鲜水河断裂带地热水化学特征及结垢趋势分析

地热资源作为潜力巨大的清洁能源,大力开发地热资源是我国实现双碳目标的重要路径。川西鲜水河断裂带地热资源丰富,但地热结垢成为了地热资源开发利用中的主要问题之一。为进一步查明地热资源的赋存状态和结垢趋势特征,本文以鲜水河断裂带上的磨西、榆林宫、二道桥、中谷、八美和道孚地热区为研究区,采用水化学分析、氢氧同位素、热储温度估算和结垢趋势特征分析等方法,开展了鲜水河断裂带地热水水化学及结垢趋势特征研究。结果表明：地热水的水化学类型主要为Na-HCO₃、Ca-HCO₃、Ca·Na-HCO₃和Na-Cl·HCO₃型;地热水主要来源于大气降水的补给且氧漂移现象明显;地热水均未达到完全的水-岩平衡状态,混合冷水后的浅部热储温度为61℃～172℃,深部初始热储温度平均值为183℃～284℃,冷水混合比例平均值为77%～86%;指数分析法和饱和指数判别法得出以上地热区均有可能形成碳酸盐结垢,硅酸盐结垢仅可能会形成于少数SiO₂含量异常高的区域,而硫酸盐结垢几乎不形成;依据硅-焓模型估算的冷水混合比例重构得出深层储层流体组分,计算得出二道桥地区的碳酸盐结垢程度是最严重的,主要是因为该区的热储岩性为碳酸盐岩,以及热储温度能促进CaCO₃沉淀。对于除垢和预防,可以采用机械拆除、控制CO₂分压、控制溶液的pH值和使用化学添加剂（阻垢剂）等。研究成果可为鲜水河断裂带及川西地热资源的可持续开发利用提供理论依据。

     

福州盆地地热水微量元素特征

福州地热田是以燕山晚期侵入岩为主要热储层的中低温对流型地热系统.通过对福州盆地不同类型地下水的取样分析发现,福州盆地不同类型地下水中微量元素质量浓度变化关系较复杂.研究表明,地热水微量元素质量浓度主要受含水介质的岩性控制,也与地下水温度有关.对所检测的19个微量元素,除个别元素外,第四系孔隙水微量元素质量浓度均大于基岩裂隙水;Ga、Rb、Sb、Se、Sr、Tl元素质量浓度随水温的升高而增高.基岩裂隙热水与第四系孔隙水混合形成的第四系热水中,As、Cd、Cu、Mo、Pb、Sb、Se、Sr等元素质量浓度明显增高,说明在混合过程中这些元素又发生了溶解作用.根据地热水微量元素与盆地周围不同期次侵入岩体微量元素质量浓度的聚类分析,得出福州地热水形成的地球化学环境主要与福州岩体、魁岐岩体和文笔山岩体的岩性有关.地热水微量元素是地热水在形成过程中与这些岩体的岩石接触发生水-岩相互作用形成的.     

临清市馆陶组地热水化学特征及结垢腐蚀性研究

临清地区地下蕴含着丰富的地热资源,开采目的层主要为馆陶组热储。文章对馆陶组地下热水热储特征、化学成分、同位素及其结垢腐蚀性进行了分析研究。结果显示该层地下热水为C l—Na型水,TDS较大为咸水,弱碱性,具大陆溶滤水的特征,主要是由大气降水补给,年龄介于5~48 a,地热水有强腐蚀性,不结垢。     

青海贵德盆地高砷低温地热水水化学特征

文章以青海贵德盆地为研究区,在分析研究区水文地质条件基础上,采集21组水样,进行了常规化学组分、砷及氢氧同位素的分析.结果表明:(1)高砷低温地热水的水温由于受到中生代印支期花岗岩岩浆余热通过基底隐伏断裂供给的影响,达到16.3 ～68.5℃,远高于盆地多年平均气温,其砷含量在10.4 ～ 35.4μg/L,主要赋存于新近系贵德群承压自流水中;(2)盆地高砷地热水的pH较高,均大于8.2,氧化还原电位显示负值,为还原环境,水化学类型复杂,占主导的阳离子是(Na++K+)和Ca2,阴离子是HCO3-;(3)高砷地热水δ18O和δD的范围分别为-10.90‰ ～-12.32‰和-70.1‰～-84.4‰,氘盈余(d)值为12.78‰～15.02‰,说明主要接受大气降水补给;(4)相较于内蒙河套平原高砷地下水和云南腾冲地区高砷高温地下水,贵德盆地高砷低温地热水也赋存于碱性还原环境,但TDS较低,水化学类型不同,这与当地的地质背景有关;(5)盆地的地热异常不仅促进了地下水中砷水平和垂直迁移,与高温伴生的偏碱性的还原环境也加剧了地热水中砷的释放,最终导致水中砷浓度增加.     

