浅层地热的开发与成井工艺

本文从啮合原理的角度，以循环球式转向器变速比齿扇的加工问题进行了研究，系统分析了变速比传动时的啮合红、啮合面、齿扇齿形与齿廓面等，并对普遍存在的啮合及加工中的干涉问题进行了重点讨论，提出了变速比齿扇的展成加工原理，开发了展成加工装置。     

地热系统中矿物-流体化学平衡的计算

在热勘探过程中 ,建立在水 -岩平衡基础上的地热温标方法 ,常被用来评价地下热储温度。本文采用多矿物平衡图解法和Na -K -Mg三角图解法 ,研究西藏高温及江西中低温地热流体的平衡状态 ,从而为地热温标的选择提供了理论依据。     

地埋管换热器钻孔长度计算方法研究

地埋管换热器钻孔长度计算是土壤源热泵系统设计的核心。为规范地埋管换热器钻孔长度计算,从《地源热泵系统工程技术规范》基本要求出发,以合肥市某土壤源热泵工程为例,进行了地埋管换热器钻孔长度计算和校核模拟计算。研究表明,热干扰对地埋管换热器钻孔长度有较大的影响,不考虑热干扰影响的钻孔长度计算结果偏小;由于热堆积的影响,地埋管换热器流体平均出口温度呈现逐年上升趋势。校核模拟计算结果表明地埋管换热器钻孔计算长度能够满足规范的要求。     

MODFLOW在天津滨海新区地热流体数值模拟中的应用

为了合理开发利用地热资源,本文以天津滨海新区桥沽-看财庄新近系明化镇组地热流体为例,应用Visual MODFLOW软件对明化镇组地热流体进行数值模拟。对模型的识别与检验表明,所建模型能够较好的反映明化镇组地热流体的地下水位动态特征。计算得出明化镇组100年水位接近150 m的地热流体可采资源量为10.7×106m3/a。通过预测按设计开采量进行开采后明化镇组地热流体地下水位的变化趋势,每天新增1000 m3开采量是可行的。     

浅层地下水系统氟地球化学行为的数值模拟

本文以重要的命必需元素氟为研究对象，选择地方性氟病比较严重，浅层高氟地下水形成分布在我国北方地区具有代表性的河北邢台山前平原为典型研究区，在大量野外工作和模拟实验研究基础上，应用国外近十几年发展起来的地下水地球化学定量研究方法－地下水地球化学模拟，以及多反应组分系统水动力弥散运移与化学反应耦合模型的理论和方法，对浅层地下水系统氟的地球化学行为进行数值模拟，定量研究了大气降水入渗条件，水－非饮和带非     

内蒙古平庄盆地地热系统地热流体流动模型及勘查靶区预测

通过对平庄盆地地热地质、热源、水源、封阻、盖层、地温等条件分析,建立了该区地热流体流动模型.研究表明:在地形高差的作用下,大气降水顺着盆地西北部山区的裂隙网络渗透到地下深处,被区域大地热流以及作为附加热源的玄武岩以热传导方式加热.在热水变热密度变小的情况下,沿NNE向和近E-W向两组断裂交汇处的通道上涌,在浅部与第四系砂砾岩裂隙含水层发生冷水混合作用,形成了中低温裂隙水.根据与宁城地热田相同的地热成矿条件,在盆地西部确定了娄子店地热勘查靶区.     

中深层地热能同轴套管换热器储能发电系统热力学性能分析

地热能是一种极具潜力的可再生能源,已引起广泛关注。在深部地热储层中,人工改造后形成的复杂裂缝网络为热提取提供了重要通道,裂缝空间分布将会直接影响热提取率。为探究裂缝不同空间分布对采热性能的影响,以幂律分布的裂缝网络为基础,采用TOUGH2MP-FLAC^3D框架下建立的THM耦合模型,系统研究不同裂缝长度指数(a)、密度(β)的裂缝网络对新型增强型地热系统(CO₂-EGS)采热性能的影响。并以热突破时间、EGS寿命、产热率与总产热能以及产热效率5种评价指标对储层热性能进行详细评估。结果表明,在恒速注入的情况下,裂缝长度指数a越大,长裂缝占比越小,注采井之间形成的贯穿裂缝数量越少,裂缝宽度越大,致使生产温度、产热率降低越快,更早达到热突破,从而缩短EGS寿命,降低总产热能。当a相同时,裂缝密度β越大,裂缝数量越多,生产温度与产热率降低越慢,延长热突破时间与EGS寿命,提高产热量。热突破时间最高可增加15.65 a,EGS寿命增加约10 a,总产热能增加约22.77%。而当长度指数a增长时,热突破时间最多缩短了13.1 a,总产热能降低20.8%。因此,长裂缝占比提高和裂缝密度增加有助于提高注采井之间裂缝的连通性,促进流体对流换热,更好地发挥裂缝在热开采中的作用,提高采热量。研究结果为干热岩造缝增渗改造提供一定的理论指导。

