三维非稳定流含水层储能的数值模拟研究

本文建立了一个三维含水层储能模型。它是由一个描述地下水运动的水流模型与一个描述含水层中热量运移的热量输运模型耦合而成。为了考察地下水的运动状态对含水层中热量输运的影响，地下水流被处理成三维非稳定流。该模型被应用于上海群井储能试验，储能模型用特征线Ｄｏｕｇｌａｓ－Ｂｒｉａｎ ＡＤＩ法求解。通过本模型与稳定流储能模型的结果相比较，发现本模型的结果较好，诸观测孔各时段的绝对误差均值为０．６５℃，平均相对     

昆明市地热田越流含水系统中地下热水的数值模拟

深层基岩地下（热）水水化学污染问题日趋严重,急需定量而仿真地模拟和预报天然状态和各种人为工程经济活动下地下（热）水流动及溶质（或污染物）的运移。在充分认识地质、水文地质条件的基础上,建立了考虑温压变化和越流条件的昆明市地热田深层基岩地下热水系统中水流和溶质运移的准三维非稳定流数学模型。模型用于开采条件下地热田地下热水水位及 F^－、Cl^－浓度的模拟,模拟结果具有较高的仿真性,拟合误差一般小于 2％～5％,表明模型合理、可靠。应用所建模型预测了开采条件下昆明市地热田II块段地下热水流场和溶质浓度动态的变化趋势,并提出了控制地下热水环境进一步恶化的措施。     

昆明地热田岩溶地下热水系统中溶质运移的模拟

通过对昆明地热田深层基岩地下热水系统的地质、水文地质条件和开采现状的分析,建立了考虑温压变化和越流条件的岩溶热储层中地下热水的水流和溶质(污染物)运移的准三维非稳定流数学模型.对开采条件下地热田Ⅱ块段地下热水系统中水位及F-、Cl-、NH+4、SO2-4浓度的模拟结果表明,所建立的模型合理、可靠,具有较高的仿真性.模型可预测不同条件下地热田地下热水的流场和溶质浓度的动态变化趋势,为防治地下热水环境的进一步恶化提供参考.     

天津市深层基岩地下水热水系统数值模拟中若干问题的处理

天津市基岩地下热水具有密度随温度变化显著、存在水岩之间热交换的特点，采用适合于描述深层地下热水水流和热量运移的压力场和温度场控制方程，通过对渗流场、边界条件的合理概化和对初始条件、热储层缺失区域及倾斜断层等的合理处理，使所建立的三维数值模型变得更为有效和实用。     

岩溶区地下水数值模拟研究进展

岩溶含水介质的不均一性导致岩溶地下水流动、溶质运移和热量迁移的数学模拟研究成为地下水模拟的难点。本文综述了岩溶区地下水流模拟的几种方法,重点阐述了等效多孔介质法、双重连续介质法和三重介质法的定义、发展过程和适用范围,并回顾了这几种方法的研究成果。从等效多孔介质法到三重介质法,模拟精度不断提高,适用范围也逐渐由大区域实际问题向小区域理论研究过渡。介绍了溶质运移模拟和热迁移模拟的研究方法及实例。溶质运移模拟以对流弥散方程为基础,其中尺度效应是溶质运移模拟的重点研究问题;热量迁移模拟应考虑地下热水密度变化对地下热水运动的影响。溶质运移模拟和热量迁移模拟往往是将迁移模型和已经调试成功的地下水流动模型相耦合,从而达到模拟溶质及热量迁移的目的。由于溶质运移和热量迁移的复杂性,现阶段水流模型多数处于等效多孔介质模型阶段。综合理论及实际应用,指出精确刻画裂隙及管道和注重基础数学算法是岩溶水数值模拟进步的关键。      

天津市深层基岩地下热水系统数值模拟中若干问题的处理

天津市基岩地下热水具有密度随温度变化显著、存在水岩之间热交换的特点, 采用适合于描述深层地下热水水流和热量运移的压力场和温度场控制方程, 通过对渗流场、边界条件的合理概化和对初始条件、热储层缺失区域及倾斜断层等的合理处理, 使所建立的三维数值模型变得更为有效和实用.      

