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。     

太原盆地地下水系统水化学特征及形成演化机制

在对太原盆地水文地质进行详细调查基础上,集成应用水化学统计、水化学模拟技术,系统研究了盆地地下水水化学类型、空间分布特征,并对其形成演化机制进行了系统分析,取得了一系列新的认识。按水质类型和分布特征,盆地浅层地下水-含水层埋深小于50 m大致分为盆地边缘地带浅层淡水、盆地中心浅层咸水和浅层高矿化硫酸盐水3种类型。高矿化硫酸盐水主要是由于接受了富含硫酸根离子的周边基岩水补给所致。盆地中深层孔隙水可分为盆地边缘中深层水、盆地中心中深层水和中深层混合水3种类型。浅层地下水存在2种形成机制,一种是高矿化Ca·Mg-SO_4^2-型岩溶水的混合补给形成,另一种高矿化水是在径流演化过程中受蒸发浓缩作用影响,使地下水矿化度不断增高而形成。自盆地边缘至中心地带,中深层地下水水化学特征具有明显的水平变化规律,在盆地中心形成2个高值区,水化学类型依次为Ca·MgHCO₃→Na·CaHCO₃·SO₄→Na·MgHCO₃·Cl→NaHCO₃。      

太原盆地区碳酸盐岩中—低温地热系统演化

针对太原盆地区碳酸盐岩中—低温地热系统与边山岩溶水系统的相互作用关系这一难点问题, 以地质构造分析为背景, 以岩溶水的水化学、同位素组成特征为线索, 重塑了太原盆地区碳酸盐岩中—低温地热系统地质演化过程.获得了如下3方面的认识: (1)该系统经历了自燕山运动以来的5个阶段的地质演化过程.在晚第三纪至早更新世阶段的稳定沉降期, 该系统与边山岩溶水系统开始分离, 并各自演化.(2)该系统的岩溶作用来自于2个方面: ①中更新世晚期-晚更新世早期的大气降雨沿汾河等断裂带下渗, 经与石炭—二叠煤系地层中的金属硫化物作用, 形成富含硫酸的地下水, 补给碳酸盐岩热储层, 并与其中存留的更古老的岩溶水混合, 促进了碳酸盐岩溶解; ②受中更新世晚期-晚更新世早期盆地基底岩浆的烘烤, 碳酸盐岩发生热解.(3)该系统中的岩溶热水形成于中更新世晚期-晚更新世早期, 由于上覆盖层良好的保温作用而封存至今.其分布范围受地质构造的控制, 东西向分别以东山、西山断裂为界, 南以田庄断裂为界, 北以亲贤地垒北边界为界.      

哈密盆地地下水系统水化学特征及形成演化

哈密盆地地下水系统形成受构造运动与水文地质条件共同控制,通过划分哈密盆地地下水系统,分区阐述哈密盆地地下水水文地球化学特征与水化学成因及控制因素,从水文地球化学的角度阐明盆地系统的地下水水化学演化规律。结果表明,哈密盆地地下水水化学特征呈明显分带性,沿地下水流动方向,水化学类型逐渐由HCO₃型演化为SO₄型、最终演化为Cl型;水体TDS含量不断升高,地下水由淡水逐渐演化为微咸水、咸水。地下水离子来源主要为硅酸盐岩与蒸发岩盐溶解,水化学过程受蒸发浓缩作用控制,岩石风化作用与季节变化共同影响。沿地下水径流方向,地下水经盐分溶滤、盐分迁移并在排泄区附近形成盐分聚集带;盐分迁移沿程溶滤作用逐渐减弱,蒸发浓缩作用逐渐增强。哈密盆地地下水化学空间演化主要受自然因素影响驱动,时间演化驱动因素主要为气候变化和工矿活动农业灌溉等人类活动。     

