东南沿海干热岩资源成因模式探讨及勘查进展

干热岩是一种重要的地热资源,绝大部分以开采地壳中生代以来中酸性侵入岩体中所蕴含的热量为主。东南沿海地区是中国最主要的高放射性花岗岩分布区,发育大面积的中生代酸性花岗岩体,是寻找干热岩的良好靶区。通过研究东南沿海大地构造背景、区域大地热流分布、地壳厚度、居里面埋深及新构造等条件,分析了东南沿海干热岩资源的赋存背景,对福建地区是否存在干热岩进行了探讨,并通过控热构造分析提出了东南沿海干热岩资源的成因模式,初步建立了东南沿海干热岩成藏的三元聚热模型,总结了漳州、惠州等地区的干热岩资源靶区勘查进展,相关研究为今后中国东南沿海地区干热岩勘查评价提供了基础。     

“双碳”背景下我国干热岩资源勘查技术现状及展望

干热岩资源作为地热资源的重要赋存形式,属于新兴地热能源,因其能量巨大、分布广泛、清洁低碳、热能稳定持续的优点被看作是极具开发前景的战略性接替能源。在“双碳”背景下,开发干热岩地热能在调整能源结构、完善清洁能源供给体系和推进生态文明建设方面具有重大现实及战略意义,干热岩资源勘查是其开发利用深度与广度的前提和基础。在论述我国干热岩资源分布概况和现有开展的勘探工程成果的基础上,阐述了目前常用于干热岩资源勘查的遥感、地球物理、地球化学技术的机理、研究进展及优缺点,单一勘查技术均有一定的局限性和适用性,提出了今后应从加强地热勘查技术综合应用、新勘查技术开发研究、高精度探测设备研制等方面开展攻关研究,从而提升干热岩资源勘查与评价程度和精度,以期对我国未来干热岩资源勘查及开发利用提供技术参考和借鉴,为促进我国节能减排、能源结构调整以及缓解能源资源压力提供支撑。     

中国陆区干热岩勘探靶区优选：来自国内外干热岩系统成因机制的启示

干热岩是指地下高温但由于低孔隙度和渗透率而缺少流体的岩石（体）,储存于干热岩中的热量需要通过人工压裂形成增强地热系统（EGS）才能得以开采,赋存于干热岩中在当前技术经济条件下可以开采的地热能被称为干热岩型地热资源,它是人类未来的重要替代新能源之一.干热岩的研究始于20世纪70年代,经过近50年的不断发展,干热岩在理论和实践两方面都有了长足发展,美国、日本、法国、德国、澳大利亚等发达国家相继投入巨资进行干热岩勘查、评价和开发实验,并且初步形成了商业开发的成功范例.实践表明,干热岩地热资源是深层地热能的一部分,往往与高温水热系统共热源且存在共生关系,但其地质条件复杂,开采难度较大,应倡导“深层地热能”和“广义EGS”概念,即按照EGS技术着眼深层水热型和干热岩型地热能整体开发.为了克服诱发地震等环境安全问题,干热岩压裂造储技术研发方向正在从“刚性造储”向“柔性造储”发展.近几年来,我国分别在青海、西藏、四川、福建、广东、湖南、黑龙江、海南等高热流区域进行了干热岩地质勘查,并在青海共和、山东利津、广东惠州、四川康定、冀东马头营和琼北等地相继开展了干热岩初步钻探,但仅在青海共和的干热岩勘探与开...     

我国陆区干热岩资源潜力估算

干热岩是一种清洁的可再生地热资源,在过去40年里,干热岩的利用技术日趋成熟,显现出了巨大的利用价值.我国陆区面积广阔且地处三大板块交界处,具有良好的干热岩赋存背景.本文在对我国陆区大地热流、不同深度岩石热导率、岩石生热率以及放射性元素集中层的厚度分析的基础上,利用根据浅部测温资料向地壳深部外推的方法,对我国陆区不同深度温度进行了估算,在此基础上利用体积法对我国陆区3.0~10.0 km 深处的干热岩资源量进行了估算,结果显示,我国大陆3.0~10.0 km 深处干热岩资源总计为2.5×1025 J,相当于860万亿吨标准煤,按2%的可开采资源量计算,相当于我国目前能源消耗总量的5200倍,其中,位于深度3.5~7.5 km之间,温度介于150℃到250℃的干热岩储量巨大,约为6.3×106 EJ,按2%的可开采储量计算,也将获得126000 EJ的热能,相当于2010年我国能源消费总量的1320倍,开发利用前景巨大.     