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(...     

关中盆地西安凹陷地热水赋存特征及其资源量估算

地热资源的开发利用有助于调整能源结构、提高环境质量和治污减霾。关中盆地西安凹陷地热水赋存条件较好,资源量丰富,地热水具备规模化开发利用的基础。目前,未见关于西安凹陷地热储层划分及资源量的研究。将西安凹陷地热水热储层分为红河-白鹿塬组、新近系的冷水沟-寇家村组、蓝田灞河组、张家坡组4类,对其系统分析每类热储层的储盖特征、地层岩性、沉积相等。通过地热水水化学分析,认为在纵向上,西安凹陷地区地热水赋存环境越往下部封闭性越强;在平面上,西安凹陷中部地区的环境相对较为封闭,而南部、北部为相对开放的化学环境。结合区域地温资料,分别计算了西安凹陷地区洪积平原和冲积平原的恒温层深度,分析了区域20 m、500 m、1 500 m、2 000 m深度处的地温场特征及区域地温梯度特征。采用体积法评价了西安凹陷地热水的总体积储量、总弹性储量、总静储量。总体积储量为5 270.96×108 m3,总弹性储量为16.89×108 m3,总静储量为5 287.85×108 m3。通过对西安凹陷地区地热水资源规律的研究,认为该地区地热水资源储量丰富,热储层的埋藏相对比较稳定,开发利用的风险较小,推进该地区地热水的开发利用对治污减霾、调整能耗结构及改善民生都具有积极的意义。     

基于Origin的渗透系数衰减方程在地热水回灌中的应用

孔隙型热储层的回灌过程中,由于物理堵塞、生物化学堵塞、悬浮物堵塞和气体堵塞,热储层的渗透性下降,回灌能力变弱.为了定量查明渗透系数的衰减,以辽南地区某回灌试验为例,使用Origin软件计算出研究区渗透系数衰减方程,在此基础上计算了回灌井灌压-时间关系曲线和回扬周期.研究表明,利用Origin软件求取渗透系数衰减方程具有...     

山西忻州盆地地热水地球化学特征及其成因机制

地热水地球化学研究对于认识各类水热型地热资源的成因机制有重要意义.以山西忻州盆地为研究区,开展了系统的地球化学研究.结果显示,忻州盆地地热系统的形成与地壳浅部岩浆房和浅部岩石放射性元素衰变热异常无关,而是正常热流背景下地下水深循环的结果 .地热水的水化学和氢氧同位素特征均指示区内地热水补给来源于西部云中山区大气降水,大气降水由补给区入渗并向东部忻州盆地运移,循环深度为1 618.3～3 451.5 m,热储温度达48.4～91.8℃.地热水上升至第四系孔隙热储后普遍混入浅层地下冷水,最高混合比可达78%.     

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。     

西宁盆地北西缘地下热水分布特征

笔者重点对西宁盆地北西缘南门峡-台子地区地下热水的赋存条件、热储构造概念模型进行了讨论。基于实际资料,得出地处老爷山凸起与双树凹陷间斜坡带,具有“凹中凸”地质结构的南门峡-台子地热异常热储为新元古界克素尔组大理岩和白垩系民和组砂砾岩,地热地质条件好。提出了该区的热储概念模型是“层控热储-侧向径流补给-大地热流供热-深大断裂导热-低热导率岩层聚热”,且具一定的地热资源开发利用前景。     

地热回灌的发展现状

地热回灌是一种避免地热废水直接排放引起的热污染和化学污染的措施,并对维持热储压力,保证地热田的开采技术条件具有重要的作用.目前回灌已经成为世界范围内数十个重要的地热田生产运行中的一项日常工作,在美国、新西兰、冰岛、意大利、法国、日本、罗马尼亚、丹麦、菲律宾和萨尔瓦多等十多个国家得到了广泛的应用.在国内,北京、天津的地热回灌也已经有了良好的开端.回灌是地热田管理中最为复杂的一项技术,为了避免因回灌而引起热储冷却,需要进行回灌试验和示踪试验,并在回灌过程进行全面的监测工作.     

同井回灌循环水方法在中央地温空调中的应用

文章分析了既环保又节能地利用地下水中热(冷)资源的有效途径,提出了同井回灌循环水方法的新思路,使砂土、粉土地层中地下水在中央地温空调中的应用实现突破,并成功地投入使用.同时与异井回灌方法进行了比较,提出了同井回灌法的优越性.     