太原东山岩溶地下水系统的边界

太原东山岩溶地下水系统的边界用地质构造结合水位及水化学资料以及水的稳定同位素含量进行了详细研究。北部以系舟山断褶带为界。沿该边界北边松散层中排出的三个泉群是东山岩溶地下水深部循环的结果。东山局部系统的地下水可以排入地表河流并以总的向东方向流入滹沱河。由大威山—杨坪望背斜组成的南部边界是不透水的,这就得出结论在榆次附近三叠系中溢出的沅涡泉排除了来自东山岩溶地下水的补给可能。西部边界以三个断裂带作为边界。东山岩溶地下水在该边界北部可以流入太原盆地,在谷旦附近可以补给第四系含水层,而在边界南部东山煤矿附近处在滞流带。      

山西大同盆地北部地热地质特征及资源潜力

【研究目的】大同盆地为新生代断陷盆地,具有较优越的地热地质条件,但由于盆内地球物理和钻探资料较少,针对盆地结构、沉积地层分布、地热地质特征和资源评价研究相对薄弱,在一定程度上制约了对大同盆地地热资源的潜力认识和开发利用。【研究方法】本文综合应用新的二维地震及钻测井等油气和地热勘探资料,开展了大同盆地北部地质结构、断裂、沉积地层、地热地质特征等研究,评价了地热资源潜力,估算了地热资源量,指出了地热资源有利区。【研究结果】将大同盆地划分为怀仁凹陷、桑干河凹陷、应县凹陷和黄花梁低凸起、桑干河西凸起5个二级构造单元;盆地北部（大同市境内）具有较好的地热地质条件及地热资源潜力,主要发育新近系砂岩和太古界基岩两套热储层,并发育较厚的第四纪热盖层,新生代拉张作用和火山活动强烈,总体处于大地热流高值区,具备新近系砂岩和太古界基岩层状地热资源潜力,总静态资源量约68.8×1015kJ,折合标煤约23.47亿t。【结论】综合评价认为大同盆地怀仁凹陷西部和桑干河凹陷北部为水热型地热资源一类区,是地热勘探开发有利目标区,热储埋深大于2000 m,预测平均水温大于60℃,单井涌水量可达60 m3/h,怀仁凹陷东...     

中国西北内陆干旱盆地地下水形成演化模式及其意义

随着系统理论分析方法的引入和同位素、遥感、计算机技术和先进物探手段等的应用,内陆干旱区的地下水勘查与研究得到迅速发展。本文以作者在中国西北地区近十几年的地下水勘查与研究成果为主要基础,将内陆干旱盆地平原区地下水划分为四级地下水流系统,即山前局部地下水流系统（Ｉ）、区域地下水流系统（Ⅱ）、滞流地下水流系统（Ⅲ）和细土平原区易变的局部地下水流系统（Ⅳ）。盆地地下水的形成演化和盐分迁移主要发生在Ｉ、Ⅱ和     

溶蚀作用下古岩溶盆地系统中介质场演化模拟

为了研究古岩溶盆地在溶蚀作用下碳酸盐岩油气储层介质场的演化规律,基于地下水渗流理论和碳酸盐溶蚀动力理论,用数值模型模拟了均质盆地和非均质盆地2种岩溶盆地含水系统发育过程。岩溶盆地含水系统演化过程中总伴随着裂隙差异溶蚀,不管均质盆地还是非均质盆地,都越来越非均质化,强溶蚀带集中在潜水位及优势裂隙附近,在侵蚀基准面和构造裂隙及层理等大裂隙处会形成高孔隙率、渗透率的良好储层。受介质场非均质化反作用,岩溶高地区潜水位随系统演化不断下降,潜水面处的强烈溶蚀随水位不断下切而使高地区改造成竖直裂隙发育的厚储层;坡地区水平径流活跃,易于形成水平裂隙发育的储层;平原区水位相对稳定,溶蚀作用主要发生大裂隙和侵蚀基准面处,但在大裂隙网内经溶蚀可形成局部高孔隙率储层。对比两子模型发现,在岩溶盆地含水系统中,主导渗流场都要经历由局部流场向二级流场、二级流场向全局流场的转变,前者发生在坡地区内部,后者发生在坡地区与平原区之间;流畅的渗流场转换更有利于介质场发育,受大裂隙网导水作用,非均质盆地比均质盆地更快捷、更顺利地实现主导流场升级,溶蚀作用更强烈,3 ka后非均质盆地比均质盆地的孔隙率增幅大34%。     

