雄安新区容城地热田地热流体化学特征

地热流体的水文地球化学特征及演化可以揭示地热水的深部循环机理,对地热资源的开发利用有着重要意义。基于容城地热田的地热地质条件,本文选取了容城地热田16个深部地热井水和2个保定山区浅层冷水井进行了水化学特征及同位素分析,计算了热储温度和热循环深度,最后进行了反向水文地球化学路径模拟分析地热流体在深部的水岩反应运移过程。结果表明研究区深部地热井水化学类型为HCO₃·Cl-Na型,保定山区水化学类型为HCO₃-Ca·Mg型,在容城地热田中几乎所有离子与Cl都不存在显著正相关关系,微量元素主要来源于相关矿物的溶解。容城地热田Na⁺浓度很高,说明容城地热田的地下水径流较长,热循环深度大,HBO₂的含量较多,说明其地下热水径流较小,流速比较弱。D、¹⁸O同位素基本在大气降水线附近,计算地热井的补给高程为665.17～165.17m,与保定山区海拔相近,表明了研究区地热水来源为山前补给和大气降水。研究区深部热储温度为57～98℃,热循环深度在1331～2483m之间。     

四川巴塘地热田水文地球化学特征及成因

地下热水的地球化学特征能够揭示深部地热过程。川西巴塘地区域地热资源丰富,但当前研究程度较低。为进一步查明川西地区地热资源赋存状态及热源来源,揭示热循环机理,定量评估研究区热储温度、冷水混入比例、热循环深度等,利用巴塘热坑和巴塘热水塘两处地热田共20组温泉水样进行水化学分析和氢氧同位素分析,进行定量计算,并分析巴塘地区地下热水的演化过程。结果表明:巴塘地区地下热水主要为HCO3—Na型;水中Sr2+、Li+和F-与Cl-的相关性不佳;主要受大气降雨补给;冷水混入比例为64%~68%,未混入冷水时深部热储温度为218~229 ℃,热储循环深度4 546.32~4 777.89 m;Na+、HCO-3、SiO2浓度在热水循环过程中变化相对较大。说明Sr2+、Li+和F-只来自于水岩作用的矿物溶解,且该地区地下水补给主要来自于大气降水,川西地区地热水于围岩发生水岩作用,进行离子交换,在完成一系列水化学作用及水岩作用后,升至地表,最终形成温泉水。研究成果可为川西巴塘地区地热研究提供数据支撑及理论支持,同时也为川西整体区域地热研究提供方法借鉴,为研究区地下水开发利用研究提供参考。     

藏南隆子县模麓温泉群水文地球化学特征及成因机制研究

藏南地区地热资源丰富,是喜马拉雅地热带的重要组成部分,有望成为新的地热资源开发靶区。本文以藏南桑日-错那活动构造带内模麓温泉群为研究对象,以水化学和氢氧氚同位素为研究方法,分析模麓温泉群的水岩作用、热储温度、补给来源及径流时间,揭示了地热水的成因机制。模麓地热水pH在6.6～7.2之间,TDS为1 908mg/L～2 326 mg/L,水化学类型以HCO3·Cl-Na型和HCO3·Cl-Na·Ca型为主。地热水中主要阴阳离子来源于硅酸盐矿物的溶解和少量地球深部物质。利用硅-焓方程法和硅-焓图解法计算的初始热储温度为198℃～256℃,冷水混入比例为68%～85%。此外,对地热水中的Li、B、F等微量元素分析得出,研究区温泉水中微量组分除来自水-岩作用外,应该还与深部流体的混入有关,且该地区的氢氧同位素特征表明地下水补给主要来源于大气降水,补给高程为5 652m～5 664m,模麓地热水中的氚含量<0.5TU,表明其地热水为老水,有更长的径流时间,为水-岩作用提供了充足的时间,而宿麦郎曲河水为新水,补给径流时间短。研究区地热水与围岩遮拉组砂板岩发生水-岩作用,进行离子交换作用,在地...     

