陕西关中盆地中部地下热水H、O同位素交换 及其影响因素

对关中盆地地下热水δ＆18O和8D数据的研究表明：盆地中部西安、咸阳深部的地压地热流体发生明显的δ^18O同位素交换,并出现^2H同位素交换,表明热储流体发生了强烈的水岩反应,盆地周边及中部的非地压地热流体^18O交换则不明显。根据研究区^18O同位素的交换程度（用^2H过量参数d表征）和水化学资料,可将关中盆地热储流体分为循环型和封闭型热储流体2类。地热水埋深越大、滞留时间越长、TDS和温度越高、地质环境越封闭,18^O交换程度就越大。西安和咸阳地下热水分属于不同的地热系统,具有不同的补给来源。     

雄安新区容城地热田地热流体化学特征

地热流体的水文地球化学特征及演化可以揭示地热水的深部循环机理,对地热资源的开发利用有着重要意义。基于容城地热田的地热地质条件,本文选取了容城地热田16个深部地热井水和2个保定山区浅层冷水井进行了水化学特征及同位素分析,计算了热储温度和热循环深度,最后进行了反向水文地球化学路径模拟分析地热流体在深部的水岩反应运移过程。结果表明研究区深部地热井水化学类型为HCO₃·Cl-Na型,保定山区水化学类型为HCO₃-Ca·Mg型,在容城地热田中几乎所有离子与Cl都不存在显著正相关关系,微量元素主要来源于相关矿物的溶解。容城地热田Na⁺浓度很高,说明容城地热田的地下水径流较长,热循环深度大,HBO₂的含量较多,说明其地下热水径流较小,流速比较弱。D、¹⁸O同位素基本在大气降水线附近,计算地热井的补给高程为665.17～165.17m,与保定山区海拔相近,表明了研究区地热水来源为山前补给和大气降水。研究区深部热储温度为57～98℃,热循环深度在1331～2483m之间。     

超深层孔隙型热储地热尾水回灌堵塞机理

超深层孔隙型地下热水回灌难的问题已成为制约关中盆地地下热水可持续开发利用的瓶颈.本文以超深层孔隙型地热流体为载体,以热储原水-回灌尾水-热储介质-堵塞垢物之间水岩作用下矿物组分溶解沉淀规律为基础,以咸阳回灌1号井为例,应用室内堵塞实验模拟及水文地球化学模拟耦合方法,展开超深层孔隙型地热尾水回灌堵塞机理研究.结果表明:造成堵塞的主要因素有物理、化学、气体、微生物等,其中物理堵塞形式主要为颗粒运移和悬浮物堵塞,颗粒运移受回灌流速和储层物性影响明显,温度、压力是悬浮物堵塞的主控因素,而粘土膨胀影响甚微;化学堵塞程度随温度升高而加剧,主要化学沉淀为碳酸盐垢,且在回灌初期-中期达到沉淀量最大值;气体堵塞在回灌初期影响较大,之后随温度升高而减小;微生物堵塞的主要细菌类型为腐生菌,其堵塞程度与环境开放程度有关.     

平顶山八矿地热温标的选取及热储温度估算

在地热系统中,地热温标通常被用来评价地下热储温度,但是众多地热温标计算出的热储温度往往相差很大,需要进一步判断矿物-流体的平衡状态。以平顶山八矿地热系统为例,讨论了地球化学温标的应用条件;通过Na-K-Mg三角图及以WATCH程序建立的多矿物平衡法在该矿的应用,证实玉髓地热温标最适合估算该矿区深部热水温度,该矿区深部热水温度约为50℃。      

新疆曲曼高温地热田水文地球化学特征研究

介绍了新疆曲曼高温地热田的地热地质背景,利用水质测试结果分析了地热田及其邻区一带地热水、浅表冷水及冷-热过渡水的基本化学组分和地热水标性组分特征,并研究了热水化学组分来源及其运移规律。在此基础上分析了深部热储的水岩平衡状态,计算了热储温度。研究表明:地热水的化学成分以Na+、Cl-和SO2-4为主,Ca2+和HCO-3次之,为典型的高温地热流体化学类型;地热流体在热田中部呈垂向上涌,在热田南部、东部及北部地热流体经深部垂向上涌后发生了明显的侧向径流;曲曼地热田深部热储为还原环境,渗透性较强,具中强的地热活动背景,计算热储温度在114～186 ℃之间,温度背景中等偏高。     

云南石林盆地地热地质特征及成因分析

结合石林盆地地热异常及地热钻孔资料,对石林盆地地热田的热储构造条件、地热地质特征及地下水化学特征进行研究,该地热田热储层为元古界震旦系白云岩、白云质灰岩,热水径流特征和地温场特征受九乡石垭口断裂、牛头山古陆控制。钻孔资料显示,地温梯度为(1.5~4.8)℃/100 m,地热类型为深循环层状地热田,地下热水水化学类型为HCO3-Ca。从水文地质条件看,地下热水补给有限,应控制地热水的开发利用。     

地热回灌系统水结垢预测

地热回灌是实现地热能可持续利用的最有效手段.然而,在地热回灌过程中,会有多种因素影响回灌效果,化学堵塞便是普遍存在的影响因素.地热水由于压力和温度的变化,某种矿物成分因过饱和而产生沉淀进而堵塞孔隙喉道导致回灌量衰减.本文根据陕西宾馆于2011年进行的回灌试验,利用水化学分析及结垢预测软件来分析水化学成分和矿物饱和指数(...     

