鲁北平原地下咸水浅层地热能开发利用条件研究

为了解决鲁北平原区农村冬季清洁供暖问题,扩大地下水地源热泵系统的应用规模,以区内广泛发育的咸水体为研究目标,在简述第四纪地层特征的基础上,阐明了第四纪含水砂层与咸水体的分布特征,总结了区内以往开展的4个浅层地热能勘查项目所施工的水文地质勘探孔抽水试验与回灌试验成果。结果表明: 研究区咸水含水层单井涌水量320~475 m³/d,单位涌水量12.76~28.3 m³/(d·m),自然回灌条件下单井回灌量30~56 m³/d,单位回灌量5.85~17.5 m³/(d·m); 单眼开采井可供暖面积为3 481.02 m²,可满足约35户农村住宅的冬季供暖需求; 研究区在进行浅层地热能开发时建议优先选择地下水地源热泵系统,对于供暖/制冷能耗需求较小的农村单户建筑,可选择地埋管地源热泵系统进行分散式供暖/制冷。     

开采状态下河北平原孔隙热储地热水资源的构成——以辛集集中开采区为例

地热水属于承压水,其储存量包括容积储存量和弹性储存量两部分,当水位处于含水层顶板以上时,已开采出的地热水只能是弹性储存量。在河北平原区进行区域地热资源评价时,地热水可开采量按照开采系数法、解析法等不同方法计算,与弹性储存量存在巨大差距。为研究地热水开采资源的构成并更加准确评价集中开采区地热水的可开采量,采用地下水均衡法对辛集集中开采区地热水开采资源量进行了计算,结果显示: 侧向补给量为126×10⁴ m³,占开采资源量的60.9%; 越流补给量为19.7×10⁴ m³,占开采资源量的9.55%; 弹性释水量为33.1×10⁴ m³,占开采资源量的16.1%; 弱透水层压密释水量为27.4×10⁴ m³,占开采资源量的13.3%。研究结果说明,集中开采区地热水的开采资源量不仅仅来自于热储层的弹性释水量,还包括侧向补给量、越流补给量和弱透水层的压密释水量。研究成果对于科学合理地开发地热资源、更好地遏制和缓解地热水开采引发的地质环境问题具有一定意义。     

基于GIS技术和C-A分形方法的浅层地温能定量适宜性评价——以乌鲁木齐市北部城区为例

浅层地温能利用前景广阔。据实际勘查资料和测试数据,采用层次分析法及C-A分型方法对乌鲁木齐市北部城区进行浅层地温能定量适宜性分区评价。结果表明,地下水源热泵适宜,较适宜区面积196.35 km^2,分布在第四系卵砾石厚度适中、含水层富水性好、单井涌水量1 000~5 000 m^3/d、地下水径流速度0.1~0.2 m/d的地带;土源热泵适宜、较适宜区总面积284.50 km^2,分布在黄土、粉土、砂砾卵石厚度大于30 m的地带,研究区其它地方不适宜浅层地温能的建设。评价结果对该区浅层地温能开发利用具有良好的指导作用。     

南京汤山地区地热水资源评价

为了准确规划和评价南京汤山地区地热水资源的可开采量,预测在规划开采条件下的地热水水位和水温的变化,在充分研究了汤山地区地热水系统水文地质特征的基础上,概化出南京汤山地区地热水系统的水文地质概念模型,建立了地热水非稳定渗流和热量运移三维耦合数学模型,模拟预测了降深不超过50 m时的地热水可开采量及其水位和水温的变化。结果表明：汤山地区现有14口地热水井的可开采量有所差异,最大为R08（温泉公司1#）,开采量可达1 450.0 m³/d,最小为R11（中闻集团2#）,开采量仅有125.0 m³/d,地热水的总可开采量为3.08×10⁶m³/a;且随着开采的进行,地热水水位逐渐下降,各地热水井温度逐渐上升,上升幅度略有不同,年均水温上升2~3℃。     