射孔技术在孔隙型地热回灌井中的应用

孔隙型地热井回灌作为一个世界性的课题,已有很多专家学者进行过不同程度的研究,但均未能有较大的突破。探讨不同成井工艺对孔隙型地热井回灌的效果,选取天津滨海新区的两眼不同成井工艺的新近系馆陶组地热井为例。。采用自然回灌的模式,分析两井的回灌能力、可持续时间及累计回灌动水位,并分别计算了回灌水文地质参数。试验结果表明：射孔成井的地热井回灌效果要明显优于滤水管成井的。     

青海省西宁地热田成因分析及资源评价

笔者通过对西宁地热田已有钻探资料和区域地热地质资料,结合近几年的勘查项目研究成果,分析了西宁地热田的埋藏条件、补径排条件、地温场及水文地球化学的特征,阐述了西宁地热田主要以大地热流为热源—低热导率岩层聚热—深循环逐渐加热受迫对流机制—构成控水控热,具有以盆地传导型面状热储为主,兼有断裂对流型带状热储特征.同时,采用热储法对西宁地热田地热资源量进行了评价,该地热田内热储中储存的热量9.343×1014kJ,利用平均布井法计算出该地热田每年开采热量为1.12×1012kJ,折合标准煤3.78×104t,按地热田规模分级为中型低温地热田.初步摸清了西宁地热田分布规律以及资源量,为西宁地热田地热资源合理开发利用提供了重要依据.     

地热采灌对井回灌温度场的模拟研究

利用地下水流数值模拟软件Feflow求解地热采灌对井系统水热耦合模型,进行温度场模拟研究。结果表明：在现状回灌温度为39.6℃时,5年后该系统回灌温度场影响半径为64 m,当回灌温度降低到13.5℃时,回灌温度场影响半径为68 m。该系统回灌温度场随采暖周期呈周期性变化,停灌后温度有所回升,说明该系统回灌尾水温度(39.6℃)偏高,且采灌井距(850 m)偏大,不利于热储水位流场的恢复。在进行地热对井回灌时,应根据热储层特征和布井场地条件,选择合适的采灌井距和回灌温度。     

松嫩盆地北部林甸地热田供暖尾水处理试验

将混入污染物和杂质的地热尾水直接排向地表水体,会造成水、土环境污染,也会造成水资源的浪费。为高效减少地热尾水中污染物,实现供暖地热尾水的无害化排放,以林甸县花园镇供暖地热尾水为例,通过混凝沉淀、超滤、纳滤工艺开展供暖尾水处理的室内实验和中试试验研究,连续监测获取地热尾水各处理工艺运行参数,组合工艺稳定运行期间监测到溶解性总固体浓度由5 824.7 mg/L降为432.40 mg/L、氯化物浓度由3 010.13 mg/L降为194.16 mg/L、氟化物浓度由1.57 mg/L降为0.31 mg/L、硼浓度由4.04 mg/L降为1.62 mg/L。确定该区地热尾水处理的最佳组合工艺为采用超滤运行压力为0.1 MPa,纳滤膜为陶氏NF90,操作压力为0.60 MPa,进水量为0.8 m3/h。室内实验溶解性总固体去除率90.21%～92.49%,氯化物去除率91.63%～93.02%,氟化物去除率96.81%,硼去除率55.20%～55.69%。中试试验溶解性总固体去除率为92.62%;氯化物浓度200 mg/L,氯化物去除率为92.57%;硼浓度1.77 mg/L,硼去除率为55.7%,以上实验结果均达到相关规范标准。试验证明本工艺处理松嫩盆地北部林甸地热田供暖尾水是可行的,解决了供暖尾水处理中资源浪费和尾水回收利用的技术性问题,为地热资源可持续利用提供了新的途径。     

华北盆地地下热水的水动力条件及水化学响应

华北盆地地下热水的水文地球化学分带对水文地质动力分带有着积极的响应特征和很好的指示作用,自周边山区至华北盆地内部,自浅部向深部,地下热水的水质逐渐变差,18O漂移程度越来越大,2H过量参数d值越来越小,指示循环交替条件逐步变差。地下热水高矿化度带的分布特征说明西部、北部的太行山、燕山为华北盆地地下热水的主要补给区,鲁西南山区的补给比例相对较小。水化学的分布特征说明,在盆地平面和垂向上,存在砂岩类地下热水的向心流(渗入成因水)与离心流(沉积成因水)的水动力平衡带,反映了向心流与离心流是此消彼长的动态平衡关系。