宁晋县城区地热资源量计算方法研究

地热资源是一种储存在地球内部的可再生资源,其功能多,用途广。宁晋县地热资源分布广泛,储量丰富。目前城区内有地热井19眼,其中3眼已废弃,可利用热储层均为奥陶系基岩热储层,开发利用方式均以供暖为主。本文以“河北省宁晋县地热资源勘查项目”为依托,在建立地热模型的基础上,对研究区的地热资源量和地热流体可开采量进行了计算,并对工作取得地热田规模进行了评价。研究结果表明：研究区100年内内控制的地热流体可开采量在回灌条件下为122.31×10⁶ m³,地热流体可开采热量为3.27×10¹⁶ J;推断的地热流体可开采量为74.67×10⁶ m³,地热流体可开采热量为1.96×10¹⁶ J,储量查明级别为推断;属于中型地热田。     

东濮凹陷奥陶系岩溶型热储分布特征及成因研究

科学开发、利用东濮凹陷地热资源对于缓解雾霾与大气治理具有积极作用。东濮凹陷及周边基岩主要为奥陶系灰岩,地层厚度约0~1 200m,岩溶热储型地热资源开发潜力巨大。受控于区域构造发育史,加之多期岩溶作用叠加改造,各区域岩溶作用强度、影响的奥陶系地层、形成的岩溶类型均不相同。纵向上峰峰组下段、上马家沟组、冶里—亮甲山组为岩溶发育有利区;平面上北部地区岩溶储层相对较差,南部兰聊断层上升盘为有利岩溶发育区。东濮凹陷地热田增温机制主要为热传导型,地温梯度等值线与"两凹一隆"的构造形态相对应,呈NE—NNE向展布,中央隆起部位地温梯度高于次凹部位;凹陷南部地温梯度高于北部。地温梯度、基底断裂、奥陶系矿化度等平面展布特征表明,黄河断裂具有导水导热性质;长垣、兰聊断裂、奥陶系岩溶风化壳具有导水性能,且凹陷东西两侧都具有地下水源补给区;奥陶系地层具有良好的储水性能,其上的石炭—二叠系可作为热储盖层。东濮凹陷北区、中区以及南区的地热田模型特征均表现大地热流供热—低热导率岩层聚热—大气降水侧向径流补给—岩溶热储,但北区和中区为传热模式热传导,而南区为热传导兼局部深循环热对流。南区较高的地热背景、良好的导水导热通道,加之南区奥陶系基底破碎、储水性能良好,具有较好的开发潜力。东濮凹陷是油气开发的传统地区,充分利用区内油气勘探资料与废弃油气井,是高速、经济开发其地热资源的一条道路。     

太原盆地岩溶热储地热资源评价

太原盆地断裂构造发育,地热资源丰富,是我国具有代表性的中低温地热田,故太原盆地地热资源的整体评价对其大规模的开发利用具有重要意义。以太原盆地构造演化分析、地震和电法等剖面解释、最新钻井测井解释成果为研究基础,以盆地二级构造单元为划分依据,采用"热储体积法"将太原盆地划分为8个地热田并作为评价单元。针对8个评价单元的寒武-奥陶系碳酸盐岩岩溶热储进行了精细评价。综合评价得出太原盆地碳酸盐岩岩溶热储具有热储盖层稳定、埋深浅、储集层段多、储量大等特点。表现为岩溶热储上覆盖层厚度400～2 000 m,储集层从老至新依次发育了奥陶系峰峰组、上马家沟组、下马家沟组、亮甲山组和寒武系凤山组、长山组6套主力含水层段。地温梯度一般为3～4℃/100 m之间,热储温度为30～80℃。在此基础上,根据地热田热储面积和厚度、热储温度、孔隙度、比热容和密度等参数,计算西温庄地热田地热资源量,得出太原盆地可采资源量13.84×10⁸ GJ,折合标煤4 721.9×10⁴ t,初步摸清了太原盆地的地热资源分布规律以及资源量。     