配伍性实验在西安市地热水回灌试验中的应用

西安市地热田储层为砂岩孔隙型储层,孔隙度和渗透率都比较低,很容易发生回灌堵塞现象。对西安市同层回灌水和异层回灌水的配伍性进行研究,配伍性实验结果表明:西安市地热尾水回灌到回灌井后主要的结垢类型为CaCO3,结垢量小于100 mg/L,配伍性较好,不会大量结垢而导致地热储层堵塞。     

四川宜宾金沙江河谷区地热资源成藏条件分析

[摘 要] 本文从地热地质背景、水文地质条件、构造条件、热储条件等几方面对金沙江宜宾段河谷区 的地热成藏条件及开发潜力进行了较为深入的论述。研究表明:该区的古地理环境有利于地表水向深部 补给、运移、往更纵深循环以及形成与深部热储充分进行热交换,有利于形成保持相对封闭的热水构造,使 深部地热水处于承压状态;热储层盖层对地下热水具有良好的保温防热扩散作用,且阻隔浅层地表水向下 运移;东西向断裂与南北向断裂或与NE、NW 向断裂的多方向构造的交切复合部位为深部地热水向上运 移排泄的极为有利构造部位;区内地下热水其热源主要是地热增温,大气降水经由深循环加热,与深部热 储层岩石进行充分的热交换,温泉水以补给地高、运移途径长、循环深、滞留时间长为特征。     

唐山市滨海地区地下热水水化学特征及循环深度

唐山市南部滨海地区地热资源丰富、种类齐全,但开发利用效率较低,通常以冬季海产品养殖等途径为主,项目单一、资源浪费严重。以唐山市南部滨海地区地热系统为研究对象,通过分析其地下热水的水化学特征,估算研究区的热储温度与循环深度。结果表明：(1)唐山市滨海地区地下热水出露温度为26～86℃,属中低温地下热水,热水溶解性固体总量(total dissolved solids, TDS)为482～1 644 mg/L,pH值为8.25～9.15,为高矿化度弱碱性热水,水化学类型为HCO₃-Na型;(2)研究区热储温度可分为60～70℃和90～100℃两个区间,分别代表不同的地热水循环系统,计算得到循环深度为1 500～1 800 m和2 400 m～2 700 m。唐山市滨海地区地热田属于中低温传导型地热系统,形成以馆陶组为主要热储层,深部燕山期高温花岗岩(干热岩)提供持续热源的地热系统;(3)研究区水热型地热系统具有持续稳定的高温热源,但其具有循环深度大、远离补给区等特点,水交替循环缓慢,当地应建立完善的地热能开采管理体系,在高效开采清洁地热资源的同时,避免地热尾水影响环境...     

沉积盆地砂岩热储回灌试验研究——以山东禹城市为例

禹城市为东营组热储地热资源开采利用集中区,因地热资源集中开采及地热尾水的直接外排,造成了水化学污染、热污染及热储层压力下降等一系列地质环境问题。本次在禹城市地热资源开发利用现状调查的基础上,在禹城市栖庭水岸开展地热回灌试验研究,回灌模式为自然同层对井回灌。根据本次回灌试验取得的数据,对回灌量与回灌压力关系、回灌对热储层水质影响、回灌对热储层温度影响规律进行了分析研究并根据拟合回灌量与水位升幅关系曲线计算了最大回灌量。分析结果表明:回灌量随压力的增大而增大,单位回灌量随回灌压力的增大呈减小趋势;回灌井因灌入了矿化度比其自身地热水矿化度高的水源,所以回灌后采集的回灌井地热水矿化度比回灌试验之前高,但因采灌井开采热储层属于同层热储,故回灌对热储层水质影响小;本次试验采灌井间距较大,故回灌对热储层温度无影响;计算确定该回灌井最大回灌量为70 m~3/h。本次回灌试验研究为禹城市地热资源可持续开发利用提供了依据。     

天津市塘沽低温热储回灌的水-岩相互作用地球化学模拟

地球化学模拟是了解早期阶段回灌影响的有效方法,对塘沽热田的地热回灌试验进行了地球化学模拟,以地热供暖尾水作为初始反应流体,通过模拟其与储层岩石的水－岩相互作用,确定回灌对储层性质的影响,模拟是根据回灌水在不同温度下分别与岩石反应及在不断升温过程中连续与岩石相互作用而进行的,结果表明,回灌的影响在开始阶段是相当重要的,在仅考虑溶解和沉淀矿物间体积平衡的情况下,回灌对储层的孔隙度产生正的效应,水－岩相     

Clogging mechanism in the process of reinjection of used geothermal water: A simulation research on Xianyang No.2 reinjection well in a super-deep and porous geothermal reservoir