     

高温地热流体中硼的地球化学研究进展

硼是高温地热流体中典型的特征元素之一,探讨其物质来源和富集规律,对认识地热系统的形成与演化以及地热资源的合理开发具有重要的指导意义.同时,硼也是一种典型的有害元素,伴随地热流体排放到地表后,会对地热区及周边环境造成严重的负面效应.近年来,在高温地热资源正在被大规模开发利用的背景下,高温地热流中硼的地球化学起源及其环境效应研究已引起国内外相关学者的广泛关注.本文综述了高温地热流体中硼的地球化学特征、物质来源以及环境地质效应,在此基础上总结了后期需要进一步加强的方向,以期为地热资源的合理开采、地热田周边地区的环境保护提供借鉴思路和指导作用.     

一种新的地埋管换热器钻孔长度计算方法

基于叠加原理,提出了一种新的地埋管换热器钻孔长度计算方法,新方法考虑了地埋管换热器各钻孔地下换热热干扰的影响,以流体平均温度的作为计算参考温度。研究结果表明,由于受到热干扰的影响,地埋管换热器钻孔计算长度比不考虑热干扰情形要大;与传统"最不利钻孔法"相比,"流体平均温度法"计算的钻孔长度要小,且钻孔间距越小,钻孔长度相差越大。新方法能降低地埋管地源热泵项目钻孔成本,有助于地埋管地源热泵技术的规模化推广和应用。     

浅层和深层垂直埋管的换热器（低温热源）

作者介绍了浅层和深层垂直埋管换热器的数学模型。根据设计的数学模型可以得出：1）流体流速，2）热源温度，3）根据换热器出口循环水的温度和从地下提取的热能的总量以及地表有效热能的总量，确定某一换热器的几何结构。     

中低温对流型地热系统

中低温对流型地热系统在自然界和我国有着广泛的分布。这类地热系统在阐明地区构造活动性、地热资源形成、分布以及水－岩相互作用和有用元素富集成矿等方面均有着十分重要的意义。文章重点介绍中低温对流型地热系统的特点及其形成模式、在我国的分布，并以漳州地区为例作出实例剖析。     

岩浆热源型地热系统释义

以壳内岩浆囊(熔融体)为主要热源的地热系统是国内外地热界的热点研究对象.然而,当前尚无"岩浆热源型"地热系统的确切定义,对此类地热系统的认识也存在诸多争议.本文讨论了岩浆热源型地热系统的形成与其下熔融体的关系,阐释了"岩浆热源"的形成机制及其对上覆地热系统影响的本质,综述了利用岩浆流体地球化学组成识别其对地热水定量贡献...     

地热系统气-水-岩石体系化学热力学平衡及其模拟计算

结合在冰岛地热田所取得的实际资料,本文讨论了影响地热井中地热流体样品代表性的因素,深入探讨了地热系统中气-液、气-气间的化学热力学平衡过程,认为Fischer-Tropsch反应在冰岛Krafla地热田部分热储(t>240℃)中是能够达到或接近平衡状态的。文中详细阐述了在气-水-岩石体系中对矿物组合和气体浓度关系进行化学热力学模拟计算的方法,提出黄铁矿+磁铁矿+绿帘石+葡萄石同样控制着一些热储(t<220℃,Cl~-<500ppm)中硫化氢的浓度,并对二氧化碳、硫化氢地热温度计作了热力学评价。     

中低温对流型地热系统及其研究方法简介

介绍了中低温对流型地热系统的本质特点及其经典模式,在此基础上介绍了研究该地热系统的地质,地球物理及地球化学方法。     

岩浆热源型地热系统及其水文地球化学判据

在各类地热系统中,岩浆热源型地热系统具有突出的科学研究意义和开发利用价值。自岩浆热源释出的岩浆流体富含多种强酸性气体,有极强的岩石溶蚀能力,是发生于岩浆热源型地热系统内的水文地球化学过程大异于非岩浆热源型地热系统的根本原因。浅埋或深埋岩浆热源型地热区内均普遍发育三种不同类型的地热水:酸性SO₄型、SO₄-Cl型或Cl-SO₄型水,中性Cl-Na型或Cl-HCO₃-Na型水,弱碱性HCO₃-Cl-Na型或HCO₃-Na型水;是否同时出现以上类型地热水也成为以非碳酸盐岩为热储围岩的水热型地热系统是否具有岩浆热源的水文地球化学判据。在中国,藏南-滇西地热带和台湾地热带是岩浆热源型地热系统集中分布的区域;藏南高原的高温水热型地热系统下的岩浆囊可能是地壳增厚过程中发生局部熔融的结果,也可能与印度大陆岩石圈向北消减后在拉萨地体下形成的近东西向地幔楔的上涌有关。     

