高温作用下干热岩物理性质实验

为了揭示高温作用下干热岩物理力学性质的变化规律,分析不同温度下干热岩孔隙度与渗透率、导热系数等,通过岩石力学单轴、三轴加载实验,揭示干热岩在高温作用下变形与破坏特征、抗压强度及断裂韧性等力学参数的变化规律。结果表明：温度由常温升至400℃时,干热岩孔隙度增大0.86%,接近常温状态下2.4倍,渗透率增大超140%,导热系数下降超过49%;随温度升高,干热岩塑性逐渐增强而抗压强度降低,超过300℃温度后,抗压强度呈“断崖式”下降,弹性模量较常温状态下降超过10%,泊松比基本呈线性下降;高温热应力促使干热岩内部孔隙结构发育,温度快速升高导致声发射事件不断向应力加载前期移动,断裂韧性逐渐减小,600℃温度时为常温下的22.4%。该结果为干热岩人工换热系统储层改造工程设计提供参考。     

青海干热岩显示及其勘查工作部署

化石燃料的不可再生性和对全球气候环境的潜在威胁,让人们的视线转移到地下热能。本文在阐述地热资源最主要的存在形式"干热岩"概念及其价值的基础上,从高原隆升对青海干热岩形成演化的影响角度,提出青海干热岩存在的可能性及其今后工作思想。     

利津县干热岩开发利用条件探析

干热岩作为一种清洁的新能源,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影响的优势。美国在20世纪70年代即进行了干热岩开发利用研究工作,而干热岩的勘查开发利用在我国尚处于起步阶段,因此对干热岩勘查、开发技术开展研究有着非常现实的意义。该文在简述国内外对干热岩研究现状的基础上,对利津县干热岩的地热地质条件、干热岩的热储特征及开发利用条件进行了分析,计算了资源量,并提出了干热岩开发利用的建议。     

山东省干热岩地热资源潜力估算

干热岩是一种清洁的可再生地热资源,随着干热岩的开发利用技术日趋成熟,显示出了其巨大的利用价值。干热岩地热资源潜力评估是进行开发利用的基础工作。本文是在充分研究山东省地质构造背景的基础上,通过野外勘查取样和搜集整理地热参数数据,根据浅部温度资料向地壳深部推算的方法,估算出山东省不同区域3～10km深度范围的温度。利用体积法估算出了山东省3～10km深处的干热岩地热资源量。结果显示,山东省3～10km深度范围内干热源资源量总计为2.63×10~(23) J,合8.97×10~(12) t标准煤,现阶段可利用干热岩资源量按2%的可开采资源量计算,即合1794.4×10~8t标准煤,大约是全国能源消耗总量的37倍,开发利用潜在价值巨大。     

利津县陈庄地区干热岩地热资源存在可能性分析

干热岩温度一般大于150℃,埋深数千米,内部不存在流体或仅有少量地下流体的高温岩体。干热岩资源分布广泛,资源量巨大,干热岩的热能赋存于各种变质岩或结晶岩类岩体中,较常见的岩石有黑云母片麻岩、花岗岩、花岗闪长岩等。利津县已施工一眼干热岩勘探孔,资料表明,陈庄地区具有干热岩地热资源存在所需的大地构造、岩性及地温梯度,具备干热岩地热资源存在的可能性。     