陕西关中盆地粉质黏土热物理性质研究

关中盆地浅层地热能资源十分丰富,但目前开采程度仍有待提高。土壤的热物理性质在很大程度上决定了其工程特性,对浅层地热能在开发利用过程中所涉及的基本理论和开发方法等具有较大影响。通过室内试验对西安市、咸阳市、渭南市和宝鸡市范围内的粉质黏土的热物理性质开展研究,对试验数据进行了分析,进而揭示了粉质黏土比热容、导温系数和热导率的宏观变化规律。结果表明: 粉质黏土的热导率为0.82~2.65 W/(m·K),导温系数为0.001 28~0.004 86 m²/h,比热容为0.77~1.53 kJ/(kg·K); 随着含水率的增大,热导率整体呈减小趋势,且数值分布范围缩小; 比热容总体随导温系数的增大而减小; 导温系数随热导率的增大呈线性增大,且相关系数均较高。研究可为工程实践过程中开发利用浅层地热提供一定的理论基础。     

吉林市城区地下水源热泵浅层地热能开发利用前景分析

地下水源热泵浅层地热能是指地下水在抽水-回灌过程中,利用水源热泵提取水中的热能,或用于空调制冷产生的能量转换。地下水源热泵地热能是浅层地热能的一种主要类型。地下水源热泵浅层地热能是一种可循环利用、环保的新型能源,逐渐为人们认识,具有广泛的开发前景。本文简要介绍吉林市城区地下水源热泵浅层地热能条件,开发利用前景分析。     

高寒地区浅层地温能开发利用条件研究及多种能源联用探讨

深入研究高寒地区建筑物供暖制冷需求及浅层地温能开发利用条件,可发挥浅层地温能在建筑能源供应中的最大效益; 探讨多种能源在供暖中的联合应用,能够更好地解决高寒地区能源紧缺问题。通过对高原气候特点分析,浅层地温能开发利用条件的调查、勘探、评价及多种能源联用的研究认为: 高寒地区对浅层地温能需求主要为冬季供暖和生活热水供应,且热量需求大; 高寒地区浅层地温能资源品位低,主要体现为换热温差小; 换热方式以地下水水源热泵最为经济实用; 城市中可供开发利用的空间小。鉴于当地深部地热、太阳能资源丰富,可充分利用这些可再生能源及常规能源,尽可能采用“基础负荷+调峰负荷”的方式,解决热量需求大的问题,从而提高能源的利用效率。     

基于GIS-FAHP的石家庄市地下水源热泵适宜性分区

为探明石家庄城区地下水源热泵适宜区分布情况,基于石家庄市的地质、水文地质和环境地质条件构建了地下水源热泵适宜性评价指标体系,包括水文地质条件、水动力条件、水化学条件、环境地质条件和先决条件;利用模糊层次分析法确定了评价指标综合权重,并结合GIS空间分析功能划分了石家庄城区地下水源热泵适宜性分区。结果表明：研究区地下水水源热泵开发利用适宜区分布在靠近滹沱河地区,面积约为19.74 km²,占全区面积的5.85%;较适宜区分布于研究区大部分,面积约为251.22 km²,占全区面积的74.40%;不适宜区主要分布在研究区西北部及东部地下水超采漏斗区,面积约为66.71 km²,占全区面积的19.75%。石家庄市除地下水降落漏斗区及水文地质条件较差地区不适宜作为地下水源热泵开发的地区外,大部分地区较适合利用地下水源热泵技术。     

基于水化学及稳定同位素的西藏察雅地下热水成因研究

西藏察雅分布有两处地下热水,其中娘曲热水流量达23 356 m ³/d,温度达36 ℃,掌握其成因以及地下水循环模式对铁路隧道的规划建设具有重要意义。为查明地下热水水化学特征及其成因模式,采用同位素水文地球化学方法进行研究。结果表明:两处地下热水主要阳离子为Ca ²⁺和Mg ²⁺,主要阴离子为SO₄^2-和HCO₃^-,溶解性总固体含量为1 255~2 051 mg/L,水化学类型分别为SO₄·HCO₃-Ca·Mg型和SO₄-Ca·Mg型。氢氧同位素分析结果表明,地下热水补给来源主要为大气降水,并具有 ¹⁸O漂移现象,反映了热水与围岩的氧同位素交换效应。地下热水的补给高程为4 146~4 185 m,热储温度为53.1~61.0 ℃,循环深度为1 409~2 020 m。其成因模式为:地下水在东北部高山区接收大气降水入渗补给,沿岩溶裂隙管道径流,经深循环获得大地热流加热,受构造及岩层阻水影响沿断层上升,在上升过程中与份额达0.79~0.91的浅层地下水混合,于沟谷等地势切割处出露成泉。综合水文地质条件与隧道位置分析,隧道穿越的两处岩溶富水条带,东部岩溶富水区对隧道突涌水威胁较小;西部岩溶富水区对隧道存在构造岩溶水高压突涌水风险,后期应注意防范。     