我国干热岩勘查的有关技术问题

干热岩作为一种可再生的新型能源,具有热能大、分布广、开发利用对环境影响小、不受季节等自然条件的影响等优势。而干热岩的勘查开发利用在我国还基本属于空白,因此对干热岩勘查关键技术开展研究有着非常现实的意义。在简述国内外对干热岩勘查开发利用研究现状的基础上,分析了干热岩开发利用的技术关键,并提出了主要的研究内容和需要做的工作。     

干热岩勘查评价指标与形成条件

干热岩具有利用率高、无污染、储量巨大、分布较广、持续稳定、安全性好等特点,被全球公认为在21世纪能够取代化石能源的一种最优质的、可再生的新型清洁能源.目前对于干热岩的成因机理还没有定论,而对于干热岩的勘探寻找、远景区的圈定以及资源评价也有不同的观点,为了有利于干热岩勘探开发,本文在综述前人研究工作基础上,总结归纳了干热...     

河北省乐亭县马头营区干热岩资源孔位选址及开发前景分析

干热岩作为重要资源的组成部分,以其清洁、稳定、可再生的资源优势及巨大的高温发电潜力,越来越受到关注。我国干热岩研究尚处于起步阶段。在分析研究国内外干热岩开发利用工程的基础上,初步建立了干热岩区块评价指标,分析了马头营区干热岩开发潜力。以马头营凸起区干热岩科学钻探为例,从热、储、盖等方面分析了区内干热岩钻探选址的原则,建立了孔位地区干热岩系统概念模型。     

河南省干热岩赋存地质环境及找矿方向

干热岩是战略性清洁能源,属于固体矿产范畴,其赋存条件受控于地质环境影响。在河南省干热岩资源调查项目基础上,结合国内外干热岩成藏特征和钻探成果综合研究分析认为：干热岩热源主要以侵入岩体热传导和地幔热传导(深部隐伏断裂对流热传导)2种模式;其成藏环境必须具备巨大稳定高导热性岩体、巨厚稳定低导热性上覆盖层和深部热源3个基本条件。针对目前干热岩资源找矿理论和钻探存在问题,提出了初步找矿方向和建议,明确了加大钻探技术和工艺研发的重大意义。     

河北柏乡县王家庄一带干热岩资源赋存分布特征及开发利用前景

河北省柏乡县王家庄一带因受深部地壳结构和区域大地构造控制,其地温场分布呈现高温异常的特征,具备良好的干热岩赋存背景.本文通过对河北省柏乡县王家庄一带的大地热流值、莫霍面埋深、重力场特征、居里等温面深度等方面进行综合分析,总结了区内干热岩形成的地热地质特征.随后从热储、热源、盖层及地温梯度四个方面阐述区内干热岩地热资源的...     

干热岩用耐高温钻井液关键技术及进展

干热岩（HDR）是一种可再生绿色清洁能源,其勘探开发具有埋藏深,地层破碎,压力异常,井温梯度高,孔底温度高（通常大于200 ℃）等特点,在钻井过程中易出现钻井液漏失量大,孔壁失稳掉块卡钻等问题。本文通过分析干热岩耐高温钻井液关键技术难点：处理剂及体系抗温问题、起泡问题、漏失、井壁失稳等问题。同时通过对国内外目前干热岩用耐高温钻井液体系进展及应用情况介绍,开展干热岩钻探耐高温钻井液技术发展方向研究,以期对推动我国干热岩资源勘探开发提供有效的技术支撑。     

中国大陆干热岩地热资源潜力评估

内蒙古中部地区处于板块结合部位,经历了多期构造活动和岩浆活动,浅层水热型地热资源丰富,但对其深部干热岩地热资源仍缺少深入研究。基于区域地质与构造背景、大地电磁探测结果与地热异常显示,系统探讨内蒙古中部地区干热岩地热资源成因机制与地球动力学过程,建立干热岩成因模式。研究表明：内蒙古中部地区深层干热岩型地热资源的热源主要为深部局部熔融体和残余高温岩浆囊,热流通道包括板块缝合带、区域深大断裂带及其交汇部位、次级断裂及塑性流变韧性剪切带等壳内薄弱层;干热岩储层主要为新生代基性侵入岩,即辉绿岩和辉长岩体,被高温岩浆和侵入体加热的花岗岩类也可作为研究区潜在干热岩储层;干热岩区域性盖层为白垩系、新近系和第四系沉积地层。西伯利亚板块与华北克拉通板块之间的大陆碰撞、拼合,形成易于破坏的碰撞带,晚中生代−新生代以来的古太平洋板块对华北板块的西向俯冲作用,导致岩石圈底部熔融,岩石圈伸展、减薄,地幔软流圈热物质上涌,并伴随强烈的新生代断裂与断陷活动,共同导致晚中生代−新生代岩浆、火山活动强烈。内蒙古中部地区存在3种聚热模式：Ⅰ. 新生代辉绿岩、辉长岩储层高温干热岩系统,为研究区优势干热岩储层;Ⅱ. 新生代以前花岗岩储层中高温干热岩系统,为潜力干热岩储层;Ⅲ. 浅部碎屑岩、花岗岩或变质岩储层水热系统,为浅层水热型优势储层。内蒙古中部地区浅部高温水热型地热系统与深部干热岩地热系统存在同源共生关系,浅层高温异常区的圈定对于深部干热岩的发现具有重要的指示意义。

