均质地层非稳态热传导特征分析

基于在均质地层场地内进行的热响应试验,此文通过对地埋管热响应试验观测孔不同深度地温数据与稳态温度场理论分析特征对比,从时间和空间两方面总结了非稳态下均质岩体内竖直地埋管周围的热传导特征。分析发现:该次试验竖直地埋管排热过程中周围地层非稳态地温场的分布特征与根据公式求得的均质无限大介质中线热源排热形成的稳态地温场分布在空间分布形态上有一致性;持续排热工况下竖直地埋管的影响半径为一动态数值,与排热持续时间相关性较大。     

地埋管换热影响岩土体传热因素及热影响范围分析

该文介绍了地埋管换热器传热模型,对影响地下岩土体传热的地埋管换热功率、持续时间、热泵机组运行的方式与模式、换热器规格、管外回填材料以及地质-水文地质条件等因素进行了探讨,认为周围岩土体热响应范围大小与换热功率大小和持续时间长短、管外回填材料和周围岩土体导热性能高低呈正相关性,热泵机组间歇运行方式有利于地温场的及时恢复,冬季制热夏季制冷模式能削弱单一负荷聚集产生的热影响程度,同等能条件下双U型De32地埋管较单U型De25地埋管热影响范围要大。由于地埋管换热器吸热或放热不平衡而引起的冷热量累积效应,渗流速度越大,热影响范围则越大。济南东部碎屑岩区某模拟夏季工况试验表明,其他条件相同的前提下,8 k W换热功率持续运行,以换热孔为中心,岩体温度响应速率和影响幅度与径向距离成负相关性,距离越近,响应速率和影响幅度越大,反之就越小;47天后,地埋管换热器热影响范围大于5m。     

泗河冲洪积扇松散岩土体地温场自恢复能力研究

泗河冲洪积扇区域分布厚层松散岩土体,浅层地温能开发利用潜力巨大,查明地温场的温度自恢复能力并分析其影响因素,对地源热泵工程换热器的设计具有重要参考价值。笔者开展了多组现场热响应试验,并采用高精度测温线缆,长期监测地埋管换热器周边不同岩性、不同深度岩土体温度变化情况,以查明其变化规律。研究表明:在同种工况下,砂性土的温度恢复能力要远强于粘性土,地温的恢复主要发生在负荷停止的初期。研究区粘性土温度自恢复能力差,岩土体热物性参数、地下水径流条件、埋管循环水温度、气温及变温带深度是影响地温场恢复能力的因素。     

山东省地温梯度分布特征研究

在充分搜集山东省区域地质、构造地质、地热地质及地热遥感解译资料等基础上,开展了山东省地温场现状调查、1∶50万地热遥感解译和测温工作,根据收集资料程度,提出计算地温梯度的方法,计算了整个研究区地温梯度;评价了各个地热区地温梯度的分布规律,并从大地构造、基岩起伏、岩浆活动、地层岩性、断裂构造、地下水活动等方面分析了影响地温场分布的因素,讨论了浅部地温场与深部构造的关系,总结了研究区各区地温梯度的分布特征。     

基于层次分析法的浅层地温能适宜性研究——以南宁市为例

浅层地温能是一种可再生的新型绿色能源,也是一种特殊的矿产资源,利用前景广阔。文章根据南宁市地形地貌、气候特征、水文地质特征、地温场分布,对南宁市浅层地温能资源赋存状况进行了分析,并运用层次分析法确定了浅层地温能适宜性分区评价体系中的各评价指标的权重。在此基础上,基于GIS平台的空间分析模块进行地下水水源热泵和地埋管土壤源热泵适宜性分区研究。结果显示,地下水式地源热泵适宜区面积为109.8 km2,集中在地下水丰富、回灌能力强的地区;地埋管地源热泵适宜区面积为108.8 km2,分布在施工条件较好,并且岩土综合热传导系数和比热容较大的地区,这些地区地层的换热能力和蓄热能力较强,钻进条件良好,开发利用的经济效益较好。     