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,总结归纳了干热岩勘查评价指标,几个重要的指标及其特征如下。第一个指标是岩石圈厚度和莫霍面埋深,岩石圈厚度较小并且莫霍面埋深比较浅,是评价干热岩远景区的一个重要指标。莫霍面埋深较浅指示深部热源（幔源热）更加接近地表,故埋深较浅（较薄的厚度）并具有上隆的特征有利于深部的热量向上传导,为干热岩的孕热环境提供良好的条件。第二个指标是居里等温面,埋深较浅的居里等温面是干热岩远景区一个重要的评价指标。居里等温面是地球内部一个非常特殊的温度（热物质）界面,它不仅能指示地下温度场的分布特征,还可指示地壳深部热能分布特征,对干热岩及地震的成因研究具有十分重要的意义;如果居里面埋深较浅,则热量传导到地表的距离比较短,深部的热流活动更容易向地表传送,不仅是有利的高温干热岩孕热环境,也有利于储存的热能快速向上传导。第三个指标为地温梯度,地温梯度较大是寻找干热岩远景区的一个重要指标;如果一个地区具有较高的地温梯度（≥ 35℃/km）,则随着深度的增加深部的地温增加较快,在相对较浅的地方就可以获得温度较高的岩石体。第四个指标是大地热流,大地热流值较大（≥ 75 mW/m2）就指示地球深部有存在高温岩石体的可能;大地热流是地温场的综合性热参数,能够准确地反映区域内的地温场特征。第五个指标是新构造运动,这也是人们寻找干热岩时容易忽略的一个重要指标。新构造运动包括火山、地震及活动断裂构造等。地震和火山是极具破坏性的自然灾害,两者的发生都表明了地球内部的热能汇聚到一定程度,从而打破了地球内部平衡状态而以地震或火山的形式把热量进行释放的地球系统行为。该指标中,如地震震级大（>3级）、震源深度浅（10~15 km）、频度大,火山活动时间新（活火山、休眠火山、中新世以来的死火山）规模大都说明地球深部存在不稳定的高热状态,易形成干热岩;如果能提前找到该区域的干热岩,可以先取出其中的热,那么地震和火山就有可能不会发生,这样可以达到取热减灾减排的作用。活动的深大断裂即能产生一部分热,也能将深部的热传输到浅部,尤其是活动性强的走滑拉张断裂,其深部具有韧性剪切特征,直接指示了深部的高温体的存在。第六个指标是高温温泉与气田等。温泉、气田的形成通常与深部的热储关系密切,一般认为地下水沿某个通道向下渗透接触到深部高温热储被加热后再沿某一通道流出地表而形成温泉;所以,温泉的出露指示了深部存在高温的岩石体（干热岩）;区域地温场异常明显,地表热泉等高温水热型地热田较密集的区域有望在深部寻找到干热岩,这也是一种就热（水热）找热（干热）的常规方法。作为固体矿产资源的干热岩,其形成具备四个必要条件:源、通、储、盖。第一个条件是要有丰富的动态热源如来源于深部地幔（幔源热）,来源于晚新生代活动的控热构造系统-活动的韧性剪切带,来源于地壳内的低速低阻体（中下地壳热）以及来源于高放射性中新生代花岗岩体（壳源热）。第二个条件是要有优良的导热通道,如壳内15~25 km低速层不仅是热源,同时具有将深部地幔热能向上传导的作用;软流圈地幔上隆时具活动性的深大断裂（深部具韧性特征、浅部具脆性特征）常常具有很好的导热功能;地壳浅表层次的脆性断裂系统往往不是干热岩的热通道,而是水热型地热能的导水、释热构造。第三个条件是要有巨大的储热岩石体,除埋深要适中（3~6 km）并具有较高温度（≥150℃）外,其规模要大（蕴含丰富的热能）,热导率大（>2 W/mK）,裂隙少（不含水或含少量不流动的水）;当然热储层可以是变质岩、岩浆岩,也可以为沉积岩。第四个条件是要有良好的保热盖层,盖层（被子）导热率低（< 2 W/mK）、厚度适中（>1 km）（具有良好的保温效果）,地温梯度高（≥40℃/km）、大地热流值高（≥70 mW/m2）（指示深部存在高温特征）是深部赋存有高温地热资源的必要条件。      

干热岩开发利用潜力简介

一、干热岩基本特征及分布 干热岩是一种没有水或蒸汽的热岩体,主要是各种变质岩或结晶岩类岩体,普遍埋藏于距地表2000m～6000m的深处,其温度范围很广,在150℃～650℃之间。干热岩的热能赋存于岩石中,较常见的岩石有黑云母片麻岩、花岗岩、花岗闪长岩以及花岗岩小丘等。     

我国干热岩资源潜力区深部热结构

干热岩是潜力巨大的可再生能源,通过建立EGS试验场地开展干热岩资源开发示范工程是我国开发深部地热的前沿性、基础性工作。地壳深部温度是干热岩开发选址中首先考虑的因素,在重新编制中国大地热流图、居里面深度图的基础上,建立了东南沿海地区和青藏铁路沿线地区2个典型干热岩资源潜力区三维温度场模型,在不考虑热对流的情况下,模拟结果显示东南沿海4km深处的最高温度能达到165℃,青藏铁路沿线地区4km深处最高温度可达到380℃。同时,对比模拟结果和前人实测数据,分析了2个研究区不同的热成因机制,东南沿海地区以壳源产热为主,漳州地热田放射性集中层厚度10km,幔源热流所占比例为39.6%,青藏铁路沿线地区以幔源传导热为主,羊八井地热田放射性集中层厚度为6km,幔源热流所占比例为53.7%。通过与文献结果对比分析了模拟结果的合理性,模拟结果能够为我国干热岩靶区选址提供参考。      

环境钻探技术的探索与实践

环境钻探是指专门为地球环境研究工作服务的钻探技术手段,它的主要任务是在典型的湖泊相沉积盆地内,采用钻探手段获取完整的、连续的、无污染和无扰动的近似原状岩芯标本.环境钻探工作虽然技术要求很高,施工难度很大,但只要把握关键技术环节,认真处理好各项技术细节,是能够做好这一工作的.本文对环境钻探的技术实践进行了探索,值得借鉴.     