     

Distribution characteristics,exploration and development,geological theories research progress and exploration directions of shale gas in China

The shale gas resources in China have great potential and the geological resources of shale gas is over 100×10¹²m³,which includes about 20×10¹²m³ of recoverable resources.Organic-rich shales can be divided into three types according to their sedimentary environments,namely marine,marine-continental transitional,and continental shales,which are distributed in 13 stratigraphic systems from the Mesoproterozoic to the Cenozoic.The Sichuan Basin and its surrounding areas have the highest geological resources of shale gas,and the commercial development of shale gas has been achieved in the Upper Ordovician Wufeng Formation-Lower Silurian Longmaxi Formation in these areas,with a shale gas production of up to 20×10⁹m³ in 2020.China has seen rapid shale gas exploration and development over the last five years,successively achieving breakthroughs and important findings in many areas and strata.The details are as follows.(1)Large-scale development of middle-shallow shale gas(burial depth:less than 3500 m)has been realized,with the productivity having rapidly increased;(2)breakthroughs have been constantly made in the development of deep shale gas(burial depth:3500-4500 m),and the ultradeep shale gas(burial depth:greater than 4500 m)is under testing;(3)breakthroughs have been made in the development of normal-pressure shale gas,and the assessment of the shale gas in complex tectonic areas is being accelerated;(4)shale gas has been frequently discovered in new areas and new strata,exhibiting a great prospect.Based on the exploration and development practice,three aspects of consensus have been gradually reached on the research progress in the geological theories of shale gas achieved in China.(1)in terms of deep-water fine-grained sediments,organic-rich shales are the base for the formation of shale gas;(2)in terms of high-quality reservoirs,the development of micro-nano organic matter-hosted pores serves as the core of shale gas accumulation;(3)in terms of preservation conditions,weak structural transformation,a moderate degree of thermal evolution,and a high pressure coefficient are the key to shale gas enrichment.As a type of important low-carbon fossil energy,shale gas will play an increasingly important role in achieving the strategic goals of peak carbon dioxide emissions and carbon neutrality.Based on the in-depth study of shale gas geological conditions and current exploration progress,three important directions for shale gas exploration in China in the next five years are put forward.     

铝土矿分布特点、主要类型与勘查开发现状

铝土矿是金属铝的主要来源,近年来,随着经济社会快速发展和城镇化逐步推进,中国铝需求量逐年走高.文章简要概括了铝土矿的分布特点、主要类型及主要资源国的铝土矿分布情况,着重介绍了最近几年铝土矿勘查开发的新进展,以深化对铝土矿空间分布、地质特征的认识,把握铝土矿的勘查开发趋势.根据矿石成因,铝土矿主要分为红土型和岩溶型两类,...     

大同地区干热岩勘查高温高压自喷井综合治理工艺

在大同天镇干热岩勘查项目中,当钻进至1622 m时,井内突然涌出大量高温高压气水混合物,这在干热岩钻井工作中极其罕见。针对这一中东部地区深部地热资源的重大发现,山西地勘局组织专家分析研究井口涌出情况,通过反复实践,利用方箱开合闸板实现引流,并进一步运用“下钻—注浆—降温—减压—压井—安装采油树”综合治理工艺,成功地完成了这眼地热井的保井发电试验任务。本文分析了自喷井形成原因,系统地总结了整个治理工艺过程,为今后同类型地热资源勘查钻探工作提供宝贵的经验和技术支撑。     

