利津干热岩型地热资源调查评价关键技术研究

干热岩型地热资源是储量大、用途广的新型、可再生绿色能源，对其进行调查评价意义重大。本次从区域干热岩靶区选址、物探、钻探、岩芯取样测试、综合测井、抽注水试验、目的层压裂、热储评价等方面，系统地总结分析了干热岩型地热资源调查评价中涉及的关键技术。同时以利津干热岩GRY1孔进行说明，结果表明：虽然其天然裂隙率及渗透性较差，但经水力压裂后其渗透系数有大幅提高，压裂模式属于人工高压+天然裂隙复合压裂模式，在可控的孔口压力下能获得较大的注入水量，有利于干热岩资源的开发利用；干热岩做压裂试验时应选取天然裂隙发育段作为压裂试验的目的层，陈庄潜凸起区内埋深5000m范围内干热岩蕴藏的热资源量为2. 654×10↑20J，折合标准煤90. 21亿t；可利用资源量为5. 29×10↑18J，折合标准煤1. 804亿t。该研究对干热岩勘查开发工程场地选址、调查评价等方面具有一定指导意义。     

增强型地热系统环境地质影响现状研究与对策建议

增强型地热系统（EGS）是目前地热资源开发利用的前沿热点，其发电几乎不受外界环境影响，且几乎不对人类环境产生污染和破坏，因而备受关注。近年来学者们发现EGS开发过程中，热储改造注水运行可导致大量的微震事件出现，少数EGS工程的注水过程与当地3级以上地震明显相关，需要密切关注。文章对增强型地热系统的原理、技术以及开发利用现状进行介绍，并对国内外主要的EGS相关环境影响事件进行了整理分析，在此基础上，总结了目前的EGS环境影响研究进展，提出了下一步可以采取的措施，可以为国内EGS工程选址及开发提供有效借鉴。      

花岗岩酸岩作用反应动力学研究

化学刺激能够改善增强型地热系统(EGS)热储层裂隙连通情况、提高裂隙渗透率。本文以EGS热储化学刺激为出发点，开展土酸体系 花岗岩作用实验，总结实验规律，明确了酸岩作用机理，建立多矿物耦合反应动力学模型并获取重要参数。得出以下结论：土酸中HF浓度越高，对花岗岩的溶蚀率和溶蚀速率就越大，但更易产生二次沉淀；酸液中离子的浓度与不同矿物溶蚀存在对应关系，Na+和K+分别来自于钠长石和伊利石，Al3+和硅来自长石类和黏土类矿物，Ca2+前期来自方解石，后期受钙长石和氟石影响；土酸 花岗岩反应为双重机制控制下的动力学反应；HF机制下的矿物溶解反应速率常数数量级约为10-4～10-5，比中性机制下的矿物的溶解速率提高了约9个数量级。研究结果可以为EGS储层化学刺激工作提供理论支持。     

我国主要水热型地热系统形成机制与成因模式

我国地处环太平洋地热带与地中海-喜马拉雅地热带的交汇部位,且中、新生代沉积盆地发育,地热资源丰富。近年来,我国地热开发利用蓬勃发展,但由于没有进行整体性的地热系统分析,缺乏因地制宜的不同地区地热勘查开发方案,各地地热资源勘查开发工作存在一定的混乱现象。本文从系统论观点出发,提出了我国地热资源"同源共生-壳幔生热-构造聚热"的成因理论,并以我国主要水热型地热系统为例,建立了水热系统分析的系统论观点,将我国主要水热系统划分为沉积盆地古潜山型复合水热系统、沉积盆地深坳陷层控型水热系统、断陷盆地地压型水热系统、陆陆碰撞板缘型水热系统、板缘俯冲带热控构造型水热系统、隆起山地深循环型水热系统以及近代火山型水热系统等七种类型,并系统分析了典型水热系统的运移条件、热源机制,归纳阐述了不同类型的水热系统的成因模式,进一步完善了我国地热资源研究的基础理论和方法,为区域地热资源勘查开发提供了理论依据,对于进一步推进我国地热资源的科学开发利用具有一定的指导意义。     

河北深州地热田开采地热资源评价

在阐述深州地热田地热地质条件和开发利用情况的基础上,运用汉图什群井公式分别评价了深州地热田明化镇组和馆陶组的开采地热资源。经评价,设计降深为100 m和设计年限为20年时,明化镇组的可开采资源量为14.78亿m3,折合热量2.82×1015kJ;馆陶组的可开采资源量为9.01亿m3,折合热量2.46×1015kJ。设计降深为300 m和设计年限为20年时,明化镇组的可开采资源量为44.68亿方,折合热量8.51×1015kJ;馆陶组的可开采资源量为23.58亿方,折合热量6.42×1015kJ。     

