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。     

天津地热资源开采情况实际与理论计算对比研究

天津地热资源丰富,为研究天津地热资源的开采潜力,通过热储法对天津平原区沉积盆地型地热资源进行比较,其中涵盖4 000 m以浅的6个热储层的地热资源量、地热流体储存量、可回收地热资源量,同时利用开采系数法和热量平衡对不同开采条件下的地热流体可采量进行计算,以2013年的实际开采量为样本,对多个计算指标的合理性进行了分析研究。结果证明实际开采量只占理论值的极小部分。人工回灌可以极大地提高地热资源利用率。     

广东省新洲地热田水化学特征及流体质量评价

通过对广东省新洲地热田3件不同深度的地热流体样品进行水化学分析发现:浅层(井深34 m)地热流体属低温地热资源(43.0℃),深层(井深309 m、1 000 m)地热流体属中温地热资源(97.5℃~99.8℃);p H值为7.00~8.34,呈中性~弱碱性;深层地热流体中K~+、Na~+、Ca~(~(2+))、Mg~(~(2+))、Cl-、SO4~(~(2-))、F~-、溶解性总固体、偏硅酸和游离CO_2含量远远高于浅层地热流体,而HCO_3~-、~(226)Ra和~(222)Rn含量则小于浅层地热流体;深层承压地热流体水化学类型为Cl-Na型,浅层地热流体水化学类型为HCO_3-Na·Ca型;经与往年水质资料对比,新洲地热田地热流体的化学组分基本处于稳定状态。深层地热流体质量评价结果表明:可综合命名为Cl-Na型含氡的硅氟热矿水;不适宜作生活饮用水、饮用天然矿泉水和渔业用水,不适宜直接用于农业灌溉;地热流体具有强腐蚀性且碳酸钙结垢趋势判断为不结垢。     

冀中坳陷地区地下热水氟分布特征及其风险评估和开发利用建议

【研究目的】冀中坳陷地区地热资源丰富,地下热水中氟分布特征及其风险评估对地热资源开发利用具有重要意义。【研究手段】本文以冀中坳陷地区地下热水为研究对象,通过分析砂岩热储层和碳酸盐岩热储层地热流体水化学数据,研究地热流体中氟的分布特征和富集规律,评价地热流体质量,提出地热流体开发利用相关建议。【研究结果】研究区地热流体以Na-Cl和Na-Cl-HCO₃型水为主,基本为碱性水,优势阳离子为钠离子,氟含量较高,尤其碳酸盐岩热储地热流体氟离子含量集中分布在7.5～9.5 mg/L,最高达13.9 mg/L;弱碱性环境、水温和水岩作用是影响研究区氟离子富集的主要因素,砂岩热储中氟离子浓度与Ca²⁺、Mg²⁺浓度呈显著负相关,而碳酸盐岩热储中其相关性并不显著。氟的富集受到萤石等含氟矿物的控制,砂岩热储地热流体萤石饱和指数全部小于零,而氟离子浓度较高的碳酸盐岩储层地热流体萤石饱和指数普遍分布在零附近。【结论】研究区高氟地热流体不能直接用于生活饮用水、农田灌溉和渔业用水,在进行地热资源综合梯级利用时解决地热尾水除氟问题至关重要。     

穹窿控制型地热流体质量评价

地热流体是主要的地热资源之一。地热流体质量评价是地热流体开发利用的关键环节。本文利用地热水的现场测试和实验室全分析数据, 对江西武功山穹窿区17处地热水进行了质量评价, 主要包括理疗热矿水评价、饮用天然矿泉水评价、农业灌溉用水评价、渔业用水评价、腐蚀性及结垢趋势评价。评价结果显示, 82%的地热水达到理疗热矿水标准, 主要达标元素为氟和硅; 18%的地热水达到天然矿泉水标准, 达标成分为偏硅酸; 化学组分适用于农业灌溉直接用水的地热水占82%, 需经梯级利用后使尾水温度低于35 ℃; 适用于渔业用水的地热水占76%; 所有地热水均无腐蚀性和结垢趋势。以上结果可为该地区地热流体资源开发利用提供有效的参考价值。     

江苏海安滨海新区砂岩热储回灌试验研究

地热回灌是实现地热资源循环开发利用的重要途径。为提高江苏海安滨海新区地热资源利用率,减缓储层压力下降,减少地热尾水排放引起的环境污染,促进地热资源循环开发利用,在该区开展砂岩热储同层对井回灌试验,分析影响回灌的主要因素,结果该区易于回灌与热储层孔隙度大、渗透率高具有良好的对应,回灌切实可行,为研究区地热资源的可持续开发利用提供依据。     