沉积盆地热演化史研究方法与叠合盆地热演化史恢复研究进展

沉积盆地构造热事件的研究是盆地热演化史研究的热点及前缘领域。介绍了低温热年代学方法、古温标法及地球动力学模型方法研究中的新进展。叠合盆地构造-热演化史恢复是热演化史研究的前缘领域及难点,低温热年代学测年技术已成为叠合盆地构造-热演化史恢复的重要方法。中国普遍发育叠合盆地,叠合盆地古地温场经历的后期叠加改造普遍存在,叠合盆地的后期盆地对前期盆地的古地温场信息有抹去或掩盖作用。从叠合盆地叠加与改造对古地温场产生影响的角度出发,根据叠合盆地不同演化阶段地温场信息记录、保持及后期叠加改造情况的不同,结合多种古地温研究方法,以正确的地质模型及大量的实际地质资料为约束,提出分演化阶段真实恢复叠合盆地热演化史的新思路及方法。     

地下水源热泵工程取用地下水的合理性分析——以乌鲁木齐市某地源热泵工程为例

文章根据乌鲁木齐市某地源热泵工程项目情况,结合建设场地水文地质条件,分析了为保证供暖(制冷)所需地下水的合理取水量,并对地源热泵工程运行后对地下水水位的影响进行了分析预测,结合对地温场的分析计算成果,认为取用的地下水量和设计利用温差是合理可行的。     

肥城市城市规划区浅层地温能开发利用适宜性评价

在充分收集基础地质、水文地质、地热地质等资料基础上,结合钻探施工、现场热响应试验测试、井温测量、实验室测试等手段,对奥陶纪碳酸盐岩类裂隙岩溶水水位埋深、水温展布进行了测量,确定水位埋深在65～75m,埋深最大者位于白云山公园南、沙窝社区西南一带,埋深达约100m。平面地温最高温分布于研究区西部,西大封—朱庄—金槐—冉庄村一带,温度达到18℃以上。对肥城市城市规划区浅层地温能开发利用进行了适宜性评价,地下水地源热泵适宜中等区位于大面积地区,适宜差区位于泰肥铁路以北、白云山公园、龙山公园、母猪山一带。地埋管地源热泵适宜中等区位于大面积地区,适宜差区位于白云山公园、龙山公园一带的生态保护区。肥城市城市规划区浅层地温能资源丰富、开采条件便利,潜力巨大,具有良好的发展浅层地温能的基础条件。     

低地温断陷构造－热演化过程及其石油地质意义:以珠江口盆地西江主洼为例

断陷盆地热演化史与盆地形成演变过程紧密相关,对成烃、成储、成藏等都有重要影响。通过构造演化分析及古地温恢复,结合研究区地质、地震资料,系统研究了该区构造－热演化过程,并明确了其石油 地 质 意 义。研 究 结 果 表 明:地温梯度相对较低的西江主洼,经历了多期的增温和降温过程,具体为缓慢增温、快速增温、地温反转、加速降温与持续降温５个阶段,且分别与盆地的初始断陷期、强烈断陷期、断坳转换期、坳陷沉降期及断块升降期各构造演化阶段相对应,古地温变化受控于构造演化。受构造－热演化过程影响,前期增温阶段有助于烃源岩快速演化,并奠定了晚期成熟的基础;后期降温过程使得低地温断陷生、排烃期相对变晚,生油窗持续时间更长;长期的低地温梯度背景,促使成岩演化趋缓,优质储层发育范围更深、更广;低地温断陷中温度增压作用不明显,导致成藏动力相对较弱,油气大多优先在近源圈闭内聚集成藏。      

光纤测温技术在地温场监测中的应用

换热功率计算通常采取热响应试验的方式,仅仅通过热响应试验方式无法直观反映地下不同介质换热性能的差异,光纤测温系统恰恰能弥补这种不足。光纤测温监测与热响应试验相结合这种新技术的应用,在黄泛平原尚属首次,论文通过热响应试验期间的光时域光纤监测,取得了翔实数据的基础上,对比分析了不同岩土层介质的换热性能,采取了光纤地温测量这种新型监测手段,对换热试验前及试验期间地温场变化进行了监测,对合理利用浅层地温能这种新能源提供了参数支持。     

