隐伏对流型地热资源勘查方法研究——以花亭湖风景区为例

隐伏地热资源勘查一直是地热勘查的难点。为提高隐伏对流型地热资源勘查的“选区定位”精度,以安徽省太湖县花亭湖风景区为研究区,在充分了解地热田形成条件和主要特征的基础上,采用遥感解译、地热地质调查、可控源音频大地电磁测量和水化学分析等技术手段先后确定了重点区、地热靶区和验证孔位,最终发现水温为22 ℃,涌水量为780.4 m³/d(降深S=20.62 m)的地下水资源,地下水化学特征与地热流体非常接近,含水段与可控源音频大地电磁测量(CSAMT)推断含水构造位置吻合; 在此基础上,总结了研究区隐伏地热资源“选区定位”的工作流程,分析了勘查方法的应用效果,认为可控源音频大地电磁测量能够有效识别含水构造,系统的水化学分析是寻找地热资源线索的有效方法,寻找隐伏地热资源的关键是对控制地热形成的断裂体系的识别。     

咸水层CO2地质封存地下利用空间评估方法研究

咸水层CO₂地质封存技术是我国实现碳中和目标的重要支撑技术,也是一项深部地下空间开发利用技术。咸水层CO₂地质封存工程利用的深部地下空间,需要在确定CO₂羽流、扰动边界和经济因素“三级边界”的基础上进行综合评估。以我国唯一的深部咸水层CO₂地质封存项目——国家能源集团鄂尔多斯碳捕集与封存(Carbon Capture and Storage, CCS)示范工程为实例,基于封存场地储层CO₂羽流监测以及扰动边界的推断预测结果综合评估,认为示范工程平面上4个1'×1'经纬度范围可作为地下利用空间平面边界,垂向上以纸坊组顶界(深度约958 m)为地下封存体顶部边界,以深度2 800 m为底板封隔层底界。提出的咸水层CO₂地质封存地下利用空间评估方法,能够为未来封存工程地下利用空间审批与监管提供一定参考,但也需要进一步结合已有法律法规及规模化封存工程实践完善提升。     

全国地热资源调查评价与勘查示范工程进展

地热作为一种清洁能源,在我国经济发展与能源转型过程中正发挥着越来越重要的作用。“全国地热资源调查评价与勘查示范工程”自实施以来,主要开展了京津冀地区地热资源评价以及东南沿海和青藏高原东部干热岩的勘查等工作。这些工作的开展在获得一系列科研突破成果的同时,也解决了大量地热开发的工程问题,积累了大量成果和经验。该文对工程取得的进展及成果进行了总结,对工作开展中出现的问题进行了探讨,可用于指导我国地热资源勘查开发工作。     

岩溶地区水文地质环境地质综合调查工程进展

近年来,由中国地质调查局组织实施的“岩溶地区水文地质环境地质综合调查”工程,按阶段任务目标,基本查明了我国南方岩溶区岩溶地下水资源赋存分布规律和开发利用潜力,发现了石漠化、地下水污染、内涝灾害等环境地质问题,揭示了岩溶作用对油气资源、矿产资源、岩溶旅游资源、碳循环和环境地质问题的控制机制,启动了“全球岩溶动力系统资源环境效应”国际大科学计划,在岩溶动力学理论、岩溶石笋高分辨率测年、岩溶人工增汇和岩溶地下水探测等方面实现了重大科技创新。建立的不同类型区岩溶地下水富水模式、成井模式、有效开发利用模式以及石漠化区综合治理模式,经实践表明具有推广应用价值,可为岩溶水资源可持续开发利用、石漠化综合治理、地下水污染防治和岩溶贫困区脱贫攻坚提供技术支撑。     

“双碳”背景下石油地质学的理论创新与迈向能源发展多元化新时代

“双碳目标”已成为我国能源发展基本国策。如何开展这一大背景下的石油地质研究及如何推动能源多元化发展,是石油科技工作者面前的现实问题。本文对2000—2020年我国二氧化碳排放、油气能源消费、油气储量、产量等进行分析研究后认为,在“碳达峰”与“碳中和”应对全球气候变化的大背景之下,21世纪内石油和天然气仍将担任能源家族中的重要角色。我国石油工业要立足于理论和实践的自主创新,实现“万米级的超深层常规油气革命和纳米级超致密储层的非常规页岩油气革命”,实现超常规发展和低碳绿色转型发展。油田注水开发是我国提高采收率的核心技术,今后应大力推广注二氧化碳驱油技术,以达到增油与减排的双重目的,创新二氧化碳捕集与埋存技术以发展石油工业的减碳产业。21世纪为能源发展的多元化时代,水电、风能和太阳能等3类可再生能源开发利用是实现双碳目标的基本保障,地热能、生物质能和海洋能是重要推手;22世纪人类将建成一个由可再生能源和新能源保障的经济社会,氢能源将是未来最具发展潜力的新能源。     

