苏中及其南部地区地热勘查物探方法

苏中及其南部是江苏地热能主要分布区,区内地热类型多、水量大、温度高、分布广、开发滞后,因此,对苏中及其南部地区开展不同深度的地热勘查与研究工作,尤其是在地热资源勘查中起重要作用的物探方法研究非常必要。通过对区域地热地质、区域地球物理场特征、时空及温度对岩石物性参数影响的分析,对区内浅层地温、中浅层地热、深成干热岩物探勘查方法进行了研究。分析认为：浅层地温能勘查应以电（磁）类方法为主;中浅部地热资源勘查以电磁法为主,地震微动技术为辅;干热岩资源勘查应以重力和磁法勘查为基础,以大地电磁法和地震微动法为主要勘查方法。通过2个有代表性的成功勘查实例,说明浅层地温能和中浅层地热物探勘查方案的可行性。     

渤海湾盆地中南部干热岩选区方向

渤海湾盆地是我国华北油气开发的主战场,多年的油气勘探开发积累了大量钻井、测录井及测温数据。通过对区内深钻井测温数据的分析研究,发现中南部的冀中坳陷、黄骅坳陷、临清坳陷和济阳坳陷是干热岩地热资源的主要富集区,温度≥180 ℃的热储主要发育在基岩潜山或斜坡区,埋深适宜,温度较高,有一定的天然孔渗条件。4个主要坳陷区4 000 m以深钻井平均地温梯度范围为3.07~3.32 ℃/100 m,5 000 m以深钻井平均地温梯度范围为2.96~3.27 ℃/100 m,埋深越大,地温梯度越低。坳陷区埋深在4 309~6 261 m时相继达到180 ℃温度,为干热岩目标埋深范围。不同坳陷、区块和井区达到180 ℃干热岩温度界限的深度相差较大。下古生界、中元古界和太古宇三套热储是渤海湾盆地中南部最具开发利用潜力的干热岩热储类型。冀中坳陷主要发育奥陶系灰岩、寒武系白云岩和中元古界白云岩热储,黄骅坳陷以奥陶系灰岩热储为主,济阳坳陷发育寒武系-奥陶系灰岩和太古宇变质岩热储,临清坳陷主要为奥陶系灰岩热储。坳陷区的凹中和凹边凸起区,顶面埋深3 000~5 000 m的前中生界潜山是主要的勘探方向,冀中坳陷河西务、长洋淀等潜山,黄骅坳陷南大港、千米桥等潜山,济阳坳陷桩西孤北等潜山,临清坳陷马场、文留等潜山是干热岩勘探开发有利区。干热岩勘探可与深层油气勘探开发相结合,进行不同类型资源的兼探和综合开发利用。     

我国发展增强型地热开采技术所面临的机遇与挑战

介绍了增强型地热系统(EGS)的技术原理及增强型地热资源所具有的分布广、对环境污染小、可循环利用等优点。阐述了我国干热岩地热资源前景广阔,大陆地区3~10km深度段干热岩地热资源总量为2.09×107EJ,按2%的可开采资源量计算,亦达4.2×105EJ,相当于14.3×103亿t标准煤,是中国大陆2010年能源消耗总量的4 400倍。以青海共和贵德盆地为例,该盆地干热岩储层的地温梯度为7℃/hm,井深3 000m温度可达200℃。根据典型干热岩储层特征,讨论了我国开展干热岩吸热系统存在的技术难题,并对开展相关研究给出了建议。     

江苏宝应地区热储类型与勘探前景

江苏宝应地区在寒武—奥陶系碳酸盐岩地层中获得水温93℃水量为2200m3/d的高温、高产地热资源,位居华东地区前列。热储岩性为寒武系—奥陶系的碳酸盐岩,为裂隙型裂隙—溶蚀孔洞型,具有分布广埋藏深度浅(1000～2500m)溶蚀孔洞裂隙发育的"古风化壳"特征,有利地热资源的富集,勘探前景广阔。     

合肥市浅层地温能初步评价

依托中国地质调查局地质调查工作项目全国地热资源调查评价子项目合肥市浅层地温能调查评价,对合肥市浅层地温能进行初步评价,结果显示合肥市地质结构以及地质环境条件较为简单,除局部突起的裸露基岩外其他地区均适宜于地埋管换热;合肥地处新生代“红层”盆地区,地下水资源贫乏,浅层地温能的开发不适宜选择地下水换热。合肥市区均适宜选择地埋管换热方式,综合效率较适宜的埋置深度为100~150 m,口径130 mm左右,地埋管的间距4~5m为宜。     