山东省鲁北地区浅层地热能资源评价

鲁北地区于2001年已陆续开始应用热泵技术开发浅层地热能,但区内的浅层地热能资源评价工作却严重滞后,制约了区内浅层地热能资源的开发和合理利用。为促进鲁北地区浅层地热能的开发利用,省政府拿出专项资金,开展了鲁北地区浅层地热能的资源评价工作,前期在调查区域内开发利用现状和摸清地质条件的基础上,采用层次分析法,分别对地下水换热方式和地埋管换热方式进行了开发利用适宜性分区,采用热储体积法对该区的浅层地热容量进行了计算,得出鲁北地区浅层地热容量为29．386×10^15 kJ/℃;并根据适宜性分区结果,分别对地下水式和地埋管式地源热泵适宜区、较适宜区可利用换热量也进行了计算,得出地下水式地源热泵200 m以浅可利用换热量为0．8489×10^10kW·h,地埋管式地源热泵200m以浅可利用换热量为6．5261×10^12kW·h。     

天津平原区浅层地下水水化学特征及碳酸盐风化碳汇研究

大气 CO₂浓度在控制全球气候变化方面具有至关重要的作用,研究碳循环、CO₂收支平衡和精确评估是制定区域CO₂减排策略和寻找新的碳汇途径最重要的组成部分。碳酸盐风化碳汇是全球碳循环研究的一个重要方向。为此,本研究以天津平原区浅层地下水为研究对象,通过对地下水调查及水样的采集与分析,运用水化学分析方法分析了地下水水化学特征,并估算了地下水总储存量、DIC储量和碳酸盐风化碳汇量。研究结果表明:浅层地下水化学场自北部山前平原向南部冲积平原和滨海平原,呈现出自北而南和由北西向南东的水平水化学分带规律,地下水由低浓度的淡水、微咸水变为高浓度咸水,沿此方向水化学类型由HCO₃-Ca·Na·Mg→Cl·SO₄-Na→Cl·HCO₃-Na→Cl-Na型转变;淡水区、微咸水区和咸水区面积分别为733、3 034和6 564 km²。地下水水化学组分中Ca²⁺、Mg²⁺和 {\mathrm{HCO}}_3^{-}主要来源于碳酸盐的溶解作用。研究区浅层地下水总储存量为2 241 640万m³,总DIC储量为8.13×10⁶ t,总碳汇量为4.11×10⁶ t。研究区浅层地下水淡水区、微咸水区和咸水区地下水储存量分别为157 799万、6 245 936万和1 459 247万 m³,DIC浓度分别为19200、19200和19342 mg/L,DIC储量分别为0.67×10⁶、1.65×10⁶和0.58×10⁶ t,碳汇量分别为0.22×10⁶、0.90×10⁶和2.98×10⁶ t。沿地下水流向,DIC、储量和碳汇量的空间分布均呈现出由低到高的趋势。     

地下水与地表水水量交换识别及交换量计算——以新汴河宿州段为例

为提高地下水与地表水交换量计算结果的准确性,本文利用水力联系、水头差、水温、氡-222、氢氧稳定同位素构建综合识别方法(HHTRO),对新汴河宿州段地下水与地表水水量交换进行识别,并计算交换量。计算结果表明：研究河段单位河长地表水补给地下水的水量变化范围为8.69～366.82 m³/(d·m),地下水补给地表水的水量变化范围为0.72～120.90 m³/(d·m);研究河段左岸为地下水补给地表水,单位河长净补给量为45.26 m³/(d·m);河段右岸为地表水补给地下水,单位河长净补给量为214.33 m³/(d·m);研究河段地下水与地表水水量交换以地表水补给地下水为主,地表水补给地下水的比例为55.14%。本研究可推动地下水与地表水交换量计算方法的发展,为流域或区域水资源评价提供必要的理论方法。     