利津干热岩型地热资源调查评价关键技术研究

干热岩型地热资源是储量大、用途广的新型、可再生绿色能源,对其进行调查评价意义重大。本次从区域干热岩靶区选址、物探、钻探、岩芯取样测试、综合测井、抽注水试验、目的层压裂、热储评价等方面,系统地总结分析了干热岩型地热资源调查评价中涉及的关键技术。同时以利津干热岩GRY1孔进行说明,结果表明:虽然其天然裂隙率及渗透性较差,但经水力压裂后其渗透系数有大幅提高,压裂模式属于人工高压+天然裂隙复合压裂模式,在可控的孔口压力下能获得较大的注入水量,有利于干热岩资源的开发利用;干热岩做压裂试验时应选取天然裂隙发育段作为压裂试验的目的层,陈庄潜凸起区内埋深5000m范围内干热岩蕴藏的热资源量为2.654×10²⁰J,折合标准煤90.21亿t;可利用资源量为5.29×10¹⁸J,折合标准煤1.804亿t。该研究对干热岩勘查开发工程场地选址、调查评价等方面具有一定指导意义。     

Prediction of rock alteration patterns: A potential tool in mineral exploration

Hydrothermal alteration of a quartz‐K‐feldspar rock is simulated numerically by coupling fluid flow and chemical reactions. Introduction of CO₂ gas generates an acidic fluid and produces secondary quartz, muscovite and/or pyrophyllite at constant temperature and pressure of 300°C and 200 MPa. The precipitation and/or dissolution of the secondary minerals is controlled by either mass‐action relations or rate laws. In our simulations the mass of the primary elements are conserved and the mass‐balance equations are solved sequentially using an implicit scheme in a finite‐element code. The pore‐fluid velocity is assumed to be constant. The change of rock volume due to the dissolution or precipitation of the minerals, which is directly related to their molar volume, is taken into account. Feedback into the rock porosity and the reaction rates is included in the model. The model produces zones of pyrophyllite quartz and muscovite due to the dissolution of K‐feldspar. Our model simulates, in a simplified way, the acid‐induced alteration assemblages observed in various guises in many significant mineral deposits. The particular aluminosilicate minerals produced in these experiments are associated with the gold deposits of the Witwatersrand Basin.     

中国锂矿十年来勘查实践和理论研究的十个方面新进展新趋势

中国锂矿资源丰富,其中盐湖锂矿虽然储量巨大,但开发利用技术尚待发展,目前开发的主要是硬岩型锂矿。硬岩型锂矿以伟晶岩型为主,集中分布在新疆和四川等地;成矿时代以中生代最为重要;成矿背景以强烈造山运动之后相对稳定的构造环境最为有利。经过十年来的勘查实践与理论研究,中国锂矿的类型已不再单一,卤水型从地表卤水扩展到浅部卤水与深部卤水并重,硬岩型从花岗伟晶岩型一枝独秀到蚀变花岗岩型、伟晶岩型、角砾岩筒型、沉积型等多种类型并重;成矿时代从中新生代拓展到古生代等多个期次;成矿区带从12个增加到16个,并在川西的甲基卡、可尔因及新疆的大红柳滩、砂锂沟等地探获了一批新的矿产地,新的资源格局正在形成;找矿方法与勘查技术也从单一的地表踏勘填图发展到遥感定区（远景区）—地质定型（类型）—化探定性（矿种）—物探定位（孔位）—钻探定量（资源量）及生物找矿、深穿透深部探矿等新技术新方法成体系化的新时代。鉴于战略性新兴产业快速发展对于锂资源的刚性需求,建议加强对以锂云母为主要工业矿物的新类型锂资源及以含锂黏土为主的沉积型锂资源的调查研究与开发利用;除了中生代之外,加强对古生代乃至前寒武纪锂矿的研究与找矿;加强阿尔金、喜马拉雅、冈底斯、大兴安岭西坡等新的锂矿成矿区带的勘查力度;加强对市场经济条件下锂资源动态管理的新机制研究;加强对锂同位素作为可控核聚变原材料的超前研究与资源储备,为开发高端矿业作出示范和引领。     

黑龙江多宝山成矿区找矿新进展及其地质意义

近年来,多宝山成矿区先后发现了小泥鳅河金矿、三道湾子金矿、争光金锌矿、铜山金矿、上马厂金矿、小新屯金矿点等一大批金银钼锑资源潜力很大的化探异常。依据这些新的矿产勘查和区域地质调查新成果,总结了多宝山成矿区近年来取得的新近展及其地质意义。目的是为多宝山地区的整装勘查与资源潜力预测提供参考依据。     

黑龙江多宝山成矿区找矿新进展及其地质意义

近年来,多宝山成矿区先后发现了小泥鳅河金矿、三道湾子金矿、争光金锌矿、铜山金矿、上马厂金矿、小新屯金矿点等一大批金银钼锑资源潜力很大的化探异常。依据这些新的矿产勘查和区域地质调查新成果,总结了多宝山成矿区近年来取得的新近展及其地质意义。目的是为多宝山地区的整装勘查与资源潜力预测提供参考依据。