西部地下水资源勘查的综合地球物理问题--以鄂尔多斯盆地白垩系地下水勘查为例

西部地下水资源勘查不再是单纯的地理、地质和水文方面的问题。由于地下水的深赋存特点,决定了西部地下水的勘查与油气勘探一样,是深层的地球物理问题。地下水研究所涉及的基础地质问题、地层的含水性问题和水质问题是目前地下水水文地质研究的关键。这三个问题的有效解决,必须依靠勘探地球物理方法技术的有效运用和新方法、新技术的研究开发。本文在阐述地下水水文地质研究现状和面临问题的同时,就目前地球物理勘探技术的发展水平和在西部的发展状况,以鄂尔多斯盆地地下水勘查为例,提出了利用已有物探资料为地下水勘查服务的地球物理解决方案,从理论方法上证明其可行性,并提出了建立示范区研究的必要性,以期对目前正在兴起的西部地下水资源研究提供参考。     

广西干热岩地热资源赋存条件分析

基于以往的认识,广西属于“缺煤、少油、乏气”的能源资源匮乏区,绝大部分能源靠进口或外省输送,能源结构极不合理。但是,广西地处亚欧板块、印度板块与太平洋板块的交接地带,地壳厚度较薄,断裂构造发育,岩浆岩大面积出露且放射性元素含量较高,具有较好的生热、储热条件。基于EGM2008全球超高阶地球重力场模型对广西地壳结构和深部界面重新计算,综合前期基础地质调查资料、元素地球化学资料、地热地质资料,对广西干热岩的成生条件和保存条件进行分析,认为北部湾盆地、玉林凹陷、郁江凹陷等构造单元具有干热岩成藏条件,可作为广西干热岩远景调查区进行下一步勘查。     

锂能源金属矿产深部探测技术方法与找矿方向

随着新能源汽车产业的快速发展和可控核聚变技术研发的不断突破,锂的战略地位正在不断提升。我国虽然盐湖锂矿储量巨大,但开发利用技术尚待改进; 四川甲基卡等硬岩型锂矿近年取得了较大突破,但勘查水平仍然很低,尤其是钻探深度大多浅于300 m,致使目前锂的对外依存度高达74%。因此,在已知锂矿矿田开展深部找矿的方法研究已经迫在眉睫。开展锂能源金属成矿规律、锂同位素研究、地气测量、深穿透地球化学测量、潜力评价技术方法和找矿方法等研究,是当前锂能源金属矿产资源基地深部探测的重要发展趋势。通过在四川甲基卡、新疆卡鲁安、四川黄金口及贵州大竹园等地开展不同类型、不同成矿条件、不同埋深的锂矿的初步研究,概括了我国锂矿资源的分布特征和成矿规律,提出了找矿方向,即: 在川西甲基卡、可尔因一带根据“五层楼+地下室”模型寻找深部层状锂矿; 在新疆卡鲁安等地预测隐伏岩体的存在并指导找矿; 在四川黄金口通过“钾锂兼探”寻找深部液态锂矿; 在贵州—重庆等地寻找深部沉积型锂矿。     

地球内热的能源化探索——“深部热能探测与开发利用”专辑特邀主编寄语

地球深部蕴藏着规模巨大的热能,既是推动整个地球形成、发展和演化的原动力,也是人类生存和发展所需要物质和能量的主要源泉。走向地球深部需要克服热能的“阻力”,而美好生活需要热能提供“火力”。近年来,在绿色清洁能源和双碳战略需求下,深部地热资源领域开展了大量的科学理论和关键技术研究,在不同地热资源类型、典型地热地质条件、地热应用场景下形成了一系列阶段性成果。在《地球学报》编辑部的大力支持下,围绕当前研究热点理论、先进技术和最新进展,从“深部热能赋存机理、深部热能探测与评价、深部热能开发利用”三个方面,征集了22篇论文,组成“深部热能探测与开发利用”专辑,旨在推动和促进地球内热能源化和资源高效利用的进程,为地热能和双碳战略研究的专家学者提供参考。     

基于地层结构组合的第四纪地质单元划分研究——以皖江经济带沿江丘陵平原区为例

为支撑地质条件复杂地区的水文地质、工程地质和环境地质调查研究,在皖江经济带沿江丘陵平原区通过系统分析第四纪地层的岩性、结构、构造等组合,以地貌以及第四系成因、沉积相和沉积物物源为指标,结合已有区域第四纪研究成果以及年代地层和岩石地层划分标准,进行皖江沿江丘陵平原区“第四纪地质单元”划分,共划分出冲积-湖积平原地质单元、洪积-坡积岗地地质单元和残积-剥蚀丘陵地质单元3个一级地质单元,总结了7种类型第四纪地层结构组合及其特征,为区域水文地质和工程地质调查与研究奠定了基础。     