渤海湾盆地内黄隆起东斜坡奥陶系岩溶热储地热资源评价

渤海湾盆地内黄隆起东斜坡断裂构造发育,地热资源丰富,其奥陶系优质岩溶热储分布与城市供暖匹配良好,开展研究区地热资源精细评价对本区岩溶热储的整体开发具有指导意义。本文基于前人研究成果,综合钻井数据与物探等资料,开展岩溶热储空间展布、地温、物性和水化学方面的研究,建立地热田形成的概念模型,并精细评价地热资源量。结果表明,研究区奥陶系岩溶热储平面上分带,呈北东向展布,热储顶面埋深为800～3000 m,具有核部浅、两侧翼部深的特点;纵向上分层,单井含水层为19～43层,累计含水层厚度26.3～137.2 m,主要分布于奥陶系下马家沟组、上马家沟组和峰峰组,其中峰峰组为主力产水层。热储平均孔隙度为3.52%～15.45%,井口水温48～75℃,单井水量55～160 m³/h,水化学类型为SO₄·Cl-Ca·Na型,矿化度1830～3560 mg/L。利用热储体积法平面上将研究区分为4个评价单元,垂向上分为5个层段,评价出南乐—濮阳段地热资源总量321亿GJ,可采资源量48.2亿GJ,折合标煤1.65亿t,年可采资源量可满足供暖面积5794万m     

太原市西山岩溶水系统水文地球化学特征分析

岩溶含水系统的水化学特征能够反映地下水补径排关系、含水介质特征及水岩相互作用等.本文通过分析太原市西山岩溶含水系统地下水中TDS、Sr2+、HCO-3、SO2-4的分布特征、相互关系及指示意义,得出以下结论:从补给区到径流排泄区,TDS随着径流途径、径流时间及循环深度的增加而逐渐增加.Sr2+、Mg2+、Ca2+浓度沿着地下水径流方向具有同步增加的趋势,但Sr-Mg的变化斜率小于Sr-Ca,这主要是碳酸盐岩中白云石与方解石含量及溶解度不同造成,CaO与MgO比值越大,相对溶解度越大.沿地下水径流方向,水化学类型由HCO3型过渡为HCO3·SO4型、SO4·HCO3型、SO4型,SO2-4离子浓度逐步增加,总体来看,Ca2+、Mg2+离子总含量与HCO-3、SO2-4离子总含量达到平衡,说明在西山岩溶区,水中离子的主要来源除碳酸盐外,硫酸盐的溶解也是一个重要途径,且受煤系地层及煤矿开采活动的影响强烈.     

石期河流域岩溶水系统及其水资源构成分析

在深入研究石期河流域岩溶水系统含水介质结构特征、水资源形成的基础上,通过对流域岩溶水总排泄口流量动态长观资料系列的分析,选择2005年丰水期内最后一次洪峰(年内最大洪峰)后的流量衰减过程,根据该过程的数据资料建立本流域岩溶水总排泄口的流量衰减方程,并利用该流量衰减方程对流域岩溶水资源的构成进行定量分析研究.结果表明,石期河流域岩溶水系统在2005年最大洪峰状态下,可自然排泄的岩溶水资源总量为69 469.95×104 m3, 其中:流域坡面产流占3.64%,赋存于大型溶洞或管道中的溶洞-管道水占4.53%,赋存于小型管道或强岩溶化裂隙中的管道-裂隙水占74.10%,赋存于细小溶蚀裂隙中的溶隙水占17.73%.从衰减期的初始时刻起,它们各自可供消耗(可作为有效利用岩溶水资源)的时效分别为2日、8日、35日和126日以上.     

