地热水与回灌水混合的地球化学模拟：以冰岛Laugaland低温 …

地热回灌是解决地热田开发利用中热储压力下的一个有效办法。用地球化学方法模拟了在Ｌａｕｇａｌａｎｄ低温（９５℃）地热田回灌过程中可能发生的化学作用。在模拟中考虑了石英等矿物的化学动力学因素。模拟结果表明：在用地热尾水回灌时,虽然混合水对于石英等矿物是饱和的,但由于它们沉淀速度很慢,在实际中不会产生沉淀。至于产生的较少的方解石沉淀,其全部或至少一部分是模型为使混合水达到对于方解石理论上的平衡而产生的。     

地热水与回灌水混合的地球化学模拟——以冰岛Laugaland低温热田为例

地热回灌是解决地热田开发利用中热储压力下降的一个有效办法．用地球化学方法模拟了在Ｌａｕｇａｌａｎｄ低温（９５℃）地热田回灌过程中可能发生的化学作用．在模拟中考虑了石英等矿物的化学动力学因素．模拟结果表明：在用地热尾水回灌时,虽然混合水对于石英等矿物是饱和的,但由于它们沉淀速度很慢,在实际中不会产生沉淀．至于产生的较少的方解石沉淀,其全部或至少一部分是模型为使混合水达到对于方解石理论上的平衡而产生的．如果用地下水回灌,地下水中的镁将会和地热水中的二氧化硅形成较多的含镁硅酸盐沉淀．     

湖南省地热水水文地球化学特征

为了查明湖南省地热水的赋存状况、估算研究区热储的温度、冷热水的混合比值及热水循环深度等信息,文章利用离子比值法、phreeqc计算矿物饱和指数法以及硅—焓模型等方法,对研究区69处地热水进行水文地球化学分析。结果表明：研究区地热水主要的水化学类型为HCO3-Ca和HCO3-Ca·Mg,其次为SO4·HCO3-Ca·Mg和SO4-Ca;77%地热水中钙镁离子的比值大于3,表明地热水的封存时间久;利用phreeqc计算出多矿物饱和指数,表明二氧化硅矿物最接近饱和状态;使用硅—焓混合模型估算研究区热储温度和冷水混入比例,表明热储温度范围为32~226 ℃,均值为140 ℃,冷水混入比例平均为85%,占比较大;利用地温梯度计算地热水循环深度范围为5~6 km,平均深度5.34 km。总之,湖南省地热水演化时间长,径流时间比较久,区域循环深度大,热液经热储增温后,经过长时间的径流、水岩作用等,地热水在高压以及热动力驱动下向地表循环,在地表附近与冷水混合后形成以低温为主的“未成熟”中低温热水。     

贵州东南部地热水地球化学特征及成因

为探讨贵州东南部地热水的地球化学特征、控制因素及补给来源和补给年龄,采集了7组地热水样进行离子特征、~(87)Sr/~(86)Sr、~3H和~(14)C,δD与δ~(18)O稳定同位素分析。结果表明,贵州东南部地热水温度为23.5～50℃,溶解性总固体(TDS)为192.38～1 103.21 mg/L,~(87)Sr/~(86)Sr值为0.717 9～0.731 6,δD和δ~(18)O分别为-69.8‰～-54.3‰与-10.49‰～-8.19‰。区内水化学类型均为HCO_3-Na型,并含有一定量的F、H_2SiO_3。~(87)Sr/~(86)Sr值表明硅酸盐矿物的溶解是控制区内水化学组分的主要因素,富含CO_2的大气降水与钠长石的溶解为Na~+和HCO~-_3的主要来源,F主要来源于萤石的溶解,石英的溶解为H_2SiO_3的主要来源。H、O同位素组成指示地热水的补给来源为大气降水,H2、H3有明显的氧漂移,主要是水-岩作用程度较低与高程效应的影响。~3H和~(14)C测年结果表明,区内地热水为1952年前入渗补给的"古水",校正的~(14)C年龄为10 975～33 263 a,表明地热水经过长时间、远距离的径流。     