河北武城凸起地热田地热地质特征

在“雄县模式”和环境压力的双重驱动下,河北地区已形成我国最大的地热供暖城市群。因此,研究武城凸起地热田地热地质特征,对河北省故城县地热开发具有重要的指导意义。本文通过测井、地震和区域地质资料,结合水化学特征、同位素测试结果的分析,系统分析了地热田的不同类型热储展布、储集层物性、地下热水补给来源和循环路径特征,并精细评价了地热资源量。结果表明武城凸起地热田热储类型主要为馆陶组砂岩热储和奥陶系岩溶热储。砂岩热储区域稳定分布,主要产水层为下馆陶组,底板埋深1 200~1 600 m,单井出水量79~123 m³/h, 井口水温52~54 ℃;岩溶热储有利区带主要分布在寒武—三叠系卷入的背斜核部,呈南北向带状展布,主要产水层为上马家沟组、下马家沟组和亮甲山组,顶板埋深2 100~2 900 m,单井出水量75~98 m³/h,井口水温82~85 ℃。地下热水来源为西部太行山脉和北部燕山山脉,热水沿着NE-SW向断裂破碎带和岩溶不整合面向上水平运移进入浅层热储,通过沧县隆起和邢衡隆起在武城凸起汇集,形成中低温地热田。地下热水质类型为Cl-Na型,最大循环深度为2 822.5~3 032.5 m,¹⁴C测年表明砂岩热储和岩溶热储年龄分别为21 ka和32 ka。明化镇组和石炭—二叠系分别为两套热储的直接盖层。武城凸起地热田地热资源量分层精细评价结果表明,热储地热资源量合计4.86×10¹⁰ GJ,折合标煤16.6×10⁸ t。年可开采地热资源量可满足供暖面积1.1×10⁸ m²,市场开发潜力巨大。     

油田地热资源评价研究新进展

油田地热资源评价和开发利用一直是我国陆上沉积盆地内中-低温水热型地热资源研究的重点工作。本文介绍了油田地热资源评价的基本思路和评价方法,并以大庆油田、华北油田和辽河油田为例,通过地温场研究、热储特征分析、岩石热物性测试,按照新建立的油田地热资源评价分级体系,重新评价了油田区的地热资源量。3大油田区11个层系地质资源总量为10 934×10¹⁸ J,地热水资源量为86 607×10⁸ m³,其中,可采水资源量为19 322×10⁸ m³,可采地热能资源为425×10¹⁸ J。根据油田采出水和综合利用等5种开发利用方式,评估了油田地热能开发潜力,为我国地热资源评价和油田地热规模化开发奠定了基础。     

长江下游区域地温场特征及其能源意义

区域地热特征及深部温度估算对于油气勘探和地热能资源评价和开发利用具有重要意义,长江下游地区是我国东部经济社会高度发达的地区,其能源需求大,区域热状态研究能为该区地热资源评价提供关键约束。通过整合长江下游地区已有的温度数据和实测岩石物性参数,勾勒出该区的现今地温场特征,并进一步估算其1 000~5 000 m埋深处的地层温度。研究表明,长江下游地区现今地温梯度为16~41 ℃/km,且以18~25 ℃/km居多,苏北盆地区呈现高地温梯度。大地热流值为48~80 mW/m²,其均值为60 mW/m²,表现为中等的地热状态,有利于油气和地热能形成。此外,长江下游地区深部地温估算表明,1 000 m埋深处的温度范围为30~54 ℃,2 000 m时温度范围为50~95 ℃,3 000 m时温度范围为65~130 ℃,4 000 m时温度范围为80~170 ℃,5 000 m时温度范围为100~210 ℃。区域深部地温的展布趋势呈NE向,高温区域集中在安徽南部和江苏东北部。结合60 ℃和120 ℃等温线的埋深分布及区域地质、地球化学和地热特征,初步探讨了该区油气与地热资源的有利区带及其相应的开发利用类型。     

桂东南地区干热型地热资源潜力分析

干热岩作为地热资源的重要组成部分,被视为未来的清洁能源,极具开发前景和研究价值。文章以桂东南潜在的干热岩为研究对象,通过基础地质、地球物理和地球化学资料的二次开发和实地考察,对区域构造-岩浆-沉积建造系统、岩石圈结构、现今地热场特征和地震、温泉分布规律等进行综合分析,旨在初步探讨桂东南地区干热型地热资源的潜力。结果表明:桂东南地区岩石圈较薄,分别在25 km之上和6~8 km处存在厚约6 km和2 km的双层低速层/带,指示滑脱型韧性剪切和高温地质体的存在;印支期花岗岩提供稳定的放射性生热物质基础(U含量均值5.41×10^-6,Th含量均值18.38×10^-6,K₂O含量均值4.43%),新生代火山活动(OIB)在补给大量地热能的同时,为深部热物质上涌提供通道;桂东南地区现今地热存在明显异常,大地热流值介于80~100 mW/m²,北海-南宁地温梯度值高于30 ℃/km,钦州、合浦中-新生代断陷盆地因沉积盖层裂隙度、孔隙度和导热率低且圈闭性好而属于干热岩地热资源丰富区。对桂东南干热型地热资源潜力的研究,将为广西能源结构调整、生态环境优化和产业转型升级助力。     