岩溶热储地热水可更新能力及采灌均衡可持续开采量:以菏泽潜凸起地热田为例

地热水可更新能力及采灌均衡可持续开采量计算评价是地热能可持续开采的关键核心问题.为更科学地开展评价研究,以菏泽潜凸起岩溶热储地热田为例,以地热水循环富集、开采动态、水化学条件、同位素特征等为主控评价因子,建立评价指标体系,综合评价岩溶热储地热资源可更新能力;提出了地热水采灌均衡——保证地热水量均衡和热能均衡条件下可持续开采量的计算方法,评价了地热田集中开采区采灌均衡条件下地热水的可持续开采量.菏泽潜凸起地热田地热水可更新能力分为强、较强、较差和差4个区.强区分布于地热田东北部靠近梁山和嘉祥补给山区一带;差区分布于地热田中南部定陶-菏泽城区地热水排泄区一带;补给区和断裂带附近裂隙岩溶发育、富水性较好,远离补给区和断裂带的则岩溶发育度程度差、热储富水性差.集中开采区岩溶地热水采灌均衡条件下可持续开采量为122 600 m³/d,是自然条件下的2.49倍.     

鲁北地区砂岩热储地热尾水回灌地温场变化特征分析

本文通过对德州水文家园砂岩热储地热回灌井全井段温度监测,在深度上分为5个区段论述了地温场的变化特征,重点对热储温度恢复的热量来源进行了分析。研究结果表明,在规模化生产性回灌时,低温地热尾水回灌会使得回灌井周边热储温度明显降低,并且恢复速率特别缓慢;通过定性分析和定量计算,认为大地传导热流和顶部地层传导热流在热储温度恢复中的作用极其微弱,而外围同层相对高温地层传导的热量和地热水流动带来的热量是其温度恢复的主要热量来源。基于该研究结果,在规模化回灌条件下,发生热突破是必然的,因此深入开展回灌工程采灌井合理井距研究、防止短时间内发生热突破是非常有必要的。     

华北盆地梁村古潜山岩溶热储聚热机制及资源潜力

地热是一种绿色低碳的清洁能源,其规模化开发利用对减少碳排放量与改善大气环境意义重大,为促进中低温水热型地热流体发电技术在实现“双碳”目标中的应用,本文在揭示梁村古潜山潜凸起岩溶热储聚热机制、评价资源潜力的基础上,对10 MW地热电站示范工程的资源保证能力进行了论证.通过地温梯度、大地热流值与构造格架、岩石热导率相关性对比分析,岩溶发育特征、热储富水性与构造、岩性、水动力条件组合关系研究,揭示了梁村古潜山潜凸起岩溶热储的四元聚热机制：一元为华北克拉通破坏、岩石圈减薄导致的高大地热流传导聚热,二元为凸起区高热导率分流聚热,三元为深大断裂带对流聚热,四元为成岩压密水对流聚热;计算出梁村古潜山潜凸起寒武系-奥陶系裂隙岩溶热储中蕴藏的可利用热资源量为2.218 3×10¹⁹ J、地热水资源量为6.34×10⁹ m³.在四元聚热驱动下,形成了梁村古潜山潜凸起高地温梯度岩溶热储地热田,其热能量与地热流体资源量满足10 MW地热电站建设需求.     

广东省龙门岩溶热储温度计算及流体演化特征

岩溶地热系统具有巨大的能源开发潜力,广东省龙门县马星和隔陂地热异常区是两个典型的岩溶地热田.为探究热储温度及流体演化特征,基于离子比值关系、氘氧同位素、地温计等方法对其进行分析讨论.结果表明研究区为中性偏碱性低TDS的HCO₃型地热水,方解石类碳酸盐矿物和硅酸盐矿物溶解及阳离子交换作用共同控制了水化学演化过程.大气降水是区内地热水的主要补给来源,马星和隔陂地热田的热储温度分别约为105.0～148.0℃和101.5～131.0℃,冷水混入的体积比约为44.2%和48.5%.在热储水化学及温度特征的基础上,建立了流体演化概念模型.     