基于GIS技术和C-A分形方法的浅层地温能定量适宜性评价——以乌鲁木齐市北部城区为例

浅层地温能利用前景广阔。据实际勘查资料和测试数据,采用层次分析法及C-A分型方法对乌鲁木齐市北部城区进行浅层地温能定量适宜性分区评价。结果表明,地下水源热泵适宜,较适宜区面积196.35 km^2,分布在第四系卵砾石厚度适中、含水层富水性好、单井涌水量1 000~5 000 m^3/d、地下水径流速度0.1~0.2 m/d的地带;土源热泵适宜、较适宜区总面积284.50 km^2,分布在黄土、粉土、砂砾卵石厚度大于30 m的地带,研究区其它地方不适宜浅层地温能的建设。评价结果对该区浅层地温能开发利用具有良好的指导作用。     

合肥市浅层地温场分布特征及影响因素分析

通过对合肥市15个地温监测孔的长期观测,分析了该市浅层地温场的分布特征及其影响因素。研究结果表明:合肥市浅层地温场整体呈西低东高分布特征,区内恒温带平均温度在17.4℃左右,恒温带深度在12～32m左右,地温梯度在2.3～4.1℃之间。浅层地温场主要受地质构造控制,同时受地层岩性及地下水补径排条件影响。200m以浅岩性以泥岩、砂岩为主,胶结程度差,结构松散,且地下水贫乏,浅层地温能的开发利用适宜采用地埋管型地源热泵。     

中国地热资源现状及发展趋势

中国地热资源禀赋良好,分布广泛且具有明显的规律性和地带性。本文系统总结了国内取得的地热资源勘查开发成果:浅层地热能资源在全国范围内普遍分布,我国336个地级以上城市规划区范围内浅层地热能资源年可开采量折合标准煤7亿吨;水热型地热资源年可开采量折合标准煤19亿吨;干热岩远景资源量折合标准煤856万亿吨。阐明了有代表性的水热型地热资源成因机制和干热岩资源成藏模式。地热开发利用技术发展迅速,浅层地热能和水热型地热资源利用量逐年攀升,但在地热资源成藏模式研究、勘查开发及管理利用等方面仍有亟须突破的技术瓶颈和需要改进的环节。文章分析了存在问题并提出了我国地热发展战略路线,下一步应加强热源机理与控热构造研究,推进地热探测技术和开发利用示范,开展重点地区浅层地热能、水热型地热资源勘查评价,完善干热岩勘查开发技术体系,推动地热产业健康有序发展。     

河南省主要城市浅层地温能特征及开发利用建议

河南省浅层地温能资源具有分布广泛、资源量丰富、开发利用方便等特点,发展前景广阔。通过对河南省主要城市的地质、水文地质条件和岩土体结构特征等浅层地温能赋存特征的分析,采用数理统计和对比分析等综合研究的方法,对比研究了不同地貌类型城市200m以浅的岩土体热物性特征、浅层地温场分布特征和岩土热响应特征等的异同及其分布与变化规律。结果显示:河南省主要城市浅层地温能的赋存层位主要为第四系及新近系上部的各类松散堆积物,这些松散的堆积物和储存于其孔隙内的地下水为浅层地温能的载体;岩土导热系数会随着孔隙率的增加而减小,随岩性颗粒变粗而增大;城市地层综合导热系数和换热能力与地下水径流条件呈正相关;位于盆地和山前地带水文地质条件优越的城市或地段,浅层地温能开发利用宜采用地下水换热方式,松散堆积物厚度较大且以细粒相沉积为主的城市或地段,宜采用竖直地埋管换热方式。     

基于水文地球化学特征的辽宁丹东地区地热水成因模式研究

辽宁丹东地区地热资源丰富,阐明其地热田的成因模式对于区域热水资源的可持续开发利用具有重要意义。以区内北汤、东汤、五龙背地热田为研究对象,进行水化学和同位素分析。结果表明,北汤、东汤、五龙背地热水的水化学类型分别为SO₄·Cl-Na·Ca型、HCO₃·SO₄-Na型、 HCO₃-Na·Ca、HCO₃·SO₄-Na和HCO₃·Cl-Na型。研究区的热水来源为大气降水,北汤、东汤地热田的补给高程分别为678 m和376 m。根据¹⁴C测年方法,得出北汤、东汤和五龙背地热田地热水年龄分别为2 000~3 300 a B.P.、2 200~7 200 a B.P.和700~2 900 a B.P.。根据二氧化硅地温计和lg(Q/K)方法,北汤、东汤和五龙背地热田的热储温度分别为92 ℃、120 ℃和100~101 ℃,相应的地热水循环深度分别为1 900 m、3 000 m和800~1 800 m。地热水接收大气降水入渗补给,经断裂带深循环加热,于NNE和NW向两组断裂交汇处上涌进入浅部含水层或出露地表成泉,属中低温对流型地热系统。     