苏州城区地下水源热泵系统开发利用适宜性分区

以苏州城区为研究背景,阐述了浅层地温能资源赋存的水文地质条件,分析了地下水源热泵系统应用可能对地下水环境产生的影响,研究得出第Ⅱ承压含水层是该地区地下水源热泵开发利用的理想含水层.在此基础上,采用层次分析法和综合指数法建立适宜性分区标准,将苏州城区地下水源热泵系统应用划分为适宜区、一般适宜区和不适宜区,并进行了分区评价.为苏州城区地下水源热泵系统的合理开发利用和制定地下水环境保护措施等提供了重要依据.     

蒙古-贝加尔地区地热特征及其地球动力学机制

蒙古—贝加尔裂谷的演化及其形成的动力学机制一直是地学界争论的焦点。至今,对其地热学的相关研究一直比较匮乏。本文根据前人对蒙古—贝加尔及邻区的独特地貌、构造和玄武岩火山岩浆作用的研究,并结合现今地表大地热流特征共同探讨了其地球动力学机制。根据最新大地热流分布特征表明:蒙古地区的高热流区(120 mW/m~2)主要集中在蒙古Hangay穹窿北部Hovsgol裂谷及其周围裂谷内;贝加尔裂谷整体热流都较高,且贝加尔东北部热流达160 mW/m~2以上(比前人报道的更高),其中部热流也高(120 mW/m~2)。综合地热、地质与地球物理成果,本文认为晚新生代的地幔柱对蒙古—贝加尔地区的形成起着重要作用。     

冀中坳陷束鹿凹陷地热系统成因模式

地热系统内部地质要素特征分析是建立其成因模式的基础,也是后期研究地热资源赋存特征和资源量评价的依据。结合前人研究成果和区内地热钻井资料,通过对冀中坳陷束鹿凹陷地热系统“源、储、通、盖”主要地质要素分析,建立了其概念模型,并开展了地热资源量评价。束鹿凹陷为一新生代发育在渤海湾盆地冀中坳陷内的典型的箕状凹陷,接受可能来自于其下深部地壳结构约20 km处低阻体的热源供给。新近系馆陶组砂岩热储和奥陶系碳酸盐岩热储分别构成了两套独立的地热系统。其中,馆陶组砂岩热储全区稳定分布,底板埋深介于1100~2000 m,储层厚度约为200~320 m,孔隙度约在15%~35%之间,渗透率最高可达1200 mD,热储底板温度在57~78℃;奥陶系碳酸盐岩热储受箕状凹陷边界断裂的控制呈单斜状倾伏,埋深1800~6000 m,储层厚度100~550 m,孔隙度2%~18%,渗透率0.5~50 mD,地热水井口温度在75~92℃。两套地热系统由西边太行山的大气降水沿着地层不整合面和断裂运移通道进行补给,通过深部热传导和局部热对流增温后,在储层中富集形成地热水。上覆松散的第四系沉积和明化镇组河流相碎屑岩沉积厚300~1400 m,热导率0.9~1.8 W/(m·K),构成了良好的区域盖层。束鹿凹陷地热资源量评价结果表明,馆陶组砂岩地热系统含244.430×10⁸ GJ,奥陶系岩溶地热系统 含203.752×10⁸ GJ,总量合计448.182×10⁸ GJ,折合标煤15.296×10⁸ t。年开采地热资源量满足的供暖面积可达1.106×10⁸ m2,开发潜力巨大。     

水源热泵系统的水问题研究

水源热泵系统是一种利用地下水与地表温度差的能源利用系统,它即可供热又可制冷,在水源热泵系统的建设和运行过程中,可能存在回灌堵塞、热污染、地面沉降等一系列水问题.为解决水源热泵系统运行过程中可能会出现的问题,通过对水源热泵系统的调查研究,对水源热泵系统运行过程中的有关水问题进行了分析,指出了水源热泵系统运行过程中可能存在...