中国深层地热能开采的地质条件评价

深层地热能是指深度大于3 000 m的地热能。我国深层地热能资源丰富,但是开采条件怎么样呢?本文基于地热地质学原理,结合岩石力学等相关学科的理论,提出一种对深层地热能开采条件进行评价的指标体系,对各单一指标采用专家打分的方法赋值,继而采用模糊数学定量计算和评估深层地热能资源开发的难易程度。该方法考虑了深层地热能开发利用中的增强地热系统(EGS)的环境安全问题,即传统的“刚性造储”可能带来的诱发地震等不利于地热能行业健康发展的因素,倡导“柔性造储”和广义EGS理念,强调储层属性和地物理场的整合,针对我国地热能分布与构造活动关系密切、地壳总体上活动性强、地应力高、地震频发等构造型地热特点,是对以往评价方法的补充和拓展。该方法充分利用了专家知识,发挥了模糊数学综合评估作用,给出的量化结果易于对比和使用,可以更好地支持决策。本文基于新的评估方法,利用现有的深部地热研究及勘探成果,评估了中国大陆地区九个区域深层地热能开发的难易程度,评价区包括西藏南北地堑系、云南西部火山型地热区、青海东部共和盆地以及东北、华北等。从本文的结果可以看出,我国深层地热能开采的地质条件复杂,开采难度较大。     

深层含水层地下储热技术的发展现状与展望

深层含水层储热是一种利用深度>500 m的深层含水层作为储热介质的储热技术,储热对象通常为50~150 ℃的热水。它通过地下水井从深层含水层中抽取和灌入地下水,实现热能储存和回收。深层含水层储热技术是弥补能源供需时空分布的不平衡,综合利用多种可再生能源,实现节能减排的有效途径,是国内外研究的前沿和热点。文中首先阐述了深层含水层储热系统在世界范围内的历史发展,归纳储热系统的热工性能,在总结前人研究工作的基础上分析影响其热回收效率的关键参数,并对各个参数对热回收效率的敏感性做了综述。在此基础上,本文还讨论了限制深层含水层储热系统发展的技术瓶颈,并针对系统的经济效益和市场潜力做了预测和展望。     

碳中和目标驱动下地热资源开采利用技术进展

碳中和、碳达峰需要能源供给领域的重大系统变革,地热能作为一种清洁低碳、稳定连续的非碳基能源,可为实现这一目标提供重要保障.本文简要介绍了中国地热资源赋存条件,就直接利用和地热发电分别综述了浅层-中深层地温能和水热型地热资源的开发利用技术和发展;重点介绍了地热制冷、重力热管、地热-太阳能联合发电等广受关注的新技术、新方向;展望了发展前景和研究开发方向,为相关的工程技术和研究人员提供参考.     

世界地热能开发利用现状与展望

地热能作为一种零碳、清洁能源,其开发利用对于碳中和具有重要价值。2015-2020年,全球新增地热发电约3649 GW,增长约27%;地热直接利用总装机容量增长52.0%。两者之和,所用热能比2015年增长72.3%。全球每年地热直接利用可防止7810万t碳和2.526亿t CO₂排放到大气中。世界地热能发展呈现五大趋势：（1）发展非常规地热系统;（2）向海上地热资源开发进军;（3）降低钻探成本与石油热能协同生产;（4）加大浅层地热能的开发利用;（5）加强含水层热能储存技术研发。     

世界能源转型背景下的地质调查工作建议

为应对全球气候变化,以新能源替代化石燃料和核燃料为特征的世界能源转型正快速推进,绿色、低碳、环保成为时代发展的代名词。在这场能源变革中,世界各国由于资源禀赋、能源消费结构、政策法律等方面的差异,应对能源转型的方式、做法也各不相同。英国以页岩气、地热等地下能源资源的利用及其相关基础设施建设和技术开发为重点;美国继续推进页岩气革命,加强天然气水合物预研究,同时强化传统化石能源利用的基础研究;欧盟则主要从整合区内市场、建立能源联盟的角度,增强自身能源安全保障。各国地调机构作为技术支撑力量,多聚焦于非常规能源资源的潜力评价、开发技术研究、关键技术装备研发、水力压裂的环境影响等,支撑服务于各国能源转型。鉴于中国的资源国情,提出以页岩气、天然气水合物、地热资源调查为重点,建世界顶级研发中心,推动非常规油气科技攻关,做好非常规油气开发前期技术储备,同时加强天然气定价机制研究,推动上海建立国际LNG交易中心等建议。     