西宁盆地地热水特征及回灌结垢风险

青海西宁盆地中低温地热资源丰富,但热储地层以含黏土矿物的弱胶结砂岩为主,地热水溶解性总固体较高,回灌过程中存在显著的结垢风险。基于对西宁盆地地热成因及资源分布特征分析,采用矿物溶解度法、饱和指数法等方法对典型地热水回灌结垢趋势及风险进行了综合判断。结果表明：西宁盆地“凹中凸”构造有利于地热水在深部热储富集和增温,同时将深部溶解的大量矿物质带到西宁地区中央凸起地带;西宁地区地热储层埋深主要在700～1600 m,水温30～70 ℃,主要为SO4·Cl—Na水化学类型,溶解性总固体1.85×103～4.80×104 mg/L;回灌过程中结垢以碳酸钙结垢为主,当回灌水与地下热水性质相近时,结垢风险主要发生在回灌井筒中,地层结垢风险较小,而当回灌水与地下热水性质差异较大时,不配伍性将导致地层结垢风险大大提高,其中药王泉与DR2005原1∶ 1混合时结垢量最大可达177.57 mg/L,而其他地热水结垢量较小。根据以上特征,提出以下综合解决方案：物理防垢+管材防腐、系统增压防垢+管材防腐和地面预处理+管材防腐,并辅之以阴极保护防腐、优化排量、酸洗井筒等措施,可为今后保障地热水回灌能力措施的制定提供理论依据与技术支持。     

喜马拉雅山南地区地热水和钙华地球化学特征与成因机制

喜马拉雅山南地区拥有丰富的地热资源。开展地热水和钙华成因机制的研究,有助于了解地热资源特征和古气候变迁信息,对丰富山南地热资源的系统性研究和青藏高原气候环境变化研究均具有重要理论意义。本文以喜马拉雅东段山南地区的邛多江、古堆和曲卓木的三个温泉为研究对象,通过采集温泉地热水和钙华数据,综合分析了地热水水-岩作用特征、热储温度估算、补给来源追溯和温泉钙华的成因类型、形成年代、古气候意义等。结果表明：邛多江温泉的水化学类型为HCO₃·Cl-Na·Ca型;古堆日若沸泉的水化学类型为HCO₃·SO₄-Ca·Na型;古堆茶卡沸泉的水化学类型为Cl-Na型;曲卓木热泉的水化学类型为Cl·SO₄-Na·Ca型。温泉地热水中的阴阳离子来源主要是硅酸盐岩的溶解以及部分碳酸盐岩和盐岩的溶解。由于温泉地热水均未达到水-岩平衡状态,利用石英地热温标得出浅部热储温度为129～148℃,利用硅-焓图解得出深部热储温度和冷水混合比例为181～221℃和58%～65%;氢氧同位素显示地热水补给高程为4467～5303 m。在山南地区,地热水受到高海拔大气降水和冰雪融水的补给,通过主要断裂构造运移到深部加热并在高温高压下沿着裂隙、节理上升,然后与浅层冷水混合,最后沿浅部地表松散破碎带出露形成温泉。温泉钙华CaO占比43.43%～56.66%,且显示出轻稀土元素富集的特点;δ¹³C指示温泉钙华为热成因,钙华中的碳主要来自于深部碳酸盐岩的变质成因,仅古堆日若沸泉有部分地幔碳;¹⁴C测年显示钙华的年龄为21280±70～43500年,Mg/Ca、Mg/Sr比值指示降雨量在43.50 ka年由峰值迅速减弱,并在42 ka～21.28 ka年期间降雨量又逐渐增强。     

西藏玛旁雍错地热水地球化学特征及其成因机制分析

西藏地区位于欧亚板块与印度板块碰撞造山带,构造活动强烈,具有丰富的地热资源。本次研究在西藏阿里地区水热活动强烈的玛旁雍错地热田实地采集地表热泉样品进行水化学分析,依据地热水水化学特征,评估研究区热储平衡状态与热储温度,分析地热水在深部的水文地球化学过程,识别地热系统深部热源类型并阐明地热系统成因机制。通过此次研究表明：区内地热水主要为碱性Cl-Na型或HCO₃-Cl-Na型水和酸性SO₄-Na型水,地热水在深部已经与热储围岩达到完全平衡状态,通过地热温标计算热储温度在200℃左右;地热地表显示、热水水化学组分特征、热储温度类型等分析揭示玛旁雍错为岩浆热源型地热系统,地表不同类型地热水是深部母地热流体沿断裂向上运移过程中经不同水文地球化学过程形成。