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。     

天津市雾迷山组热储层温度场动态特征分析

温度是地热流体的一项重要属性,地热流体大规模的开采及回灌是否引起热储温度场变化,导致地热流体温度的降低,一直是地热开发过程中比较关注的问题。雾迷山组热储由于良好的储水和导水条件,是天津市地热资源开发主要的基岩热储层。调查发现:天津市目前有雾迷山组地热井达一百七十多眼,广泛分布于宁河-宝坻断裂以南的平原区,年开采量近两千万方,回灌量近一千万方。基于多年的动态监测成果及物探测井成果,初步探究雾迷山组热储层地温场分布特征以及温度场在地热资源开采和回灌影响下的动态变化特征。     

采灌均衡条件下地热资源潜力评价方法探讨——以雄安新区碳酸盐岩热储为例

回灌是保障地热资源可持续开发利用的关键手段,而采灌均衡条件下地热资源潜力评价方法研究对地热资源的可持续开发利用具有重要意义。本文通过引入热突破和考虑回灌条件下单井开采权益保护半径的概念,提出了回灌条件下地热资源可开采量的评价方法,并以雄安新区雾迷山组碳酸盐岩热储层为例,分别计算了未考虑回灌条件和考虑回灌条件下的地热流体可开采量、可开采热量及折合标煤量。结果显示采用开采系数法计算的未考虑回灌条件下的可开采量要远小于考虑回灌条件下的可开采量;考虑回灌条件下三种方法的结果对比为：热突破法＞考虑回灌条件下单井开采权益保护半径(消耗15%)＞考虑回灌条件下单井开采权益保护半径(热储温度下降2℃),考虑地热资源的可持续性以及对热储环境严格保护要求,按照考虑回灌条件下单井开采权益保护半径方法计算的雄安新区雾迷山组热储地热开采量更为适宜。目前全国各地陆续出台相关政策要求实施地热回灌,该方法的提出为科学评价各地回灌条件下的地热可开采量提供了技术支撑。     

天津地热流体中的沉积物成分分析

地热流体在利用过程中,可在过滤装置、管道、井管、井口、回灌井的滤水管等多个环节形成多种成分的沉积物:包括岩屑的机械沉积和地热流体中过饱和矿物的化学沉淀。本文对天津地区地热利用过程中不同部位沉积物的矿物成分分别取样,利用SEM或XRD方法进行矿物鉴定,结果表明各部位的沉积物成分不尽相同。利用多年积累的数据,对地热流体的赋存条件、多种矿物的SI值模拟及沉积原因进行了分析,研究了不同部位沉积物的来源及其形成机制。结合地热利用系统及成井工艺的综合分析,阐述了沉积物的防治措施及目前尚难避免的沉积环节。     

人工回灌条件下的水岩作用室内实验研究

人工回灌过程中所发生的水岩作用是影响含水层地下水环境质量的重要因素。本次采用室内实验技术对人工回灌过程中的水文地球化学作用和各主要离子的来源进行了分析。结果表明：人工回灌过程中地下水中的Na＋不仅受混合作用的影响,还伴随有相应的阳离子交换反应和含Na矿物的溶解反应等,而且回灌过程对原始地下水中的Na＋、Cl-有稀释作用;K＋主要受到钾长石矿物溶解的影响;人工回灌过程中存在石膏、方解石等矿物组分溶解,并且介质中的含锰矿物和含铁矿物发生了溶解反应。     

天津地区雾迷山组地热资源潜力区划

天津地区属于典型的中低温沉积盆地型地热区,地热资源丰富,现已被广泛地应用于地热供暖、生活用水、温泉洗浴等各个方面,取得了显著的社会经济效益。雾迷山组地热资源在天津地区分布广泛,是天津地区最主要的开采层之一。本文通过收集截至2015年底150眼雾迷山组地热井的数据资料,计算得出区内雾迷山组热储在回灌条件下地热资源可采量为14.108×10~8 m~3,地热流体可采热量47.021×10~(16) J/a,折合标准煤1 604.814×10~4 t/a,并对雾迷山组热储层的地热流体热量开采系数、最大水位降速和地热流体热量潜力模数三个指标综合考虑,确定地热资源开发利用潜力,可为今后雾迷山组地热流体的勘查和开发利用提供参考。     

天津静海县史家庄一带馆陶组地热流体质量及实用性

天津市西南部地下蕴含着丰富的地热资源,其中静海县史家庄一带馆陶组热储层广泛分布。该层地热流体化学组份以Na 、Cl-、SO42-为主,r Na/Cl比值大于1,特征元素可溶性SiO2含量超过了25 mg/L,偏硼酸(HBO2-)含量在20～30 mg/L,矿化度5.9 g/L,直接用于洗浴供暖后,管道出现了严重腐蚀等问题。为指导地热资源综合利用,以馆陶组地热流体为例,对其腐蚀性和结垢性进行系统分析。研究表明该组地热流体,拉申指数大于34,具有强腐蚀性,但不结垢。根据不同行业对水质的要求进行对比分析,该层地热水进行一定的水质处理,可进行洗浴、理疗、矿泉水开发等;同时可利用先进的热泵等技术,通过换热后进行供暖。     