山东莘县凹陷（聊城段）地下热水化学特征及成因

典型地区地下水成因和演化机制的研究不仅对于热水资源的合理利用与开发具有重要的指导意义,而且可以为日后的地热资源勘查评价提供重要信息。通过对莘县凹陷聊城段的地下热水的化学成分、同位素及其水文地质特征的分析,进而对这一地区的地下热水的成岩和演化过程进行了研究。地下热水的形成受区内深大断裂和基底构造对地热形成的控制,地下热水补给是来自大气降水,为入渗变质水,水化学成分以易溶盐溶解作用为主,反映了地下水长期径流及深循环中各种水化学作用。     

山东德州凹陷地下热水地球化学特征及成因

典型地区地下水成因和演化机制的研究不仅对于热水资源的合理利用与开发具有重要的指导意义,而且可以为日后的地热资源勘查评价提供重要信息。笔者通过对德州凹陷的地下热水的化学成分、同位素及其水文地质特征的分析,进而对这一地区的地下热水的成岩和演化过程进行了研究。结果显示地下热水的形成受区内深大断裂和基底构造对地热形成的控制,地下热水补给是来自大气降水,为入渗变质水,水化学成分以易溶盐溶解作用为主,其气体组分主要起源于大气、地壳和地幔的混合物,反映了地下水长期径流及深循环中各种水化学作用。     

地下水循环对围岩温度场的影响及地热资源形成分析——以平顶山矿区为例

地下水循环方式的不同对围岩温度场产生的影响有很大差异。当低温地下水向下运动时 ,将引起围岩温度降低 ,出现低温异常 ,从而阻碍地热资源的形成 ;当深循环的地下水在循环过程中被岩温加热 ,并在一定地质条件下向上循环时 ,将引起流经围岩的局部温度升高 ,在浅部形成局部地热异常 ,进而促进地热资源的形成。因此 ,地下水循环对围岩温度场的影响在一定程度上决定着地热资源的形成。本文在研究地下水循环对围岩温度场的影响基础上 ,利用地球化学地热温标和同位素方法对平顶山矿区地热资源的形成进行了分析 ,预测了该区地温场温度     

开采状态下河北平原孔隙热储地热水资源的构成——以辛集集中开采区为例

地热水属于承压水,其储存量包括容积储存量和弹性储存量两部分,当水位处于含水层顶板以上时,已开采出的地热水只能是弹性储存量。在河北平原区进行区域地热资源评价时,地热水可开采量按照开采系数法、解析法等不同方法计算,与弹性储存量存在巨大差距。为研究地热水开采资源的构成并更加准确评价集中开采区地热水的可开采量,采用地下水均衡法对辛集集中开采区地热水开采资源量进行了计算,结果显示: 侧向补给量为126×10⁴ m³,占开采资源量的60.9%; 越流补给量为19.7×10⁴ m³,占开采资源量的9.55%; 弹性释水量为33.1×10⁴ m³,占开采资源量的16.1%; 弱透水层压密释水量为27.4×10⁴ m³,占开采资源量的13.3%。研究结果说明,集中开采区地热水的开采资源量不仅仅来自于热储层的弹性释水量,还包括侧向补给量、越流补给量和弱透水层的压密释水量。研究成果对于科学合理地开发地热资源、更好地遏制和缓解地热水开采引发的地质环境问题具有一定意义。     

长春地区浅层地热能利用条件分析

科学合理地应用地源热泵技术、开发利用浅层地热能资源的前提是对地质条件的适应性进行充分论证。地源热泵技术的适宜性区划和浅层地热能评价是以地质条件、水文地质条件为基础,结合地源热泵系统特征进行划分。依据长春市地质和水文地质条件,长春市区可划分3个地层结构区, 即贾家洼子-八里堡-兴隆沟以西地区、贾家洼子-八里堡-兴隆沟基岩裂隙含水带及其以东到伊通河西岸台地陡坎地带、伊通河谷地区。建立地下水源热泵适宜区的评价指标体系,评价指标体系共分目标层、亚目标层、指标层3层。亚目标层包含水文地质条件、地下水水质、地下水水温,指标层包含含水层厚度等9个指标。采用模糊综合评判法对3个地层结构区进行了适宜性评价。评价结果是Ⅰ区不适宜采用地下水源热泵,Ⅱ区和Ⅲ区均适宜采用地下水源热泵利用浅层地热资源。评价结果对长春市浅层地热能开发利用具有指导意义。