福建盐田海水补给型地热系统地球化学特征及其成因

海水补给型地热系统具有补给资源量大,但温度低、水质咸化等特点,查明沿海地热水循环补给条件和成因机制,对东南沿海地热资源的合理开发利用和保护具有重要意义。在泉州官桥盐田地热区分别采集了地热水、地下水和海水样品14个,利用水化学同位素特征分析和地球化学温标法,揭示了官桥盐田地热水循环补给和地热资源成因机制。结果表明：地热水水化学类型为Cl—Na型水,与海水水化学类型一致;H01和H02的溶解性固体总量（TDS）分别为2 610 mg/L和3 090 mg/L,地下水以TDS小于400 mg/L的HCO3—Na型水为主;地热水富集Br-,地下水中Br-未检测,表明盐田地热水存在现代海水或者海相沉积层古海水补给。根据盐田地热田H01和H02地热水Cl-混合模型计算,地热水H01海水混入比为9.13%,H02海水混入比为10.76%,显示H01在出露于第四系地层后混入了更多的地下水。综合分析认为,海水是盐田地热水的重要补给资源,地热水化学组分受海水混合作用影响明显,深层热水上升过程中存在两次或者多次地下水或者海水混入从而形成浅层热储,采用SiO2地热温标和多矿物平衡法估算的浅层热储温度在89～1...     

藏北温泉盆地地热田水文地球化学特征研究

藏北温泉盆地地热资源丰富,但研究程度较低。为查明温泉盆地地热资源赋存状态及热源来源,揭示热循环机理,定量评估研究区热储温度、冷水混入比例、热循环深度等,利用温泉盆地地热田共18组温泉水样进行水化学分析,进行定量计算。结果表明：温泉盆地温泉水水化学类型主要为Ca-HCO3?SO4型。温泉盆地地下热水在向上运移过程中,受浅层地下水的混合作用影响,使得热水变为“未成熟水”。温泉水中文石、方解石等钙质热液的饱和度指数大于0。热储温度60.93~96.52 ℃,热循环深度3 238.06~5 215.28 m,冷水混入比例在20.97%~70.19%之间。硅-焓模型计算出未混入冷水时深部热储温度在81.94~167.26 ℃之间,热储循环深度4 405.56~9 145.56 m。     

天津滨海新区深部地热流体水文地球化学特征

通过近几年滨海新区深部热储的勘探开发,对古近系东营组和蓟县系雾迷山组的认识也逐步加深。从水化学特征、热储温度、水文地球化学作用方面对东营组和雾迷山组地热流体展开分析,为进一步开发利用深部热储地热资源提供了依据。宁河凸起雾迷山组补给较为充分,东营组赋存环境较封闭,东营组地热流体属于“平衡水“;地热温标计算出的雾迷山组热储平均温度约126℃,东营组热储平均温度100 ℃,两者均源自大气降水,东营组地热流体与岩石交换时间更长些,循环能力更弱,深部地热流体径流方向自NE向SW向,径流过程主要发生了溶滤作用、阳离子交换、沉淀作用及混合作用。     

基于水化学、同位素特征的济南岩溶地下水补给来源研究

文章利用水化学、2H、18O同位素、87Sr/86Sr比值、13C和14C同位素对济南岩溶地下水补给来源、地热水补给来源进行研究。结果表明,岩溶冷水水化学类型以HCO3-Ca、HCO3·SO4-Ca型为主、地热水以SO4-Ca型为主。在旱季,间接补给区对泉群地下水补给比率在66.00%~73.58%之间,直接补给区仅占到26.42%~34.00%,旱季泉水的主要来源为间接补给区岩溶地下水。地热水受到了更新世以来的降水补给,是不同时期降水补给所形成的混合地下水,接受补给区域应为高程较高的张夏或者炒米店-三山子组地层,补给高程在350~550 m之间。     

