深层地热能开发及其对地热水流场的影响——以兰考县深层地热能开发为例

为了研究深层地热能开发对热储层流场造成的影响,选取兰考县深层地热能开发为研究对象,分析研究区新生代以来的地质结构和区域构造特征,调查地区地热开采情况及存在的问题。根据地热能类型分析了第四系Q、新近系明化镇组N_2、新近系馆陶组N_1等3个热储层特征,利用可控源音频大地电磁测深查明区内的断裂分布、热储层发育、隔水边界等条件,通过现场试验与测试手段查明不同部位热储层的参数指标,分区计算各层的地热资源量。根据开采方式、边界条件、水文地质参数建立数学模型,通过数值模拟预测出2023年Q热储层流场将恢复到原始流场模式,N_2热储层流场漏斗效应持续减弱,N_1热储层流场漏斗效应明显且分布不规则,为控制地热资源开发对环境造成的影响,提出封闭循环利用地热、同层加压回灌的开采方式及合理布局开采井、综合利用多层地热等措施,为本地及周边地区地热资源开发及环境保护提供参考。     

郑州市东区深层地热特征及合理开发利用

介绍了郑州市东区深层地热的特征,把深层地热资源划分为三层：埋藏深度320～850 m的第一地热储层,热储岩性为新近系中细砂层,热储平均厚度1553 m。热储温度33°C,地温梯度2.5～3.5°C/100 m。埋藏深度850～1 200m的第二热储层储岩性为新近系细砂、中细砂层,热储总厚度86～187m,热储温度45°...     

雄安新区容东片区地热资源赋存特征及潜力评价

雄安新区容东片区是新区规划建设的第一个安置区, 具有较好的地热资源赋存潜力。查明该地区地热地质条件, 准确评估其地热资源量, 可为雄安新区地热资源的开发利用、能源结构转型提供理论支撑。本文综合分析深部地质结构、断裂分布、地温场与水化学场等, 揭示了容东片区地热资源赋存特征和形成机理, 采用采灌均衡法综合评价了蓟县系碳酸盐岩热储地热资源量。主要结论: (1)本区的主要热储层包括新近系明化镇组孔隙型砂岩热储、蓟县系雾迷山组及高于庄组碳酸盐岩热储、长城系碳酸盐岩热储; 其中, 蓟县系热储为地热勘查开发主要目标层段, 其水温约为50 ℃, 储厚比为20%~40%, 储层最大孔隙度为11.3%。(2)西北部太行山地区大气降水是本区地热资源的补给水源, 地下水沿断裂经深循环被深部热源加热, 而后沿导水断裂带运移至凸起处强岩溶裂隙发育区, 形成水热型地热系统。(3)容东片区蓟县系碳酸盐岩热储在采灌均衡条件下热储地热流体可开采量为1.33×104 m3/a, 地热流体可开采热量为0.95×1015 J/a, 折合标准煤3.23万吨/年。以上研究助力构建雄安新区清洁低碳、安全高效的能源体系。     

雄安新区容城地热田热储空间结构及资源潜力

雄安新区地热条件优越,尤其是牛驼镇凸起和容城凸起具有多年的地热开发历史。容城地热田绝大部分地区适合地热的规模化开发,同时容城地区也是新区建设初期主要的规划开发区,地热资源在服务新区生态文明建设和清洁供暖方面具有重要的意义。容城地热田主要热储层包括新近系明化镇组孔隙型砂岩热储,寒武系、蓟县系以及长城系基岩热储。蓟县系为区域主要的热储层,埋深700～3000 m,厚度500～2000 m,热储温度50～98℃,具有水量大、水质好、储层易于回灌的特点;长城系热储在凸起中心部位仍具有较大的开采潜力,D14钻孔显示长城系热储单位涌水量达到2.6 m³/h·m,井口水温63.7℃,可作为新区的后备资源。容城地热田按照主要热储层上部覆盖地层构造差异由西向东分别为西部斜坡区、中央隆起区、东部断陷区,由西向东热储开发潜力逐渐变大。本文通过热储法计算了容城地热田年地热可采资源量折合标准煤76.3万t;数值法模拟了水位下降不低于150 m,开采井温度下降小于2℃条件下,年地热可采资源量折合标准煤81.09万t,两者结果相近,评价结果可为容城地热资源规划开发提供参考。     