四川西部中高温地热流体地球化学特征及其地质意义

四川西部是我国主要的高温地热资源分布区之一,水热活动的时空分布、物质来源与深部水热岩作用密切相关,地热流体化学特征可反映流体上升至近地表过程中发生的深部地球化学过程信息。通过分析鲜水河地热带、甘孜-理塘地热带和金沙江地热带典型地热田的地热流体化学组分特征,认为研究区地下水类型基本为HCO₃-Na型水。其中甘孜-理塘地热带地下热水中的K ⁺、Na ⁺、HCO₃ ^-和Mg ²⁺与Cl ^-有相似物质来源,除了来自矿物溶解外,还来源于地球深部物质。研究区地热流体径流较长,深度为2 189.93~5 620.52 m,地热流体在上升过程中冷水混入比例为 56%~78%,水岩作用仍未达到平衡状态。在循环过程中,受到含钙、镁的硅酸盐矿物溶解的影响。厘清区域内地热流体汇聚的路径及其控制因素,提高对四川西部地区地热资源分布规律和成因的认识,可为区域内工程建设施工提供参考依据。     

地热回灌系统水结垢预测

地热回灌是实现地热能可持续利用的最有效手段.然而,在地热回灌过程中,会有多种因素影响回灌效果,化学堵塞便是普遍存在的影响因素.地热水由于压力和温度的变化,某种矿物成分因过饱和而产生沉淀进而堵塞孔隙喉道导致回灌量衰减.本文根据陕西宾馆于2011年进行的回灌试验,利用水化学分析及结垢预测软件来分析水化学成分和矿物饱和指数(...     

吉林省长白山区聚龙泉群地热资源评价

在吉林省长白山地区,蕴藏着丰富的地热资源,其中大多数为高温地热资源。本文根据实地调查与查阅文献资料,介绍了长白山区聚龙泉群的地热地质条件以及地热的形成条件,并对实地调查采集的地热水样进行了化学组分、同位素、年龄、热储温度、流体质量以及发电潜力的评价,系统性的对长白山地区的地热资源做了基础研究,为启动长白山地区地热资源的重点研究、勘查及开发利用打下了基础。     

宁晋县城区地热资源量计算方法研究

地热资源是一种储存在地球内部的可再生资源,其功能多,用途广。宁晋县地热资源分布广泛,储量丰富。目前城区内有地热井19眼,其中3眼已废弃,可利用热储层均为奥陶系基岩热储层,开发利用方式均以供暖为主。本文以“河北省宁晋县地热资源勘查项目”为依托,在建立地热模型的基础上,对研究区的地热资源量和地热流体可开采量进行了计算,并对工作取得地热田规模进行了评价。研究结果表明：研究区100年内内控制的地热流体可开采量在回灌条件下为122.31×10⁶ m³,地热流体可开采热量为3.27×10¹⁶ J;推断的地热流体可开采量为74.67×10⁶ m³,地热流体可开采热量为1.96×10¹⁶ J,储量查明级别为推断;属于中型地热田。     

碳酸盐结垢对中低温地热流体回灌的影响——以咸阳地热田为例

应用水文地球化学模拟和室内模拟耦合方法,对引起地热尾水回灌堵塞的问题进行研究。结果显示,回灌过程中化学结垢的主要类型为碳酸盐。影响碳酸盐堵塞的因素主要为温度、C02脱气、混合程度、pH以及矿化度。随着温度、pH、C02分压的增大CaC03结垢趋势增加;当360％的原水和40％的尾水混合时,CaC03的沉淀量达到最大;而矿化度的影响主要体现在盐效应和同离子效应。运用朗格利尔指数和雷兹诺指数对CaCO3沉淀程度进行计算,结果表明,在研究区内多数井中存在中低程度的CaCO3结垢。     

配伍性实验在西安市地热水回灌试验中的应用

西安市地热田储层为砂岩孔隙型储层,孔隙度和渗透率都比较低,很容易发生回灌堵塞现象。对西安市同层回灌水和异层回灌水的配伍性进行研究,配伍性实验结果表明:西安市地热尾水回灌到回灌井后主要的结垢类型为CaCO3,结垢量小于100 mg/L,配伍性较好,不会大量结垢而导致地热储层堵塞。     

甘肃省张掖盆地地热资源量评价分析

地热资源量和可开采地热资源量是地热资源评价、开发主要的技术参数之一。从研究区地质条件的角度出发,对研究区地热田地热储量和地热流体可采量进行了计算,并对研究区地热田的规模和储量进行了分类和评价。研究结果表明:地热资源可开采量为1. 48×1017J;地热流体可开采量为8 320. 00 m3/d (303. 68×104m3/a);地热流体开采累计可利用的热量为1. 01×1015J/a,属中型地热田。