     

山西忻州盆地地热水地球化学特征及其成因机制

地热水地球化学研究对于认识各类水热型地热资源的成因机制有重要意义.以山西忻州盆地为研究区,开展了系统的地球化学研究.结果显示,忻州盆地地热系统的形成与地壳浅部岩浆房和浅部岩石放射性元素衰变热异常无关,而是正常热流背景下地下水深循环的结果 .地热水的水化学和氢氧同位素特征均指示区内地热水补给来源于西部云中山区大气降水,大气降水由补给区入渗并向东部忻州盆地运移,循环深度为1 618.3～3 451.5 m,热储温度达48.4～91.8℃.地热水上升至第四系孔隙热储后普遍混入浅层地下冷水,最高混合比可达78%.     

油田水地球化学研究进展

综述了油田水化学成分与分类、油田水成因与演化、有机酸来源与分布、油田水化学成分与油气藏的关系等几方面的研究进展，提出了今后我国油田水地球化学研究的若干发展趋向。     

人工回灌过程中的水-岩相互作用模拟

人工回灌过程中所发生的水-岩相互作用是影响回灌层位地下水环境质量的重要因素。采用室内实验和水文地球化学模拟等技术对人工回灌过程中的水-岩相互作用机理进行了分析。研究结果表明：受混合作用影响,随着回灌水比例的增加,混合水中TDS质量浓度降低,水化学类型由Cl·HCO₃-Na型水逐渐转变为HCO₃·Cl-Na·Ca型水;受水-岩作用影响,在同一混合比例条件下,随着水-岩作用的进行,混合水中TDS质量浓度升高,各主要离子质量浓度呈现升高的趋势,但只有回灌水比例占10%时,混合水TDS质量浓度才大于原始地下水（涨幅约5%）。实验介质溶解于水的离子中,Ca²⁺、Mg²⁺和HCO^-₃主要来源于碳酸盐矿物的溶解, Na⁺主要来自岩盐的溶解。在人工回灌过程中,发生的水-岩相互作用主要包括方解石、白云石、钾长石、岩盐、CO₂的溶解和伊利石的沉淀。其中:钾长石溶解量与伊利石沉淀量、碳酸盐矿物溶解量与CO₂溶解量的相关性较强,其相关系数分别为1.00和0.78（显著性水平为0.05）;硅酸盐矿物反应量和回灌水比例之间的相关系数为0.97（显著性水平为0.01）,相关性极强;而碳酸盐矿物反应量和回灌水比例之间的相关系数为0.52（显著性水平为0.01）,相关性较弱。上述相关性分析为确定人工回灌过程中的水-岩相互作用机理、地下水中主要离子组分的来源途径以及定量分析人工回灌对含水层介质的影响提供了依据。     

盆地地热场模拟在地热资源勘探中的应用

地热资源是一种新型无污染能源,具有极高的开采价值,已经受到世界各国的关注.盆地因其特殊的地质条件,内部往往蕴涵着丰富的地热资源,且具有易开采、利用的特点.但目前地热资源勘探的手段和研究方法单一,制约着地热资源的开采与开发.而盆地地热场模拟技术已经较为成熟,并在油气成藏模拟中广泛应用.我们可以在已有的技术手段下结合盆地地热模拟技术来提高勘探的精度.本文还探讨了以地温控制方程与地下热水水流方程相结合来建立模型,模拟盆地地热资源.     