二氧化碳爆破致裂激发干热岩储层作用效果

采用二氧化碳爆破致裂为激发干热岩储层提供了一种新的技术思路和途径。为了探究二氧化碳爆破致裂激发干热岩储层的作用效果,开展了二氧化碳爆破致裂干热岩储层作用范围的数值模拟研究。考虑实际开采过程中钻井液对井壁附近干热岩储层的降温影响,采用以温差为变量的拟合函数设置损伤区储层材料参数,用洗井后井壁附近储层温度分布函数设置损伤区储层温度场,并借助炸药爆破的相关理论、公式设置爆破荷载,结合COMSOL软件模拟了二氧化碳爆破致裂激发干热岩储层的过程。结果表明,二氧化碳爆破致裂干热岩过程中存在多次应力集中作用,且在炮孔附近压应力集中造成压碎区,压碎区外拉应力作用形成裂隙区;储层的初始温度以及定压片厚度都会影响二氧化碳爆破致裂激发干热岩储层的作用效果,其中初始温度对爆破压碎区范围影响较大,对裂隙区范围影响较小,定压片厚度改变对压碎区范围影响较小,主要影响爆破裂隙区的分布。本研究成果可为干热岩地热能后续的开采利用提供理论支持和参考。     

文登地区浅部干热岩地热资源的赋存条件分析

文登地区的5处天然温泉,多分布于河套边沿,水源足,水质优,水温高,证明该地区存在多处地温梯度异常。分析认为该地温梯度异常与太平洋板块边沿俯冲带、苏鲁超高压变质带放射性元素生热异常、深大断裂带的导热作用有关。根据各种岩性的导热性分析,认为含石英岩脉的花岗岩、花岗片麻岩或片麻岩为有利于干热岩资源开发利用的最优目的层。建议在5处天然温泉区域内,利用物探、钻探等勘查手段相结合,查明深大断裂带,调查地温梯度异常区,寻找浅部干热岩地热资源赋存区。     

贵州思南温泉的成因分析

通过地质分析,借助可控源音频大地电磁测深物探手段,认为思南温泉补给源来自其西部沙沟向斜核部热水沿樱桃断裂带上升,并在鹦鹉溪背斜核部岩体破碎带排泄出地表。通过对贵州思南温泉水样的水质分析,采用地球化学温标法研究了思南温泉的热储温度为53℃,并研究得出热水循环深度为1500m。     

“汽油桶筏”在水上钻探中的应用

介绍了岩土工程勘察水上钻探施工平台——"汽油桶筏"的结构、应用原理、特点、适用范围以及在搭建和施工过程中需注意的问题。另外,通过2个钻探施工实例的对比,看出"汽油桶筏"产生良好的经济和社会效益。在理论上证明了"汽油桶筏"的可行性、安全性、实用性和灵活性。笔者认为"汽油桶筏"对于水上钻探项目,简单方便、可操作性强、实用性高,值得推广。     

波阻抗约束反演技术探测煤厚方法初探

现代化矿井生产技术日新月异,尤其对煤层厚度的探明程度要求越来越高。综合利用地质钻探和测井等资料,与地震资料有机结合而产生的具有高分辨率的新方法,发挥了钻探、测井和地震勘探技术各自的优势,实现了不同技术之间取长补短并提取地震属性参数,通过波阻抗约束反演可获得煤层厚度参数,达到对煤层厚度进行预测的目的。     

矿业权实地核查关键技术探析

矿业权实地核查是国土资源大调查中的一项重要工作,是国家加强矿政管理的重要举措,其成果是合理设置矿业权、保障矿产资源勘查开发秩序的重要依据.该文结合山东省矿业权实地核查工作经验,对影响核查成果质量及工作效率的测量技术、数据转换、数据库建设等关键技术进行了探讨,对今后矿业权实地核查工作具有指导意义.     

荣成海流能电站海上钻探技术研究

根据洛庄汉墓封土堆土壤汞含量异常值特征,推测主墓室的位置有3处,2处分布在洛庄汉墓封土堆南北中心线偏东部位,另一处分布在封土堆南北向中心线的西部。高精度磁测推测封土堆西部呈东西方向展布的M1(D1)异常为古墓通道,往东呈南北向展布的M2(D2),M3(D3),M4,M5异常为主墓室。土壤汞含量测量与高精度磁测2种方法推测的主墓室位置及范围基本吻合。该次调查为下一步洛庄汉墓主墓室的发掘提供了翔实的地质依据。     

实景三维山东建设关键技术研究

“实景三维”是现实世界的数字孪生,具有实体化、三维化、语义化、结构化、全空间和人机兼容理解的特点。当前山东省在大力推进实景三维山东建设,目的是打造“数字山东”统一的空间底版和数字基底。本文研究提出了省级实景三维建设的技术路线和需突破的关键技术,总结了实景三维山东的典型特点,可为其他省份开展全省域实景三维建设提供借鉴。