济南市北部地热田地热资源量计算与评价

为合理开发利用济南市北部地热田的地热资源,以新近系馆陶组和古近系东营组热储层为研究对象,根据收集的地球物理勘探、水文地质调查、钻孔数据等资料,建立了热储概念模型,计算了热储层的地热资源量和地热流体可采量,评价了地热资源的开发利用。研究表明,研究区热储类型为孔隙裂隙型热储,地热资源丰富,热储层中储存的地热资源量为2.25×1019J,地热流体可采资源量为2.05×105 m3/d。计算和评价成果可为该区地热资源的进一步开发、管理提供依据。     

利津县城区地热资源状况及开发前景分析

利津县城区的地热资源主要赋存于新生代新近纪和古近纪碎屑沉积岩中,热储类型为层状孔隙-裂隙型热储,地热资源类型属热传导型。新近纪馆陶组热储层组与古近纪东营组热储层组是主要的热储层。该文在论述利津县地热地质条件的基础上,对地热开发的经济、社会、环境效益及开发利用前景进行了分析,对地热开发中的尾水排放和回灌问题进行了探讨,最后提出了地热资源开发与管理方面的建议。     

太康隆起尉氏段地热资源勘探远景分析

在太康隆起尉氏段,通过地热地质调查了解区内地热需求、开采现状;通过大地电磁测深和二维地震等地球物理勘查方法,预测了新近系热储层底面和奥陶系热储层顶面构造形态和埋深;利用地热钻探验证了区内地层、构造和岩性特征等地热地质特征;采取抽水试验和水质分析等室内试验,对地热水进行了应用评价;利用石油参数井、WR-1地热井和区内煤矿预查等资料,综合分析了研究区地热成因和地热地质条件,确定了研究区新近系馆陶组和深部碳酸盐岩热储的地热勘探远景,指出研究区中深层地热的勘查开发方向,为地热资源的综合利用提供了依据。     

天津市静海新城地质构造特征和地热成因探讨

天津市静海新城区地下蕴藏着丰富的地热资源.为了查明该区地热来源,更好地寻找和利用好当地的地热资源,对该区地质背景、热储特征、同位素、地热成因等进行了综合分析,得知该区地热属沉积盆地型层状热储,主要分为孔隙型热储和基岩裂隙型热储两个类型,共有三个热储层,即新近系的明化镇组和馆陶组、古生界的奥陶系热储层.水源来自北部山区的大气降水.该区热储条件较好,发育新生界盖层较厚,能使深部热量更好地得到保存.     

山东省高青地区地热资源环境效益研究

山东省淄博市高青地区地热资源为层状砂岩类裂隙-孔隙型地热,地热概念模型显示,地热源主要来自地壳深处及上地幔的传导热,热储层主要为较大厚度的新近纪馆陶组和古近纪东营组砂层,高青断裂为导水断裂,热储盖层为巨厚的第四系和新近系明化镇组粘性土层。评估高青县地热资源量为1.74×1019J,地热流体可开采总量为6.57×106m3/a,以地热供暖方式有效利用地热资源,节煤量可达25 879.71 t/a,环境效益显著。     

川中地区栖霞–茅口组地热资源评价探讨

含油气盆地在勘探和开发中,拥有大量的地质、地球物理和地球化学数据,对地质构造和地热储层有着全面的认识,在地热能开发利用中具有得天独厚的优势。四川盆地作为中国重要的含油气盆地,同样富含水热型地热资,该文在收集相关资料、总结以往油气勘探成果的基础上,确定了川中地区地温梯度大部均在24℃/km以上,大地热流大部均在60 mW/m²以上,为四川盆地相对高值异常区。考虑到热储温度及埋深是地热开发是否具有经济效益的重要因素,重点选择埋深相对较浅（3000～6000 m）、热储温度相对较高（65～155℃）和热储相对较厚（280～380 m）的川中地区栖霞-茅口组热储进行地热资源潜力评价。研究中,基于盆地地层参数建立三维地质模型,结合现今地温场、岩石热物性参数,利用一维稳态热传导方程计算得到栖霞-茅口组内部温度分布,最后利用体积法计算得到栖霞-茅口组的地热资源强度和资源量。研究表明,川中地区栖霞-茅口组热储温度为65～155℃,地热资源总量为3.01×10²¹J,折合标准煤1030.25亿吨;可开采地热资源量2.03×10²⁰J,折合标准煤206.5亿吨。且根据川中地区地热资源特征,提出了优先以研究区中东部为中心开展中低温地热发电、地热干燥、地热农业等综合开发利用和地热梯级利用示范工程的建议,为未来的油气废弃井的二次利用及油田地热开发打下基础。

     