小汤山地热田热水地球化学特征

小汤山地热田已开采２０多年,热田范围已扩大到４４平方公里。根据２０多年来的地球化学监测资料,水文地质及热水开采资料,用水－岩平衡及其它地球化学方法,研究热水的水化学变化以及热水的成因,水龄和运动方向等规律。     

天津市塘沽低温热储回灌的水-岩相互作用地球化学模拟

地球化学模拟是了解早期阶段回灌影响的有效方法,对塘沽热田的地热回灌试验进行了地球化学模拟,以地热供暖尾水作为初始反应流体,通过模拟其与储层岩石的水－岩相互作用,确定回灌对储层性质的影响,模拟是根据回灌水在不同温度下分别与岩石反应及在不断升温过程中连续与岩石相互作用而进行的,结果表明,回灌的影响在开始阶段是相当重要的,在仅考虑溶解和沉淀矿物间体积平衡的情况下,回灌对储层的孔隙度产生正的效应,水－岩相     

冰岛北部Hamar地热田开采模型

冰岛北部Ｈａｍａｒ地热田是一低温地热田，１９６６年以来，已完成１１口钻井，根据地热田温度，压力的观测数据，通过模拟方法，了解地热系统的物理状态和参数，可以为制定合理的长期开采，管理方案提供科学依据，本文采用一种集总参数模型模拟计算了地热系统的物理状态和参数，进一步预测了不同开采量条件下该地热系统的压力变化，提出了比较合理的开采方案。     

应用地球化学方法讨论 开封地热田地下热水的补给来源

应用同位素(D 、¹⁸O、¹⁴C)地球化学方法, 研究大气降水和地下热水中同位素组成之间成因关系, 分析开封地热田中地热水补给来源方向和地热水的形成, 计算其生成年龄。     

北京城区地热田某地热井热水地球化学研究

地热的开采会引起热储压力的降低 ,从而引起热流场的改变。热储压力的降低可能导致温度较低的地下水的流入 ,也可能导致深部更高温度热流体的补充 ,从而引起地热流体化学特征的变化。地热流体中一些组分的浓度依赖于热流体温度的高低。不同温度的水发生混合会破坏地热系统的化学平衡 ,从而改变地热流体的化学成分。因此 ,地热流体的化学监测可以提供许多有关地热系统变化的宝贵信息。由于长期开采 ,北京城区地热田的压力明显下降 ,并引起了地热水化学成分的细微变化。根据 1984年以来一眼地热井的地热水化学监测资料 ,研究了地热水的化学成分、地球化学温标的变化规律以及地热活动的总体强度和水 /岩平衡矿物中的示温矿物的变化趋势 ,说明地热的开采既引起了地热田水补给的加强 ,又导致了地热田热补给的加强     

地下水垂直运动的地温场效应与实例剖析

本文讨论了在兼有传导和垂直对流两种传热作用下,一维稳态温度场所具有的特征和利用钻孔温度测量结果判别地下水对流存在与否及定量评定地下水活动对地温场影响的方法。以新郑矿区热异常区的一热水孔为例进行剖析,检验了方法的有效性。这一实例提供了确定新郑地热异常成因的重要基础。     

岩溶区地温场与岩溶渗漏问题的研究

岩溶发育,不仅受控于碳酸盐岩性、构造和地下水等条件,而且还受控于地温场中不同温度的地下水相混合后的温度混合溶蚀作用。在水电站和水库建设地区,常见的是冷水地温场,亦见有热水地温场。利用地温场来探索和研究岩溶的发育和岩溶渗漏问题,此种研究方法,笔者称之为“地温场”分析法。文中对不同的钻孔水温曲线,按其形成机理,划分为五种类型,即直线型、抛物线型、对数曲线型、正异常型和负异常型。文中还列举了猫跳河、江垭、彭水及法国特里约等几个工程和地区的地温场和地温梯度的研究成果,在此研究工作的基础上,利用地温梯度分析法,对二个电站坝区的岩溶发育和岩溶渗漏以及防渗处理问题进行了实例分析。实践证明,对地温场的研究,在岩溶渗漏分析中具有一定的现实意义。     

漳州热田地下热水的循环深度

漳州热田是我国东南沿海地区目前所见温度(121.5℃)最高的一个。热田地热地质、地球化学以及地温场的研究结果表明,漳州热田属于深循环对流型热田。为了计算热田的热水循环深度,本文采用管道模型的方法,利用热田中心钻孔的测温资料计算地下热水上涌的流速,利用热田内水化学资料计算热储温度,然后用图解法求出漳州热田热水的循环深度为3.4—4.0 km,为漳州热田的成因分析和热水资源的评价提供了依据。