甘肃省地热资源赋存特征及潜力评价

甘肃省地热资源丰富,其地热资源的开发利用具有较大的潜力。本文介绍了甘肃省地热资源分布概况,结合地区构造、地热水化学特征、地热资源量及开发利用现状探讨了甘肃隆起山地对流型与沉积盆地传导型地热资源的赋存特征,并对两种类型地热资源潜力进行了分析评价。结果表明,沉积盆地地热资源分布于河西、陇西及陇东盆地等,热储类型为裂隙型和孔隙型,热储层自元古宙至新生代均有发育,岩性以砂岩为主;隆起山地型地热资源主要分布于祁连山和西秦岭造山带,热储类型为断裂破碎带,岩性以花岗岩为主;通过潜力计算得知,全省热量开采系数≥0.4的仅占29.17%,表明目前甘肃地热资源开采程度较低,开采潜力较大。     

安徽长江经济带地热资源赋存特征及潜力评价

【研究目的】安徽长江经济带地热资源储量丰富,未来开发利用前景好,对该区域进行地热资源评价可为安徽省能源结构优化及地热资源可持续开发利用提供科学依据。【研究方法】在分析研究区地质构造、地层岩性、地热流体水化学类型等地质与水文地质条件的基础上,揭示了安徽长江经济带地热资源概况及分布特征,探讨了隆起山地对流型和沉积盆地传导型地热资源的赋存特征,并对其储量及开发利用潜力进行评价。【研究结果】安徽长江经济带地热资源热储主要赋存在巢湖—和县基岩隆起区、大别山隆起区、沿江基岩隆起区、江南隆起等隆起山地及定远断陷盆地、肥东断陷盆地、霍山—九井盆地、庐枞断陷盆地、安庆断陷盆地、宣城断陷盆地等沉积盆地。前者隆起区热储类型为带状,岩性以断裂破碎带中花岗岩为主,后者断陷盆地热储类型为层状及层状兼带状,岩性以砂岩和碳酸盐岩为主。带内热储主要为偏硅酸·氟热矿水,隆起山地型地热流体水化学类型主要为SO₄、HCO₃型水,沉积盆地型地热流体水化学类型主要为HCO₃型水。通过潜力评价可知,隆起山地型地热资源潜力较小,且处于开发利用状态的地热田基本处于超采状态;沉积盆地型地热资源潜力相对较大,其中潜力大、中和小的盆地分别有4处、6处和10处。【结论】安徽长江经济带区域内地热资源潜力分布不均,地热资源需要分区规划利用,并且需要考虑高氟、高矿化度热矿水利用造成的地表水环境污染。     

山西省地热资源及其开发利用模式探讨

山西省地热资源丰富,但分布不均,总体开发利用程度偏低,存在资源勘查研究程度低、分散开采普遍、重开采、轻回灌、创新发展研究重视不够等问题,对地热资源可持续利用不利。在山西省地热资源现状调查评价的基础上,系统总结了山西省地热资源的分布规律、主要热储类型、特征以及水热型地热资源开发利用现状,按照不同热储类型及地热资源赋存地质条件,提出地热资源开发利用模式建议,并提出在山西省打造温泉小镇的构想。     

沧县隆起北部地区地热资源特征及开发潜力

【研究目的】地热资源特征研究及开发潜力分析是开发区域地热资源的重要依据。【研究方法】本文将前人研究成果与最新钻井资料相结合,通过对沧县隆起北部地区地热地质背景、热储分布、地温场特征、水化学资源类型等主要因素进行剖析,建立了该区的地热成藏模式。【研究结果】沧县隆起北部地区是在渤海湾伸展型沉积盆地高大地热流值背景下,由北部燕山裸露区基岩接受的大气降水作为近源补给水源,进入基岩的冷水在深层循环过程中受到深部热源加热增温,沿断裂破碎带和不整合面向上运移富集,形成的以传导型传热机制为主的地热系统。【结论】本区地热资源特点为热储类型多、盖层地温梯度高、补给速度快、资源量巨大。主要表现为：区内分布馆陶组砂岩热储,奥陶系、蓟县系雾迷山组岩溶热储三套主力热水储集层;地温场分布主要受基底构造形态控制,基岩凸起区的平均地温梯度为45℃/km;地下水类型随着埋深的增加由HCO₃-Na、HCO₃·SO₄-Na型水向成熟的Cl-Na型水过渡;本区内三套热储的可采地热资源量为1.67×10¹⁰GJ,折合标煤5.72×10⁸t,年可开采地热资源量可满足供暖面积2亿m²,若在采灌平衡的条件下,沧县隆起北部地区年可采地热资源量为7.06×10⁷GJ,折合标煤2.41×10⁶t,可满足供暖面积0.85亿m²,具有良好的地热市场开发前景。     