豫东地区地温场特征的探讨

根据河南省东部(开封坳陷、鹿邑、沈丘、舞阳等凹陷)地区40余口井的地温资料,勾绘出该区300m深等温线图,对隆坳交界地区地温场的特征及其成因进行了分析和探讨,指出了地温梯度的变化为由东向西地温逐渐递增,而南北两侧地温梯度逐渐递减。地温等值线相对高的地温区与相对低的地温区,在经向和纬向上呈密集带相间排列,地温异常的展布方向、分布范围明显受区域构造与基岩起伏的控制,并与深大断裂密切相关。从南往北,据推测还存在8条北北东、东西(或北西西)向相对高的地温带。     

松辽盆地地壳热结构与深部热源条件

松辽盆地是中国中低温地热能的重点地热资源区。利用最新地震成像资料,结合重、磁、地热观测数据及盆地构造演化与地幔热流关系,计算分析了松辽盆地深、浅地层热量配分比例,莫霍面与居里面深度,盆地生热率结构。结果表明：(1)松辽盆地浅部地壳的地温场以传导传热为主;(2)盆地中心莫霍面上隆,但上地幔热流处于衰减回落状态,上地幔供热不足导致莫霍面温度相对周缘要低;(3)盆地中心居里面较深,与上地幔热松弛相关;居里面之上,受花岗岩较高放射性生热率影响,地温梯度较高;居里面之下,受地幔热流衰减回落影响,地温梯度下降。综上所述,中央坳陷区上地幔处于热流衰减的热松弛阶段,其对地表热流贡献小于上地壳放射性生热对地表热流的贡献,松辽盆地中部地表热异常成因主要是地壳上部的花岗岩放射性生热。     

沂源县南麻-悦庄盆地地热资源成因及开发利用前景分析

地热资源作为一种绿色、可持续利用的矿产资源备受关注。沂源县位于鲁中低山丘陵区,基岩大面积出露,大部分地区缺少地热形成的保温盖层,南麻悦庄盆地为中、新生代沉降盆地,是沂源县地热形成最为有利的区域。在分析南麻悦庄盆地地热地质钻探、岩屑编录、产能测试、水质化验,以及浅层地温孔测温等成果及数据资料的基础上,对盆地构造及地层发育特征、水文地质、地热地质、地温场特征等进行深入综合研究;发现寒武奥陶纪碳酸盐岩裂隙岩溶热储是盆地内主要热储层,推测在盆地东北部热储层温度最高可达60℃,盖层为其上的石炭纪、侏罗纪、白垩纪、古近纪和第四纪地层,盆地沉降中心发育厚度超过900m,保温效果好,地热水来自盆地南部大气降水入渗后径流补给,热源以深部热流为主,断裂构造沟通深部热流也是盆地内热储层的增温热源之一,地热水中偏硅酸、碘化物含量达到医疗热矿水浓度。构造附近或交会处浅层地温明显升高的区域为进一步地热勘查的靶区,开发利用建议以地热为主题打造康养、旅游特色文化村（镇）。     

平果4.5级地震前MODIS卫星热红外异常分析

收集2012-12～2013-03 广西平果Ms4.5地震震区连续的MODIS/Terra卫星遥感热红外资料,经去云等数据处理,选取观测质量最佳的北京时间凌晨5：00～7:00之间的热红外数据进行地表温度反演,分析地震前、后地表温度异常时间演化过程及其异常空间分布与活动断裂的关系,并讨论了震区地形地貌、季节性气候等非构造因子对地温异常的影响。结果表明：1）在平果Ms4.5地震发生前2个月震中附近出现热红外异常增温现象,异常增温与发震时间有一定对应性。显著增温主要表现在震前半个月左右,震前7 d异常增温幅度达到峰值,震后温度逐步降低。2）与地形地貌、季节性气候等非构造因子相关分析表明,平果Ms4.5地震反映出震前构造“增温”信息。3）异常升温由震中沿北西向发育,与此次平果地震北西向发震构造较为一致。充分考虑地形地貌、季节性气候等非构造因素对异常升温的影响,认为此次平果Ms4.5地震前热红外升温可能为震前短临异常现象。 
〖HT5”H〗关键词〖HT5”K〗： 平果Ms4.5地震| 地表温度| 地形地貌| 季节变化| 前兆异常     