北京平原区域地下水流模拟

为深入研究北京平原地下水资源的现状及未来的变化趋势,探讨地下水资源可持续开发方案,文章建立了北京平原三维地下水流非稳定流模型。在充分分析北京平原区水文地质条件的基础上,建立了三维数字水文地质概念模型。从区域上将北京平原含水层系统划分为5个含水层和4个弱透水层互层的多层系统。在此基础上利用GMS模型软件建立了三维地下水稳定流模拟模型和非稳定流模拟模型。首先利用1995年丰水年的地下水均衡量建立和校正了稳定流模型。之后在稳定流模型的基础上建立和校正了非稳定流模型,非稳定流模型的模拟期为1995～2005年。最后用模型分析了北京平原区地下水流场的变化趋势。与20世纪60年代天然流场相比,北京市平原区区域地下水流场发生了巨大变化。除了区域地下水位整体下降外,在不同深度的含水层形成了规模不等的地下水位降落漏斗。自1999年以来的连续干旱,导致河流基本干枯,地下水补给量减少,加之应急水源地的投入运行,使地下水贮存量被持续地大量消耗,地下水位快速下降。长期以往,必将造成含水层地下水疏干。控制和减少地下水开采势在必行。     

山西省对流型地下热水的特征研究

山西省地热资源丰富,根据地下热水埋藏及补给运移条件和热量传递方式,将山西地下热水分为对流型热水循环系统和传导型深埋热水系统两大类。对流型地下热水的成因受基底隆起和深切大断裂控制明显,其分布和出露与当地的张性断裂带直接相关。埋藏深度浅,地温梯度高,便于揭露,开采成本低。大气降水补给与地下热源对流循环,热水矿化度较低,对人体有益的矿物质和放射性元素含量高。受地质构造控制呈现带状或串珠装分布的特征明显,热水分布范围小而不均,勘测定位难度大,盲目开发容易造成损失。通过分析研究对流型热水的构造成因及分布特征,有助于此类型热水的开发利用。     

灰色系统GM（1，1）模型在天津地下热水水位预测中的应用

天津是我国开发利用地热资源较早的城市之一,二十世纪九十年代开始大规模的将地热资源应用于供暖、洗浴、养殖等方面。但随着地热资源开采规模的不断扩大,地下热水的水位正在逐年下降。通过整理和分析以往的动态监测资料,介绍了天津地区地热地质条件,总结了天津地区地下热水水位动态变化的基本特征,并利用灰色系统GM（1,1）模型对地下热水的未来水位变化趋势进行了预测,提出GM（1,1）模型在地下热水水位短期预测中的优势和应用前景。     

天津地区深层地下热水开采动态分析

深层地下热水由于多年长期开采致使水位持续下降,同时由于每年采暖期和非采暖期的交替开采,水位在下降过程中又呈现周期性的波动。另一方面受温度差异的影响,钻井井口水位并不能反映深层地下热水的实际水位,应对实测水位进行校正,校正后的水位具有复杂的周期性变化和趋势性变化。本研究通过对天津地区深层地下热水开采动态分析,建立趋势项与周期项之和的数学模型来描述水位变化。用线性函数拟合其趋势项,用傅立叶级数拟合其周期项,用Welch法对周期项进行频谱分析,利用最小二乘法确定周期项函数。用校正水位和计算水位的均方差检验拟合结果,结果表明拟合效果好。所建立的数学模型可以用来预测深层地下热水动态变化,预测水位能较好地反映水位变化特点。     

地温测量在地热勘查中的应用

地温测量是研究地温场分布最直接的方法。地热热源的强度与分布,直接影响地壳表层土壤温度场的分布,特别是存在热储层、热运移通道等都会使地温场的分布产生异常。在研究区16个民井和32个钻孔中进行地温测量,分析地温场分布状况以及地下热水活动规律,效果明显。结果表明研究区浅孔与深孔地温场平面特征一致,越接近东北角地温越有增加的趋势,而且地温异常区呈NNE向条带状分布,宽度约700 m,与NNE向断裂展布方向一致,地温最高点位于NW向断裂与NNE向断裂交汇处。研究区在纵向上地温分布特征差异性明显,地下热水分布范围较小,具有一定局限性,主要受构造断裂、岩溶发育程度等控制,温度低的地下水大量涌入导致地下水温降低,地温梯度出现异常;这种地温梯度异常现象也说明了研究区地下热水主要储存于灰质白云岩或角砾岩的裂隙溶洞中,裂隙、岩溶成为地下热水良好的运移通道。地温测量方法圈定了研究区地热异常区范围,为进一步勘查地热提供了重要的依据。     

沧州市区地热地质特征及地热资源开发探讨

沧州市区2000m以内 ,主要为馆陶组热储 ,次为沙河街组和寒武-奥陶系热储 ,本文通过对热储条件的分析及地热资源计算 ,提出该区地热合理开发设想。     

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。     

盆地地热场模拟在地热资源勘探中的应用

地热资源是一种新型无污染能源,具有极高的开采价值,已经受到世界各国的关注.盆地因其特殊的地质条件,内部往往蕴涵着丰富的地热资源,且具有易开采、利用的特点.但目前地热资源勘探的手段和研究方法单一,制约着地热资源的开采与开发.而盆地地热场模拟技术已经较为成熟,并在油气成藏模拟中广泛应用.我们可以在已有的技术手段下结合盆地地热模拟技术来提高勘探的精度.本文还探讨了以地温控制方程与地下热水水流方程相结合来建立模型,模拟盆地地热资源.     