浅论安徽巢湖半汤地热田成因及径流通道问题

滁河断裂带总体走向北东40°,长约170km,宽5km,在断裂带内发育奥陶系一震旦系地层,该套碳酸盐岩受断裂构造影响,裂隙、岩溶发育,具备地下水渗透、径流、储存所需的空间条件。由于该断裂规模大,影响深,是地壳深部热源导控断裂,沿断裂带有温水、温热水温泉出露7处之多。巢湖市半汤地热田就是其中之一,地热田成因受北北东向F2、F3断层和滁河断裂带南缘巢湖一香泉断层（F1）的控制,由于地热田区裂隙、岩溶在不同标高段发育,地下水沿裂隙、岩溶径流亦有深浅之分,由于地下水径流循环深度不同,因而涌出地表的温泉温度也不尽相同。     

献县地热田碳酸盐岩热储示踪试验与模拟

地热回灌过程中开采井热突破预测等理论模型方面的研究尚不完善。本文在献县地热田开展了对井回灌示踪试验,并运用Comsol Multiphysics建模软件进行了参数反演,应用该理论框架进行了示踪试验数据的定量解释及开采井热突破预测。结果表明,示踪剂回收率偏低,为0.022 5%,采灌井存在1条优势通道,通道长度约为513.7m,总体表现为采灌井之间的水力联系较差。本文应用模型进行了参数反分析,计算得到拟合优度R²=0.790 7>0.6,说明此优化结果与测量值有较强的相关性,拟合程度好。连续开采100 a,不会发生热突破现象。     

鲁中隆起北缘地热区岩溶热储水化学特征及形成机理

通过研究鲁中隆起北缘岩溶热储地热水水化学特征,分析岩溶热储地热水的形成机理。以鲁中隆起北缘地热区内32个地热井为研究对象,采用Piper图解、Schoeller图解、离子组分比率特征、同位素特征、Na−K−Mg平衡图解、矿物饱和指数计算与评价等方法,研究地热水的补给来源、水岩作用过程、运移途径、循环演化特征和形成机理。结果表明：在岩溶地下水向地热田径流方向上,岩溶地下水的水化学类型与地热水的明显不同,岩溶水的TDS含量呈增加趋势,而${\rm{HCO}}_3^{-}$含量百分比呈现降低趋势;同一地热田区段的地热水水化学成分相似、水化学类型相同。研究区地下热水中微量组分F、Li、Sr、偏硅酸等含量表现出增加的趋势。通过使用玉髓地热温标计算的地热区岩溶热储温度为39~70 ℃,地热水的循环深度为856~1 877 m,结合测温曲线特征分析,确定研究区地热系统为对流−传导型。水文地球化学演化、离子组分比率、同位素等多种分析方法,揭示出岩溶热储地热水的补给来源为地热区南部泰山北麓山区晚更新世寒冷气候条件下古大气降水的入渗;大气降水入渗补给岩溶含水层后,经地下水深循环径流运移,在大地热流、地下水运移传导−对流加热作用下形成地热水。     

临汾盆地曲沃地热田热储特征研究

临汾盆地曲沃地热田地热资源丰富,目前该区域地热以温泉洗浴为主,开发利用方式单一,缺少对地热田热储层特征的系统认识。为了进一步科学开发曲沃地热田,基于区域地质构造、实钻沉积地层、水化学分析等数据,对曲沃地热田地热地质条件进行综合分析,初步明确了地热田边界及储盖组合特征。利用取芯分析测试资料、测井解释成果对研究区热储层进行综合评价,结果显示:奥陶系上马家沟组厚度大、有效储层占比高,是曲沃地热田的优质储层,可作为地热供暖项目重点开发层位。     

中低温热储及其井中热场

中低温地下热水有着广阔的开发利用前景.其成因及赋存规律的研究,是合理勘探、开发的基础.本文从地层、构造及水文地质条件入手,根据地热传导原理,研究了传导型热储的发育条件,划分了主要热储类型.在此基础上,对井(孔)中热场及井液温度变化规律进行了分析,给出了井液温度分布曲线及井液温度变化与地层的对应关系.这一成果,对勘探开发地下热水有积极的指导意义.     