海拉尔盆地古地温研究

海拉尔盆地作为大庆油田外围最有潜力的油气盆地之一,其古地温梯度以及古地温与油气的关系尚未进行系统研究。
根据磷灰石裂变径迹法求取的古地温梯度为3.44~4.20℃/hm。其中乌尔逊凹陷古地温梯度与现今地温梯度接近,贝尔凹陷和
呼和湖凹陷恢复的古地温梯度值高于现今地温梯度值。热史模拟表明海拉尔盆地最高古地温是在伊敏组沉积晚期90Ma达到。
一类凹陷如乌尔逊凹陷属于持续埋藏型凹陷,中生代以来是一升温过程,在凹陷的中心部位现今地温是地层经历的最高地温,烃
源岩热演化程度受现今地温场控制,现今持续生烃。另一类凹陷如贝尔凹陷和呼和湖凹陷,属于抬升剥蚀型凹陷,伊敏组沉积之
后是一个降温过程,现今地温小于古地温,烃源岩热演化程度受古地温场控制。古地温演化史结合伊利石测年结果表明,伊敏组
沉积晚期是海拉尔盆地一次非常重要的油气成藏期;古近纪以来为第二次成藏阶段,主要为早期形成油气藏的重新调整和二次生
成的油气继续注入成藏。      

山东省惠民县八里庄地热田特征及开发利用探讨

在阐述惠民县八里庄地区地热田地质条件,热储层、热储盖层特征、地温场及地热流体化学特征的基础上,对地热田流体质量、地热资源量进行了初步评价,并对地热田的合理开发利用提出了科学的单井保护半径和布设井的数量。     

雄安新区高阳地热田东北部深部古潜山聚热机制

为查明雄安新区深部碳酸盐岩热储的赋存特征与聚热机制,中国地质调查局近两年组织实施的雄安新区地热清洁能源调查评价工作,综合地温场背景、深部地质结构、凹凸相间构造格局、深浅断裂系统控热导热、地球物理场特征、区域水动力场、水化学场与温度场的多场耦合指示等综合探测手段,分析总结了高阳地热田东北部深部古潜山地热资源的最新勘查成果,阐述了雄安新区深部高温古潜山热田的聚热机制:①受太平洋板块向西俯冲影响,华北克拉通东部破坏明显,岩石圈、地壳厚度大嵋减薄,有利于幔源热向浅部的传导;②区域马西断层等深大走滑断裂切穿了岩石圈,有利于深部的幔源热物质和深部岩浆上侵入地壳;③热流由低热导率的凹陷区向高热导率的凸起区聚集,地下水沿断裂的深循环对流加热,区域岩溶地下水的汇流区等也有一定的聚热效应。在雄安新区深部碳酸盐岩热储聚热机制理论指导下,在高阳地热田东北部古潜山布设施工了两眼高温、高产地热井,井口水温分别达到109.2℃,123.4℃,揭示验证了雄安新区深部存在地热开发的第二空间——蓟县系碳酸盐岩热储,深部碳酸盐岩地热水温度高、流量大、开发潜力巨大。研究成果对雄安新区乃至华北盆地高温、高产地热井位的布设与深部碳酸盐岩热储开发利用的科学部署具有很好的示范与指导意义。      

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。      

淄博张店地区地热资源形成条件研究

通过对淄博张店地区地热资源形成的水文地质条件、热储层特征及地温场特征等分析研究,并对张店地热田形成模式进行了探讨,建立了张店地热田热储概念模型,阐明了张店地热田形成的机理。对确定该地区地热田的边界范围、热储概念,以及地热资源的开发利用和地热田远景规划都具有重要的意义。     

南宁市浅层地温场特征及影响因素研究

南宁盆地内浅层地温能资源丰富,可作为未来经济发展的重要能源。文章通过对南宁浅层地温场特征进行分析,发现基底断裂尤其是心圩—韦村断裂构成了南宁盆地地热成生的导热通道,盆地北部地温梯度可达3.5℃/100m以上。盆地内第四系作为浅层地温能主要热储层,在富水和冲积层较厚的松散岩类孔隙水地区存在较高地温和地温梯度,而在南部的碳酸盐岩类裂隙溶洞水分布区,饱水岩土的地温梯度较小,在0.5℃/100m之下。除了构造作用影响外,在水动力条件控制下,常温带地温由盆地四周向盆地中心有升高的趋势,并且在地下水循环交替较快的南部碳酸盐岩地区,存在较高的导热系数。