山东省临清坳陷区岩溶热储地热能潜力分析

山东省临清坳陷区内埋藏有巨厚的寒武系—奥陶系碳酸岩地层,是地热开发的有利目标层位。在石油勘探过程中取得的地震解译与钻探成果基础上,综合前人的研究成果,编制了区内新生界平均地温梯度图及奥陶系顶板埋深等值线图,采用地温梯度计算公式估算了奥陶系顶板地层的温度。结合寒武系—奥陶系地层厚度的空间分布情况,以奥陶系顶板处120 ℃作为地热资源量计算分区的起算温度,并以90 ℃作为地热资源利用的下限温度,对地热发电的前景进行了预测。结果表明,区内岩溶热储地热资源开发利用前景广阔,可用于发电的地热资源量为1.27×10¹⁵ MJ,折合电能1.35×10⁵ MW,其中240 ℃高温区的地热资源就能满足区内供电需求。     

天津岩溶地热田热储特征研究

从天津大地构造特征和地层分布入手,综合分析了岩溶热储特征.认为天津地区主要大地构造格局从西北向东南依次为冀中拗陷、沧县隆起和黄骅拗陷,主要断裂有北东向的沧东断裂、天津断裂以及北西向的宁河-宝坻断裂.岩溶地热田主要分布在沧县隆起上,发育了王草庄、大城、潘庄、双窑和小韩庄凸起等地热田.研究认为蓟县系雾迷山组在天津全境普遍分布,岩性为深灰色粗晶白云岩、隧石条带状白云岩,裂缝岩溶发育,孔渗性较好,是主要热储层.寒武系、奥陶系热储在沧县隆起核部大面积缺失,在其他地区广泛分布,是主要热储层之一.沧县隆起的热流值较周围地区高,地热水的来源主要为北部蓟县山区,热水运移的最重要通道是大断裂以及不整合面.     

鲁中隆起北缘地热区岩溶热储水化学特征及形成机理

通过研究鲁中隆起北缘岩溶热储地热水水化学特征,分析岩溶热储地热水的形成机理。以鲁中隆起北缘地热区内32个地热井为研究对象,采用Piper图解、Schoeller图解、离子组分比率特征、同位素特征、Na−K−Mg平衡图解、矿物饱和指数计算与评价等方法,研究地热水的补给来源、水岩作用过程、运移途径、循环演化特征和形成机理。结果表明：在岩溶地下水向地热田径流方向上,岩溶地下水的水化学类型与地热水的明显不同,岩溶水的TDS含量呈增加趋势,而${\rm{HCO}}_3^{-}$含量百分比呈现降低趋势;同一地热田区段的地热水水化学成分相似、水化学类型相同。研究区地下热水中微量组分F、Li、Sr、偏硅酸等含量表现出增加的趋势。通过使用玉髓地热温标计算的地热区岩溶热储温度为39~70 ℃,地热水的循环深度为856~1 877 m,结合测温曲线特征分析,确定研究区地热系统为对流−传导型。水文地球化学演化、离子组分比率、同位素等多种分析方法,揭示出岩溶热储地热水的补给来源为地热区南部泰山北麓山区晚更新世寒冷气候条件下古大气降水的入渗;大气降水入渗补给岩溶含水层后,经地下水深循环径流运移,在大地热流、地下水运移传导−对流加热作用下形成地热水。     