淮北煤田现今地温场特征及大地热流分布

淮北煤田的高温热害问题愈发突出,但目前对该区系统的地温场特征及大地热流分布研究非常稀少.在系统分析淮北煤田大量地面钻孔井温测井数据和井下巷道围岩温度测试数据的基础上,结合72块岩石样品的热导率测试结果,全面阐述了该区现今地温梯度和大地热流的分布特征.研究表明:淮北煤田现今地温梯度众值介于1.80~2.80 ℃/100 m之间,平均地温梯度为2.42 ℃/100 m;大地热流值变化范围为39.52~74.12 mW/m2,平均热流值为55.72 mW/m2,地温梯度和热流值均低于同处华北板块的其他盆地以及南部的淮南煤田;大地热流受地温梯度控制明显,两者分布较为相似,整体表现为南高北低、西高东低的特点.结果表明,区内现今地温场和热流分布主要受区域地质背景和区内构造格局的控制.      

北京小汤山地热田地热资源量及地热水储存量计算与评价

文章简述了小汤山地热田的开发利用历史,描述了该地热田的地质、地热地质条件。对地热井的有关参数进行了统计分析,将热田分为两个分区,采用热储法计算出基础资源量、地热资源量和地热水的静储量分别为1746．03×10^12kcal、1290×10^12keal和25．43×108m^3。     

洛阳盆地地热资源与龙门地热田的关系

龙门地热田的形成是其特殊地质构造制约地下水运动的结果，F1，F2为龙门地热田的控热构造，F41为地热田的导水构造，∈3为龙门地热储层，上覆数百米的二叠，三叠系则成为龙门地热田的盖层，龙门地热田之北邻洛阳盆地为凹陷区，但地温梯度却为3．1℃／100m，明显高于龙门及其它相邻地区，经对洛阳盆地地热背景及控热条件分析认为：延伸并隐伏于洛阳盆地中的龙门控热构造F1，F2断层，仍具有导热性质，F1，F2断层虽被F3错开，还仍具有导水作用，经F1，F2排入洛阳盆地的热水，不但提高了洛阳盆地的地温，而且也是洛阳盆地热储层，下第三系砂，砾岩含水层的主要补给水源，故根据龙门地热勘探情况，选择洛阳盆地的地热开发目标区应为F1构造带上和隐伏的北东向断裂带上，取水层段应为下第三系上部的断裂带附近。     

雄安新区深部储热构造探测研究与地热井优选技术

为了给雄安新区下步高温、高产地热井的探测提供借鉴, 需要归纳总结雄安新区高阳地热田雁翎潜山高温、高产地热井的成热地质规律。本文系统分析了雁翎潜山地热田地热地质条件与地温场背景, 通过对莫霍面上隆、深大断裂、凹凸相间构造格局、深浅断裂系统的控热、导热作用的综合研究, 总结归纳了地球物理场、区域水动力场、水化学场与温度场的多场耦合指示等探测评价技术对地温场的指示作用。在此基础上, 确定了研究区高温、高产地热井的主要优选布设依据: ①雁翎潜山是距饶阳、霸县深凹陷较近的低凸起, 深凹陷的莫霍面相对上隆使其底部形成相对较高的温度, 热流自深凹陷底部向与凹陷相邻的低凸起汇聚, 有利于形成深部高温异常; (2)雁翎潜山距区域深大走滑断裂——马西断层较近, 马西断层河间段气藏为R/Ra>1的幔源氦异常区, 指示马西断层有可能导通深部幔源热; 潜山东侧的出岸断裂等断裂岩溶发育, 利于碳酸盐岩地下水的深循环对流加热后上涌; (3)雁翎潜山距太行山相对较远, 且未处于与太行山补给区水力联系较密切的安新—文安构造变换带, 受补给区冷水影响较小; 距区域深部岩溶地下水汇流区较近, 有利于热流的集聚。雁翎潜山井口水温123.4°C、109.2°C地热井的成功实施, 说明了深部碳酸盐岩地热井位优选探测技术的科学有效性, 对雄安新区乃至华北盆地深部高温、高产地热井位的优选具有很好的示范意义。     