In the process of geothermal exploitation and utilization, the reinjection amount of used geothermal water in super-deep and porous reservoir is small and significantly decreases over time. This has been a worldwide problem, which greatly restricts the exploitation and utilization of geothermal resources. Based on a large amount of experiments and researches, the reinjection research on the tail water of Xianyang No. 2 well, which is carried out by combining the application of hydrogeochemical simulation, clogging mechanism research and the reinjection experiment, has achieved breakthrough results. The clogging mechanism and indoor simulation experiment results show: Factors affecting the tail water reinjection of Xianyang No. 2 well mainly include chemical clogging, suspended solids clogging, gas clogging, microbial clogging and composite clogging, yet the effect of particle migration on clogging has not been found; in the process of reinjection, chemical clogging was mainly caused by carbonates (mainly calcite), silicates (mainly chalcedony), and a small amount of iron minerals, and the clogging aggravated when the temperature rose; suspended solids clogging also aggravated when the temperature rose, which showed that particles formed by chemical reaction had a certain proportion in suspended solids.     

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。     

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。     

Geochemical characteristics of geothermal water in Weiyuan geothermal field,Huzhu County,Qinghai Province

According to the chemical composition of thermal water from Geothermal Well DR2010 located in the Weiyuan Geothermal Field of Huzhu County in Qinghai Province, the groundwater recharge, age and geothermal resource potential of the thermal water are discussed by using the methods of Langelier-Ludwig Diagram, isotopic hydrology and geochemical thermometric scale. The analysis results indicate that the Weiyuan Geothermal Field is located in the northern fringe of Xining Basin, where the geothermal water, compared with that located in the central area of Xining Basin, is characterized by greater water yield, shallower buried depth of thermal reservoir and easier exploitation. Due to its active exchange with the modern cold water, the thermal water here shows relatively younger age. These findings provide a hydro-geochemical evidence for the exploitation of Weiyuan Geothermal Field.     

关中盆地沣西地区地热对井采灌开发模式的数值模拟

热储回灌是地热资源可持续利用、避免环境污染的有效措施。在进行地热开发之前科学合理的规划采灌井井位布局,有利于延长地热井的使用年限。关中盆地是新生代拉张性断陷盆地,地热资源开采利用历史悠久。沣西地区位于关中盆地腹地,地下5000m深度范围内有5个含水热储层,自上而下分别为第四系下更新统三门组(600~960m)、新近系上新统张家坡组(960~1920m)、新近系上新统蓝田-灞河组(1920~2900m)、新近系中新统高陵群(2900~3800m)和古近系渐新统白鹿塬组(3800~5000m)。本文依据水文地质、地球物理等资料,建立了研究区三维地质模型,采用有限元模拟软件FEFLOW对目前开采最多的蓝田-灞河组热储层在不同对井采灌开发模式下同层采灌时渗流场及温度场的变化进行了模拟计算。结果表明:1)以30年为系统设计寿命,为确保抽水井和回灌井有水力联系又不发生明显的热突破,抽、灌井井间距以500~600m为宜;2)采灌对井的布置以抽水井位于天然径流流场的上游方向、回灌井位于天然径流流场的下游方向为佳;3)如果设计合理,采灌过程中回灌尾水温度对抽水井出水温度的影响可以得到有效控制;4)恰当实施地热尾水回灌,同时按照实际需求调节抽水井与回灌井的采灌量,可实现地热资源的可持续开采利用。上述结果为合理开发利用研究区地热资源提供了依据。     

Seepage-heat transfer coupling process of low temperature return water injected into geothermal reservoir in carbonate rocks in Xian County,China

Fracture seepage and heat transfer in the geothermal reservoir of carbonate rocks after the reinjection of low temperature geothermal return water is a complex coupling process,which is also the frontier of geothermal production and reinjection research. Based on the research of cascade comprehensive development of geothermal resources in Beijing-Tianjin-Hebei (Xian County),the carbonate geothermal reservoir of Wumishan formation in the geothermal field in Xian County is investigated. With the development of the discrete fracture network model and the coupling model of seepage and heat transfer,the numerical solution of seepage field and temperature field with known fracture network is reached using the finite element software COMSOL,and the coupling process of seepage flow and heat in carbonate rocks is revealed. The results show that the distribution of temperature field of fractured rocks in geothermal reservoir of carbonate rocks has strong non-uniformity and anisotropy. The fracture network is interpenetrated,which constitutes the dominant channel of water conduction,and along which the fissure water moves rapidly. Under the influence of convective heat transfer and conductive heat transfer,one of the main factors to be considered in the study of thermal breakthrough is to make the cold front move forward rapidly. When the reinjection and production process continues for a long time and the temperature of the geothermal reservoir on the pumping side drops to a low level,the temperature of bedrocks is still relatively high and continues to supply heat to the fissure water,so that the temperature of the thermal reservoir on the pumping side will not decrease rapidly to the water temperature at the inlet of reinjection,but will gradually decrease after a long period of time,showing an obvious long tail effect. The distribution of fractures will affect the process of seepage and heat transfer in carbonate reservoirs,which should be considered in the study of fluid thermal coupling in carbonate reservoirs.