济南北部地热资源区划研究

济南北部地热资源较丰富,且多以可直接利用的中低温地热资源为主,开发潜力巨大。济南北部地热资源按地温梯度、地质构造条件及热储类型的不同,可规划为优先开发地热区、较优先开发区、次优先开发地热区、一般开发地热区4个大区。从经济型地热资源考虑,区内地热资源的综合勘查与优先开发的目的层是馆陶组热储和古生代寒武—奥陶纪碳酸盐岩热储。按先易后难、深浅结合的原则,齐—广断裂以北应以勘查开发新近纪馆陶组热水为主;齐—广断裂以南地区,可勘查开发寒武—奥陶纪灰岩热储。     

松辽盆地中央坳陷及邻区三维地热地质建模与地热资源靶区优选

三维地热地质建模能够直观反映地质体温度场分布格局, 有助于圈定地热资源有利靶区。本文利用地球物理及钻孔资料、岩石热物性数据对松辽盆地中央坳陷区进行三维地质建模及温度场模拟, 通过钻孔测温和实测大地热流数据, 验证了地热地质模型的可靠性。结果表明, 中央坳陷在1.0~4.0 km深度的温度分别为30.3℃~62.8℃、68.2℃~120.2℃、110.5℃~166.7℃、158.4℃~214.2℃。4.0 km深度内地温梯度介于36.9℃/km~57.4℃/km之间, 平均地温梯度为48.4℃/km。嫩江组、姚家组二段-三段、青山口组二段-三段和泉三段-四段4套主力热储底板温度分别介于15.8℃~71.4℃、23.6℃~88.6℃、31.8℃~107.4℃和48.9℃~133.4℃, 其中华字井阶地、大庆长垣、宾县王府凹陷为热储温度高值区。研究区现今地温场主要受基底起伏的控制, 基底和沉积层热导率的差异引起的热流"折射"效应促进了浅部热量的再分配, 形成了凹凸相间的地温场分布格局; 此外, 断裂构造对地温场高异常区的分布也有显著影响。结合热源、通道和储盖组合特征, 圈定大庆长垣中部地区泉头组三段-四段为松辽盆地中央坳陷地热资源开发有利靶区。     

天津滨海新区深部地热资源评价及有利勘探区圈定

天津滨海新区地热与石油资源同盆共存.为了更合理地开发油田地区地热资源,有效降低深部地热资源的开发风险,通过对油区深部东营组的地热资源热储、地温场、沉积相和流体化学等特征进行综合分析,总结了研究区东营组热储的富集规律.在此基础上利用数值模型计算了区内东营组地热资源100 a热流体开采资源量,并进行资源开采潜力评价.以开采潜力评价分区为基础,集成分析了地热资源有利勘探区应具的富油程度、规模大小、温度高低等要素的权重,对区内东营组地热资源有利勘探区进行分区.该研究对油区内深部地热资源的勘查及降低开发风险具有指导意义.     

雄安新区地层及主要热储空间结构特征与地热水资源潜力

雄安新区中深层白云岩热储地热资源丰富,为了提高对该区主要热储白云岩热储特征及地热水资源潜力的认识程度,指导新区中深层白云岩热储地热水资源的规模化开发,基于钻井、地震、地质等资料,研究了该区白云岩热储的地层空间分布、构造特征、储集空间特征和主建设区白云岩热储地热水资源潜力。研究表明：雄安新区主要热储雾迷山组、高于庄组除在断裂面部分地区外基本全区分布;雾迷山组埋深在容城凸起、牛驼镇凸起相对较浅,在高阳低凸起相对较深;高于庄组有类似的分布特征,总体埋深更深,温度更高;其它地层除第四系、新近系明化镇组外分布都比较局限;区内发育众多以NNE向为主的正断层,与少数其它方向断裂交会,将深部地热通过流体传输到浅部,并造就断裂两侧大量的裂缝和控制岩溶发育方向及规模,形成众多溶蚀孔洞;同时构造演化中雾迷山组古地貌中高地貌部分,在喜山期大多剥蚀与新生界形成不整合面,共同构成本区重要的输导通道和储集空间,岩溶孔洞和裂缝结合型复合空间是本区雾迷山组主要热储空间,单独的裂缝、孔洞是次要热储空间,大型溶洞一旦发育往往是主力产水层;新区主建设区顶面在5000 m（底部埋深可达6000 m）及以浅的白云岩岩溶裂缝热储地热水资源,按100年采用总热水储量的50%及500 m井距“三采两灌”原则单井产量110 m³/h计,最适宜生产井布井数目233口,主建设区现阶段可满足每年4787×10⁴ m²的供暖面积,占实际需求的30.1%。结论认为：雾迷山组埋深较浅,在当前经济技术条件下目前是主力热储,高于庄组埋深较深是最重要的备用热储,今后20年内会被大规模开发利用,但即便现在同时开发它们也不能满足雄安新区主建设区的清洁能源需求,需要发展“多能互补”系统,域外的过剩地热资源能否向域内目标区集输受经济成本和环境成本风险制约。