西安地热田地热弃水回灌数值模拟研究

本文在分析研究西安地热田西南地热开发区的地质构造、热储特征的基础上,首次建立了回灌区地热系统三维数值模型,完成了地热弃水回灌的数值模拟研究,提出地热弃水回灌层位及回灌水量、回灌对热储层渗流场及温度场的影响等.     

四川康定地热田地下热水成因研究

康定地热田位于四川盆地西缘山地和青藏高原的过渡地带,属于高热流背景上的深循环高温地热系统。本文以康定地热田地下热水为研究对象,通过采集地热田内的主要两个热显示区(榆林河和雅拉河地区)的温泉和地热井的地下热水样,进行水化学和稳定同位素测试分析,研究其地下热水的补给来源和热储温度。雅拉河地下热水的水化学类型主要为HCO_3-Na型水,榆林河地下热水的水化学类型主要为HCO_3·Cl-Na型水,均显示了深部地下热水沿断裂上涌与浅部冷水混合的特点。根据地下热水同位素的结果分析计算,康定地热田地下热水的起源均来自大气降水,雅拉河地下热水的补给高程为5 600~5 900 m,榆林河地下热水的补给高程为5 300~6 300 m,来源于南部的贡嘎山的可能性较大。榆林河地下热水具有明显的氧-18漂移现象,其原因为较高的热储温度,二氧化硅温标和阳离子温标的结果证明了这个判断,雅拉河地下热水的热储温度为172~188℃,榆林河地下热水的热储温度为192~288℃。     

Multi-objective Optimization of Geothermal Extraction from the Enhanced Geothermal System in Qiabuqia Geothermal Field, Gonghe Basin

A geothermal demonstration exploitation area will be established in the Enhanced Geothermal System of the Qiabuqia field, Gonghe Basin, Qinghai–Xizang Plateau in China. Selection of operational parameters for geothermal field extraction is thus of great significance to realize the best production performance. A novel integrated method of finite element and multi-objective optimization has been employed to obtain the optimal scheme for thermal extraction from the Gonghe Basin. A thermal-hydraulic-mechanical coupling model (THM) is established to analyze the thermal performance. From this it has been found that there exists a contraction among different heat extraction indexes. Parametric study indicates that injection mass rate (Qin) is the most sensitive parameter to the heat extraction, followed by well spacing (WS) and injection temperature (Tin). The least sensitive parameter is production pressure (pout). The optimal combination of operational parameters acquired is such that (Tin, pout, Qin, WS) equals (72.72°C, 30.56 MPa, 18.32 kg/s, 327.82 m). Results indicate that the maximum electrical power is 1.41 MW for the optimal case over 20 years. The thermal break has been relieved and the pressure difference reduced by 8 MPa compared with the base case. The optimal case would extract 50% more energy than that of a previous case and the outcome will provide a remarkable reference for the construction of Gonghe project.     

乐东县龙沐湾地热田地热流体化学特征及质量评价

海南省乐东县龙沐湾地热田属于隐伏小型中低温地热田,地热田面积约12 km2,呈南北半月形带状展布,该地热田内3口地热井为32℃～42℃。通过对地热田内地热井的水化学资料分析得出,地热田水化学类型以HCO3-Na·Ca型为主,地热流体水化学组分基本处于稳定状态。同时对地热流体质量评价,将地热田地热流体命名为重碳酸钠钙型硅温水,可作饮用天然矿泉水,不宜作生活饮用水、渔业用水和农业灌溉,地热流体不具有腐蚀性且通过碳酸钙结垢趋势判断为不结垢。