新疆地下热水

新疆地热资源丰富,已发现温泉73处,热汽泉7处和热水井5处,主要分布于阿尔泰山南坡.天山西段和昆仑山北坡等广大地区.本文将地热水分为褶皱山地断裂型和沉降盆地型两大热水区,以中低温热水为主,富含Si、Li、Sr,以硫酸盐和重碳酸、硫酸盐水为主,矿化度一般于1g/1.新疆煤层自燃热能释放形成的热汽泉,最高温度达187℃.为大气型热汽水.     

天津地热资源开发利用现状及可持续开发利用建议

天津是我国地热资源比较丰富、开发利用较早的城市之一,二十世纪九十年代以后开始大规模的将地热资源应用于供暖、洗浴、养殖等方面。目前全市地热供暖面积约1233万m^2,是我国利用地热供暖规模最大的城市,并于2011年1月获得“中国温泉之都”荣誉称号。地热资源已经成为天津经济发展和改善城市环境质量不可多得的清洁能源。天津地区的主要热储层均已形成降落漏斗,明化镇组热储层在市区及新四区形成漏斗;大港区形成了本市馆陶组热储层最大的一个漏斗中心;雾迷山组热储层在市区形成了较大的降落漏斗。尽管天津地热资源丰富、开发利用程度较高,但在开发利用过程中存在很多问题,主要有水位年降幅较大,回灌率较低,新近系回灌效果不明显,还存在很多无证开采的现象。针对这些问题,建议相关部门严格控制开采量,时刻关注水位降幅情况,增大回灌力度。     

河北平原地热流体可采量计算方法及岩溶热储分布规律研究

随着能源供需矛盾的加剧,河北省地热资源开发利用呈快速增长态势,对地热流体可采量及其计算方法的研究亟待加深。通过实例,采用热储法、解析法、统计分析法和数值模拟4种方法对河北平原区层状热储地热流体可开采量进行了评价和对比; 分析了岩涪热储及资源现状。研究认为: 热储法和解析法适合勘查程度较低、无地热井或仅有少量地热开采井和产能试验数据的地热田,其计算精度较低; 统计分析法和数值模拟法适用于勘查程度较高、已开发利用多年、具有多年动态监测资料的地热田,计算结果可靠程度较高; 地热流体中岩溶热储具有温度高、易回灌、可持续性好等特点,主要赋存于古生界和中新元古界地层中; 岩溶热储被新生界地层覆盖,有利于储集层的聚热和保温; 在基岩隆起带(古潜山)岩溶裂隙发育,构成深部热水储集层,可形成有重要开发利用价值的地热田,是下一步地热勘查和开发的主要热储类型。     

中国地热资源及其潜力评估

笔者在阐述中国地热资源特征的基础上,针对中国不同类型的地热资源,采用不同的计算方法对浅层地热能、水热型地热资源和干热岩地热资源进行了潜力评估。结果表明,中国287个地级以上重点城市浅层地热能为2.78×1020J,每年浅层地热能可利用资源量为2.89×1012kWh;中国主要平原(盆地)沉积盆地地热资源储量为2.5×1022J,可开采资源量为7.5×1021J;中国温泉区放热量共计1.32×1017J,可采资源为6.6×1017J/年;中国大陆3.0~5.0 km深处干热岩资源总计为2.5×1025J,是中国目前年度能源消耗总量的2.6×105倍。     

济南西北部碳酸盐岩热储浅埋区热异常机理研究

为了探寻济南岩体北部碳酸盐岩热储浅埋地热异常区形成机理,利用地质钻探编录、抽水试验、测温、水质分析测试等手段,对碳酸盐岩浅埋地热异常区地质特征、热储物性特征、地温场特征、水化学特征等进行研究,结果表明：碳酸盐岩浅埋区热储层发育在奥陶纪灰岩地层中,热储层岩溶裂隙发育,热储埋深150~1000m,地热异常区盖层地温梯度为7. 2~11. 5℃/100m,水化学类型为SO4- Ca型,TDS为1. 3~1. 5g/L,地热水中含有对人体有益的微量元素,地热水来源为大气降水,地热水中50年以前入渗的“古水”占主导;明确了热源除正常的地温传导之外,济南岩体阻挡迫使水流深循环加热后上涌,断裂沟通深部热源等也是地热异常区形成的重要因素。     

涿州地热资源及开发利用前景

系统介绍了涿州地区地层,构造,分析了涿州热田地热地质条件,估算了地热（水）资源量,对该区地热能利用提出了建议。