利用测井资料获取松辽盆地深部热物性参数

盆地导热系数是研究盆地深部热结构的重要参数,通常通过获取深部岩心测试获得,但这种传统方法经常会受到经费、取样条件等限制,并且对于地热井来说,因受温度压力条件的影响,室内测试结果也不能代表岩石原位导热系数。本研究获取了松科2井三开3 289m至4 536m岩心实测导热系数和测井参数,分析了砂岩、泥岩、流纹岩导热系数与测井参数之间的关系,结果显示砂岩的测井参数孔隙度、波速与导热系数之间具有明显的相关性,泥岩和流纹岩的相关性并不高。在此基础上,本研究分析了松辽盆地温度、压力对导热系数的影响,认为温度效应造成松辽盆地松科2井三开导热系数与室内实测值偏小约30%;压力效应使盆地三开段导热系数相对室内测试值偏大约10%。本研究成果可以为我国盆地深部导热系数以及大地热流值的获取提供新的思路,尤其是对于一些具有测井数据但无法获取深部岩心的废弃井具有更大的意义。     

中国沉积盆地型地热资源特征

地热资源作为一种可再生清洁能源,对可持续发展有着重要的意义。本文通过分析中国沉积盆地型地热资源特点,对主要热储层分布进行了论述,并在此基础上对不同热储的水化学特征进行了总结,评价了我国主要沉积盆地型地热资源潜力。沉积盆地型地热资源主要为中低温地热资源,是中国水热型地热资源的主要类型,约占水热型地热资源总量的89%,具有储集空间广、厚度大,地热资源热储类型多、储量大,赋存中低温地热水,资源可利用程度高等特点。沉积盆地型地下热水水化学类型一般由补给区HCO_3-Na型、HCO_3·Cl-Na型等低矿化水,逐渐过渡为Cl·HCO_3-Na型,最终到排泄区或封闭状态下变为Cl-Na型等高矿化水。沉积盆地中热盆地热资源储存量较大,占到主要沉积盆地总储存量的54%,地热资源可开采量占到主要沉积盆地总可开采量的59%,温盆地热资源储存量占到42%,可开采量占到40%,冷盆地热资源储存量仅占到4%,可开采量占到1%。应进一步加强地热资源勘查工作;积极开展地热资源回灌,保证可持续开发利用;推进地热资源梯级综合利用;建立地热资源监测网。     

我国陆区干热岩资源潜力估算

干热岩是一种清洁的可再生地热资源,在过去40年里,干热岩的利用技术日趋成熟,显现出了巨大的利用价值。我国陆区面积广阔且地处三大板块交界处,具有良好的干热岩赋存背景。本文在对我国陆区大地热流、不同深度岩石热导率、岩石生热率以及放射性元素集中层的厚度分析的基础上,利用根据浅部测温资料向地壳深部外推的方法,对我国陆区不同深度温度进行了估算,在此基础上利用体积法对我国陆区3.0～10.0km深处的干热岩资源量进行了估算,结果显示,我国大陆3.0～10.0km深处干热岩资源总计为2.5×1025J,相当于860万亿吨标准煤,按2%的可开采资源量计算,相当于我国目前能源消耗总量的5200倍,其中,位于深度3.5～7.5km之间,温度介于150℃到250℃的干热岩储量巨大,约为6.3×106EJ,按2%的可开采储量计算,也将获得126000EJ的热能,相当于2010年我国能源消费总量的1320倍,开发利用前景巨大。     

抽水含水层对非抽水含水层水位影响的效应分析

利用自动水位计记录的抽水试验过程中不同层位含水组之间的动态水位,分析了在抽水试验最初阶段时抽水含水组与非抽水含水组之间的水力联系。研究结果表明:(1)抽水含水层对非抽水含水层存在水位影响效应,在抽水初期,水位影响效应较大;当抽水含水层水位达到稳定或缓慢下降时,水位影响效应随之消失。(2)单位降深水位影响效应显示,上部含水层距离抽水含水层越远,水位影响效应越大;下部含水层距离抽水含水层越远,水位影响效应越小。(3)利用三维地下水流数值模拟方法和应力应变对含水层水位动态影响的原理对水位影响效应机理进行分析,发现水位影响效应与含水层的固体骨架压缩系数(α)、水体积压缩系数(β)、孔隙度(n)和边界控制系数(Cm)等参数有关。