高阳地热田及邻区地热资源形成机制

临近雄安新区的高阳地热田处于渤海湾盆地冀中坳陷,区内发育以中元古界长城系、蓟县系及下伏的太古界为主的潜山地层,其中蓟县系雾迷山组为地热田主要热储层,地热资源丰富。以岩溶热储顶面埋深3600 m线作为高阳地热田的边界,地热田主体位于高阳低凸起、蠡县斜坡内,并涵盖保定凹陷、饶阳凹陷的少量地区。高阳地热田位于区域岩溶顶板温度较高地区,其中高阳低凸起中北部及其西侧边界、蠡县斜坡与饶阳凹陷交界处为温度最高区域,可达120 ℃左右,地热田南部、中东部属蠡县斜坡区域温度低于100 ℃。潜山热储温度等值线整体呈椭圆形态,长轴为NNE向。蓟县系雾迷山组地热水在博野地区水化学类型为Cl-Na型,溶解性总固体约5 000 mg.L-1,Cl-（约2 300 mg.L-1）含量明显高于雄县、容城等其它地区,SO42-含量（123~133 mg.L-1）高于同属冀中坳陷的雄县、容城、霸州地区,但低于天津地热田和良乡地热田,表明冀中坳陷与天津、良乡地区分属不同的地热系统。高阳地热田形成的概念模式为来自西部太行山地区的大气降水作为地下水的补给水源,太行山前断裂沟通了地表水与深部基岩地层,大气降水在基岩内经衡水断裂、安国断裂、百尺断裂、出岸断裂及不整合面向东侧渤海湾盆内运移,经断层与基岩发生热对流被加热,随着水动力条件减弱,在高阳低凸起、蠡县斜坡、深泽低凸起等区域聚集形成具有勘探开发价值的高阳地热田。     

天津市中心城区及附近热储层间的水力联系

文章利用水文地球化学和环境同位素调查方法,对天津市中心城区附近各主要热储层间的水力联系进行了探讨。研究结果表明,大气降水是天津市中心城区附近各热储层的补给水源,各大断裂是沟通各热储层间水力联系的关键因素。     

青海共和盆地地热流体地球化学特征及热储水-岩相互作用过程

地热流体地球化学组成及其运移规律和成因机制研究对地热资源勘查和开发利用具有重要意义。当前,青海省地热资源开发利用程度低,更缺乏针对地热流体地球化学特征进行深入研究的系统性工作。青海共和盆地是青藏高原北缘的一个断陷盆地,盆地内地热资源丰富。本文以共和盆地及周围部分山区的地热系统为研究对象,基于系统地球化学采样和测试开展了地热流体地球化学组成及热储水-岩相互作用过程分析,认为:从共和下更新统热储、新近系热储到鄂拉山构造岩浆带再到瓦里贡山构造岩浆带,地热水中SiO₂含量依次升高,反映热储温度依次升高;上述地热地区热储中原生铝硅酸盐矿物的溶解和蚀变矿物的形成是控制地热水中阳离子含量的最重要的水文地球化学过程,而补给水下渗和地热水径流及升流过程中盐类矿物的溶滤则是水中阴离子(特别是 {\mathrm{SO}}_4^{2-}和Cl^-)的主要来源。     

孤岛油田馆陶组热储地热资源开发利用分析

孤岛油田蕴藏丰富的中、低温地热资源,对其进行合理的开发利用,对推进该区新、旧热能转换,促进地方经济发展具有重要意义.在总结以往勘探成果的基础上,查明了孤岛油田为大地热流高值异常区,平均值为72.62 mW/m2.重点研究馆陶组热储地热地质条件,查明了馆陶组下段热储厚度为106~145 m,平均孔隙度约为30%,热储温度为75.5~82℃,单位降深涌水量为3.71~10.55 m3/(h·m),是地热资源开发的有利目标热储.采用热储法估算区内馆陶组下段热储中蕴藏的地热资源量为3.745×1018 J,折合标准煤量1.28亿t,地热水储存量约为60.87×108 m3;采用开采强度法估算的该区地热水允许开采量约为253万m3/a,可支持供暖面积约100万m2.     

