热和长期(30年)采热情景下的换热量.解析法和数值法的结果均表明,延米换热功率上限不超过150W.在间断采热,即每天供热12个小时,停止12个小时的情景下,延米换热功率可以翻倍,但是总换热量基本不变,且水温在一天内的波动明显变大.对数值模型进行敏感性分析发现,在地温梯度一定的条件下,井深对延米换热功率影响不大,而地层热导率对其影响较为明显.最后指出,提高深井换热技术换热量的主要手段是增加井周围地层中的热对流,或者说,增加循环水与岩石的接触面积.     

《天然条件下的地下水水质》

欧洲水框架指令（European Water Framework Directive）为欧洲水环境保护提出了基本法律。在2006年发布的地下水指令（GD）是水框架指令的补充，以便更好地解决地下水水质的具体问题和保证地下水水质处于良好状况。但同时还是有很多从事城市管理和公共政策制定的人对地下水的重要性理解得还不够深刻。     

惰性气体同位素确定地热流体循环深度

地热系统惰性气体同位素地球化学是地热成因研究的重要手段。许多惰性气体同位素都可用于地热系统的研究中,主要目的为揭示热田的热源性质、深-浅层地热流体的内在联系和循环深度等。本文从惰性气体理化特点、样品采集、测试技术及数据等若干方面介绍了惰性气体研究方法,重点探讨了在自由气和溶解气两种形态下,热泉、喷气孔、热水井不同环境下的惰性气体采样方法,还介绍了成熟的惰性气体同位素的测试方法,即利用磁偏转静态真空质谱计分析测试方法,最后基于世界各地典型地热系统的惰性气体测试数据,讨论地热系统的气体来源判别,不同气源的混合比例计算等,进而确定地热流体循环深度。     

页岩气开发的地下水环境背景值、监测指标及污染示踪方法研究——以焦石坝区块为例

页岩气开采过程中水力压裂及废水回注可能带来的环境问题受到越来越多关注。由于水力压裂开采技术涉及的污染物种类众多,因此建立敏感性监测指标对于识别潜在的地下水污染具有重要意义。本文以中国涪陵页岩气田焦石坝区块为例,首先确定了地下水环境背景值（包括水化学、同位素及溶解气）;通过页岩水与浅层地下水的端元对比,确定了地下水环境敏感性监测指标与污染示踪方法。结果显示浅层地下水TDS在146~402 mg·L-1之间,属于HCO₃-Ca·Mg型,地下水属于年轻地下水（含3 H、14C接近100 pmC）,地下水甲烷含量均小于0.01 mg·L-1,水中溶解气的甲烷（CH₄）体积比低于0.006 4%,δ13C-CH₄总体小于-50‰,为生物成因甲烷（显著区别于热成因页岩气）。涪陵页岩气田焦石坝区块页岩水TDS约为海水两倍,为大气降水成因,显著区别于北美的（蒸发）海水起源。根据页岩水和浅层地下水水文地球化学特征的差异,建立了确定地下水敏感性监测指标的框架,识别出焦石坝区块地下水敏感性指标（7项）。页岩气开发对地下水潜在的污染主要包括气体污染和溶解固体组分污染。对于气体,建立了甲烷含量及同位素组成的端元,并且应用惰性气体进行了两个端元识别;对于溶解固体组分污染,基于浅层地下水背景值数据,可利用本文给出的敏感性指标进行判别。本项研究对于中国页岩气开发的地下水环境保护具有重要的意义,有助于完善页岩气开发过程中地下水环境监测和潜在污染示踪。     

鄂尔多斯盆地大专气隆重雨氢氧同位素的组成与季节效应

通过对鄂尔多斯盆地雨水同位素的分析，建立了盆地雨水线方程，计算出雨水氢氧同位素的加权平均值，为开展鄂尔多斯盆地地下水氢氧同位素的研究提供了依据；分析了雨水δ18O与气温、降雨量和季节的变化关系，总结出鄂尔多斯盆地冬季雨水δ18O较低，春季雨水δ18O较高，夏季雨水δ18O亏损的特点，得出雨水来源和形成温度是鄂尔多斯盆地雨水同位素组成随季节变化根本原因的结论。     

漳州盆地地下热水成因与海水混入的同位素证据

本文基于热水及相关天然水的氢氧同位素(D和~(18)O)数据论证了漳州盆地地下热水为大气降水深循环成因,并属于中低温系统,用同位素方法讨论了海水与地热水混合关系及混合比。     

漳州盆地地热田基本特征及成因分析

由中国科学院地质研究所地热研究室与福建省第一水文地质工程地质队合作完成的“漳州盆地地热田基本特征及成因分析”专题科研总结报告最近在福建省漳州市通过评审,受到高度评价。     

漳州好坑古地裂缝及其构造意义

作者在福建漳州盆地进行新构造研究期间,在漳州市以东约10公里处的好坑村(图1)发现了发育较好的晚更新世(Q_3)地层剖面及其中发育的规模较大的古地裂缝。这一发现,为人们提供了一个可供野外观测研究的新构造现象,这对于研究该地区第四纪时期的构造应力场、地震活动以及构造与地热资源形成分布的关系等均具有一定意义。本文介绍了发现的新地层、古地裂缝的基本特征及其构造涵义     

英国《地热学》（Geothermics）杂志发表地热流体化学与同位素专集

由美国地热资源委员会和国际地热协会主办，英国剑桥Elsevier出版社出版的《地热学》（Gepthermics）杂志最近出版了地热流体化学与同位素研究论文专集。