河南淮阳县地热流体化学特征及其成因分析

【研究目的】淮阳地热属于典型的中低温沉降盆地型地热,研究淮阳县地热资源的质与量,有助于其合理开发利用及科学管理。【研究方法】本文综合利用地球化学、环境同位素,对淮阳县地温场及地热流体化学特征和成因进行分析研究。【研究结果】结果表明,深部热储地温场受基底构造与断裂影响较明显,构造单元分界处和多条断裂交汇处,地温梯度较高,如苏庄地温梯度3.75℃/100 m,其他地段<3.5℃/100 m。研究区内地热流体中主要为Cl·HCO₃·SO₄-Na、Cl·SO₄·HCO₃－Na、Cl·SO4-Na型。地热流体中阳离子主要以Na⁺为主,阴离子呈多样化,研究区地热流体主要来源于西部伏牛山区的大气降水,且地热流体发生水-岩作用,但相对较弱。地热流体为1952年前入渗补给的“古水”。【结论】淮阳经济可开采热储层主要为新近系明化镇组和馆陶组,区内地热资源开发主要可用来供暖,以促进当地经济发展,助力于本地区“双碳”目标的达成。创新点：分析了淮阳地温梯度与地质构造和断裂活动的关系;结合地层特性,讨论了淮阳地热流体中不同离子的来源以及地热流体的主要来源。     

天津东丽湖深部岩溶热储探测与储层参数研究及其开发利用潜力分析

【研究目的】天津市地热资源储量丰富、开发利用程度高,蓟县系雾迷山组三、四段白云岩热储是目前的主力开采层位,随着开发强度不断增大,部分地区开采潜力已达极限。探测深部地热资源、增加可开采资源量,成为保障天津地区地热可持续开发的有效途径之一。【研究方法】本次研究以东丽湖为重点研究区,开展深部热储地球物理探测,实施地热科学钻探CGSD-01井。【研究结果】主要结果包括：（1）CGSD-01井在3715m钻遇雾迷山组二段,上覆雾迷山组三段底部发育一套紫红色泥质白云岩夹浅灰色细晶白云岩,厚度约73m,裂隙不发育,具有隔水-弱透水性质;（2）CGSD-01井成井深度4051.68m,孔底温度105℃,单位涌水量1.53m³/h·m,渗透系数0.40m/d,导水系数48.69m²/d;（3）雾迷山组二段地热水类型为Cl·SO₄·HCO₃-Na型,矿化度1.7g/L,初步推断地热水来源于大气降水,主要发生混合、阳离子交替吸附、碳酸盐岩溶解、硫酸盐还原等作用,且未达到平衡;（4）蓟县系雾迷山组二段单井最大涌水量可达130m³/h,出水温度100℃,单井可满足约30万m2建筑物供暖需求。【结论】在天津地区深部热储第二空间首次探获高产能雾迷山组二段新储层,探明了热储结构和主要参数,显示出良好的资源前景。     

太原盆地浅层高氟水分布特征及形成机制研究

本文论述了太原盆地浅层高氟水的区域分布规律,即主要分布在太原市以南地区并具有西低东高的分布特征;通过水化学成分统计分析和水化学模拟对高氟水形成机制进行深入研究,取得了一些新的认识:研究区高氟水多为高矿化水,呈现过渡类型水水化学特征,以钠镁、钠钙碱性水居多.氟含量与地下水主要离子成分的配比有一定的对应关系;地下水对含氟矿物的溶解和自身蒸发浓缩是高氟水形成过程中的两种主要水化学作用形式.