     

Evaluation of deep geothermal resources and delineation of favorable exploration areas in Binhai New Area,Tianjin

The geothermal resources and petroleum coexist in Binhai New Area, Tianjin. In order to exploit and reduce the exploitation risk of the geothermal resources in oil field, the authors analyzed the thermal storage, geothermal field, sedimentary facies and fluid chemistry, and summaried the enrichment mechanism of thermal reservoir in Dongying Formation. The thermal fluid exploitation resources for 100 years were calculated by the numerical model, and the exploitation potential was evaluated. Then on the basis of the exploitation potential, the factor weight of oil-rich degree, size and temperature of geothermal resources in the favorable exploration areas was analyzed. The favorable exploration areas were partitioned. This research has important significance in the exploration of deep geothermal resources and the reduction of development risk in the oil area.     

东濮凹陷西斜坡带优质砂岩热储特征研究

东濮凹陷西斜坡带新近系明化镇组砂岩热储地热井, 存在出砂严重和回灌困难的问题. 为了弄清东濮凹陷西斜坡带优质砂岩热储层地热地质特征, 综合考虑构造、储层和地温情况, 开展区域构造、地温场分布规律及热储精细解剖研究, 优化探井设计. 研究表明, 东濮凹陷西斜坡带新近系构造稳定, 馆陶组底板埋深2 000~2 200 m, 优质砂体发育在馆陶组下部1 800~2 200 m, 温度65℃以上, 热储物性较好, 具备地热资源开发潜力. 东濮凹陷西斜坡带长垣地区优化部署的馆陶组砂岩热储地热井试水结果与预测一致, 进一步证实了东濮凹陷西部斜坡带的地热勘探开发潜力.     

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。     

张掖盆地地热资源赋存特征及成因分析

张掖盆地地处甘肃省河西走廊黑河流域中游地区,地势南东高北西低。已有勘探资料显示,张掖盆地赋存丰富的水热型地热资源。通过研究该区域地球物理勘探、钻探、地温测量及水文地球化学等成果资料,分析了张掖盆地地热资源赋存特征,探讨了其成因模式。张掖盆地地热田属沉积盆地型中低温地热田,热储为呈层状分布的新近系白杨河组砂岩、砂砾岩,选择钾镁地球化学温标计算热储温度为47～82°C,盖层为新近系上新统疏勒河组泥岩及第四系松散地层;地热水类型主要为碎屑岩类孔隙水,根据氢氧同位素特征推断其主要补给来源为南部祁连山区大气降水;祁连山北缘深大断裂和盆地内NNW向基底断裂是地热流体深循环良好的导水通道,地下水接受补给后沿导水断裂带或岩层孔隙裂隙运移,在深部热传导的增温作用下,赋存于碎屑岩类孔隙之中形成了本区的地热资源。水质分析结果表明：本区地热水属于溶滤型的陆相沉积水,水化学类型为Cl·SO₄—Na型,F-、SiO₂、溶解性总固体、总硬度含量随水温的升高而增大;区内地热水3H值普遍小于2.0 TU,说明形成年代较早;¹⁴C分析结果进一步证实,区域地...     

中国深层地热能开采的地质条件评价

深层地热能是指深度大于3 000 m的地热能。我国深层地热能资源丰富,但是开采条件怎么样呢?本文基于地热地质学原理,结合岩石力学等相关学科的理论,提出一种对深层地热能开采条件进行评价的指标体系,对各单一指标采用专家打分的方法赋值,继而采用模糊数学定量计算和评估深层地热能资源开发的难易程度。该方法考虑了深层地热能开发利用中的增强地热系统(EGS)的环境安全问题,即传统的“刚性造储”可能带来的诱发地震等不利于地热能行业健康发展的因素,倡导“柔性造储”和广义EGS理念,强调储层属性和地物理场的整合,针对我国地热能分布与构造活动关系密切、地壳总体上活动性强、地应力高、地震频发等构造型地热特点,是对以往评价方法的补充和拓展。该方法充分利用了专家知识,发挥了模糊数学综合评估作用,给出的量化结果易于对比和使用,可以更好地支持决策。本文基于新的评估方法,利用现有的深部地热研究及勘探成果,评估了中国大陆地区九个区域深层地热能开发的难易程度,评价区包括西藏南北地堑系、云南西部火山型地热区、青海东部共和盆地以及东北、华北等。从本文的结果可以看出,我国深层地热能开采的地质条件复杂,开采难度较大。