地热系统的成岩成矿作用

地热作为一种资源已被人们所熟知。但对与地热活动有关的成岩、成矿作用可能较为陌生。近几十年来发展起来的浅成低温热液矿床(尤指那些晚中生代和第三纪至近代火山活动所发生的大规模贵金属富集形成的矿床)的古地热活动成矿理论日益显示出它的重要经济意义,因此,有必要对地热系统成岩、成矿作用加深认识,以利发现更多的与古地热活动有关的矿床。     

二氧化碳羽流地热系统的碳封存经济分析

【研究目的】 二氧化碳羽流地热系统（CPGS）在取热的同时可实现CO₂地质封存，在碳达峰与碳中和背景下，CPGS碳封存的经济性是众多学者关注的要点。【研究方法】 以松辽盆地泉头组为例，采用数值模拟方法对比分析了注入压力、井间距与回注温度对热提取率的影响，在供暖情景下，计算了CPGS供暖效益与碳封存成本，并与常规水热型地热系统供暖效益进行了对比。【研究结果】 受携热介质转变与热突破影响，CPGS开采井温度呈现“降低-稳定-降低”的趋势，其中井间距对开采井温降影响显著，井间距越小开采井温降越明显；热提取率与回注压力呈现正相关性，与回注温度呈现负相关性，井间距对热提取率影响不显著；CPGS与常规水热型地热系统相比，采热量呈现“高-低-高”三个阶段，其中回注压力越小、回注温度与储层温度越接近，实现CPGS较水介质多采热能所需的时间越短。【结论】 仅考虑CO₂价格与取热效益，供暖收益抵消部分碳封存成本后，井间距对CO₂封存单位成本影响最为显著，井间距越小，CO₂封存单位成本降低越迅速，在注采井间距300 m条件下，持续开采30 a后CO₂封存单位成本可降至160元/t。     

基于开挖的增强型地热系统概述

地热能赋存于地球内部岩土体、流体和岩浆体中,是一种永久的、可再生的、储量丰富的清洁能源。地热能的开发,尤其是干热岩的开发利用,有可能成为解决人类未来能源危机的重要途径。目前采用的干热岩开采方法被称为增强型地热系统(EGS)。热储地质环境的复杂性和水力化措施对天然裂隙的依赖性,造成多数的EGS项目存在热储体积和换热面积不足、工质流量小、终端温度低,以及诱发地震风险等局限性,致使干热岩开发始终未能大规模商业化。基于开挖的增强型地热系统(EGS-E)的提出为突破传统EGS的技术弊端和规模局限提供了新思路。文章在其概念模型的基础上,从系统原理、工程构想、技术优势等方面对EGS-E进行了更详尽的阐述。EGS-E采用开挖、爆破、崩落等采矿技术,形成了独特的热储致裂系统和热能交换系统,能够大幅度降低地质环境对热储质量的限制,具备构建定制的热储空间、形成充足的换热面积,维持稳定的工质流量与温度及减少诱发地震风险等优势,为干热岩开发的商业化提供了新的解决方案。     

我国主要水热型地热系统形成机制与成因模式

我国地处环太平洋地热带与地中海-喜马拉雅地热带的交汇部位,且中、新生代沉积盆地发育,地热资源丰富。近年来,我国地热开发利用蓬勃发展,但由于没有进行整体性的地热系统分析,缺乏因地制宜的不同地区地热勘查开发方案,各地地热资源勘查开发工作存在一定的混乱现象。本文从系统论观点出发,提出了我国地热资源"同源共生-壳幔生热-构造聚热"的成因理论,并以我国主要水热型地热系统为例,建立了水热系统分析的系统论观点,将我国主要水热系统划分为沉积盆地古潜山型复合水热系统、沉积盆地深坳陷层控型水热系统、断陷盆地地压型水热系统、陆陆碰撞板缘型水热系统、板缘俯冲带热控构造型水热系统、隆起山地深循环型水热系统以及近代火山型水热系统等七种类型,并系统分析了典型水热系统的运移条件、热源机制,归纳阐述了不同类型的水热系统的成因模式,进一步完善了我国地热资源研究的基础理论和方法,为区域地热资源勘查开发提供了理论依据,对于进一步推进我国地热资源的科学开发利用具有一定的指导意义。