陕西咸阳地热田地热流体成因研究

陕西咸阳地热田位于关中盆地腹地,横跨两个不同的基底构造和岩性单元,南北分界线为渭北断裂。研究区地热水的水化学类型主要是Cl—Na型,渭北断裂北侧的水比南侧的水相对更成熟。氢氧同位素证据表明咸阳市区和武功县城的地热水来自于秦岭山区大气降水的补给;地热水γ(Na~+)/γ(Cl~-)均大于0.85,阳离子交换指数位于-0.42～5.93之间,脱硫酸系数均大于1,推断研究区的地热水主要形成于溶滤作用,其中武功地区的热储层较封闭,可能存在沉积水;惰性气体同位素n(~3He)/n(~4He)—n(~4He)/n(~(20)Ne)表明流体循环仅发生在地壳深度内,没有幔源物质的补给。     

山东省菏泽凸起地热田岩溶地热水水化学水平演化特征

在前人研究成果的基础上,选择A-A'和B-B'两条路径,采用Piper三线图解、Schoeller图解、Na-K-Mg平衡图解、饱和指数计算评价等方法,研究山东菏泽凸起地热田地热水沿路径上的循环演化特征.结果表明:沿A-A'、B-B'剖面岩溶冷水→岩溶热水,水化学类型由SO4?HCO3-Ca?Mg?Na或SO4?HCO...     

地热井钻井液对井壁温度分布的影响研究

地热井钻井作业时,井深越大,井眼温度越高,给钻探施工造成的难度越大,因此有必要研究井内循环温度分布。通过分析钻井液循环时热量传导过程,利用井筒温度控制方程,结合雄安新区地热井工程实例中的各项参数,使用全隐式有限差分法求解方程,求解井内钻井液循环时各部分的温度分布。且通过方程模拟研究了钻井液的密度、粘度、排量等工程参数对井壁温度分布的影响,结果表明：钻井液密度、粘度、排量越大,井壁温度越低,井底附近的井壁温度降低幅度越大,其中钻井液的排量改变对井壁温度分布的影响最大。模拟研究结果对于现场施工设计有一定的参考价值。     

天津地热资源开采情况实际与理论计算对比研究

天津地热资源丰富,为研究天津地热资源的开采潜力,通过热储法对天津平原区沉积盆地型地热资源进行比较,其中涵盖4000 m以浅的6个热储层的地热资源量、地热流体储存量、可回收地热资源量,同时利用开采系数法和热量平衡对不同开采条件下的地热流体可采量进行计算,以2013年的实际开采量为样本,对多个计算指标的合理性进行了分析研究。结果证明实际开采量只占理论值的极小部分。人工回灌可以极大地提高地热资源利用率。     

河北保定岩溶地热结垢过程模拟及防垢对策

我国的地热发电以及部分供暖工程出现了比较严重的结垢现象,阻碍了地热能的大规模开发利用,目前地热市场急需成熟的防垢理论和工艺。地热工程的结垢现象尤以碳酸钙结垢最为普遍,为解决碳酸钙结垢问题,本文以华北保定岩溶地热井结垢为研究对象,通过理论和实验相结合的手段研究分析了垢质成分,成垢机理,结垢位置和过程以及防垢措施。研究结果表明:(1)系统降压造成的闪蒸是碳酸钙结垢的主因,液相二氧化碳逸出到气相是碳酸钙结垢的主要驱动力;(2)根据井口参数,结合质量、动量和能量守恒以及两相流压降理论,可以模拟结垢过程,确定结垢位置以及不同深度处的压力、温度、干度和二氧化碳分压等参数;(3)闪蒸造成的碳酸钙结垢,确定了闪蒸位置和闪蒸压力后,可以通过加压和加注阻垢剂的方式进行阻垢。通过模拟计算,确定了加压防垢系统所需的最低压力,通过控制系统压力可防止闪蒸,抑制二氧化碳逸出造成的结垢。设计了阻垢工艺,研制了阻垢剂加注设备,开展了井下化学阻垢实验并评价了阻垢效果,通过加注阻垢剂可有效阻止90%以上的垢生成,论证了通过加注化学阻垢剂可以有效解决碳酸钙结垢。通过上述研究,积累了从结垢原因分析,结垢位置确定,结垢过程模拟,防垢工艺和设备研发,防垢实践到阻垢效果现场评价一整套经验,可为其他地热井碳酸钙结垢问题的解决提供参考依据。