江苏如东县小洋口地热田成因研究

地热资源按成因可分为对流型地热资源与传导型地热资源两大类。根据地热水的赋存介质差异,传导型地热资源又可分为松散岩类孔隙型、构造裂隙型及古构造面岩溶型3个亚类。小洋口地热田同时存在两种成因地热类型,深部断裂构造带地热水为对流型地热类型,其上部盐城组松散层中的地热水则是其伴生的传导型地热资源。其成因模式是,冷水沿金坛—如皋断裂在自身重力作用下下渗至4～5 km的深部并增温成为高温热水甚至蒸汽,由于密度的减小,其上浮返回浅部裂隙发育处并与其中温度相对较低的热水混合而降温,正由于温度和密度的变化为水的循环提供了动     

鄂尔多斯盆地南缘延安地区中深层地热能特征研究

近年来水热型、浅层地热能发展产生的缺点问题日益突出,以取热不取水为原则,中深层U型水平对接换热技术成为新的技术方向。通过对鄂尔多斯盆地南缘延安地区地层岩性、地温梯度特征、热储层特征等特征研究,分析了研究区中深层地热资源潜力,研究结果表明鄂尔多斯盆地南缘奥陶系马家沟组为良好的热传导型热储,深部地温梯度为3.05℃/100m。当马家沟组深度在3157m时,对应温度达到110.67℃。测井及注水试验结果表明,奥陶系马家沟组为极弱含水层,几乎没有流体,属于良好的干热岩型地热资源,具有较高的开采价值。充分确定了该区地热地质条件良好、地热资源潜力巨大。为合理、高效开发利用该区地热资源提供了科学依据,对进一步开发利用该区的地热能具有重要意义。     

川西南喜德热田地下水水文地球化学特征

地下热水的形成和化学组分特征常受断裂构造和热储地层岩性的影响。川西南喜德地热田内出露的冷泉水和地热水严格受断裂控制,前者为主断裂控制的浅循环型碎屑岩或岩溶裂隙孔隙水;后者则为次级断裂所控制的深循环型裂隙水,其热储层为碳酸盐岩。基于喜德热田形成的地质构造背景,通过开展热田内地热水和冷泉水水化学指标的测试和分析及水岩相互作用模拟,对该热田水文地球化学特征进行了研究。结果表明：喜德热田地热水和冷泉水水源均为大气降水,补给高程分别为2 874~3 092 m和2 584~2 818 m。受温度、含水层矿物类型、水岩相互作用的影响,地热水和冷泉水水化学类型和各组分差别较大,前者为HCO3·SO4-Ca·Mg型水,后者为HCO3-Ca·Mg型水。水岩相互作用模拟表明碳酸盐岩矿物、石膏矿物的溶解和沉淀及阳离子交换过程是导致地热水和冷泉水水化学组分差别较大的主要原因。此外,采用二氧化硅类温标计算喜德热田热储温度为56~90 ℃,循环深度为1 422~2 558 m。研究结果对阐明喜德热田的成因模式,地热水的进一步开发和热水资源的可持续利用具有重要意义。     

西藏羊八井地热田热水的化学组成

羊八井地热田深、浅层热水都是Cl-Na类型,具有相同的B/Cl比值,说明深层热水在上升通道中与冷水相混合形成了浅层热水。浅层流体自西北向东南流动,温度逐渐降低。浅层热储内普遍存在着水岩交换反应,对热水的化学组成有一定的影响。石英和玉髓地热温度计分别适用于计算深、浅层的热储温度。纳木错(湖)不是羊八井地热田的补给区。深层热水在井筒内绝热汽化时不会出现SiO₂结垢,CaCO₃是否会在井筒壁沉淀需要放喷较长时间来检验。文中还阐述了对热水的化学组分进行监测的必要性。     

京津鲁地热资源勘查利用对江苏的实践指导意义

京津鲁地区走在我国地热开发利用的前列,在地热勘查、地热利用等方面积累了许多成功经验,尤其是地热资源的综合利用和科学利用上树立了典范。分析江苏地热资源开发利用现状和地热勘查中的技术难点,对京津鲁地区地热资源赋存规律、主要勘查技术方法、地热资源科学利用以及勘查开发规划等进行阐述,对江苏地热勘查和开发利用提出了建议。     

冀中地热区深部热水微生物群落组成及其功能预测

了解深部微生物群落组成和功能对探索早期生命起源和利用其独特功能均有重要意义.地热区深部碳酸盐岩岩溶-裂隙热储环境中微生物群落组成和功能特性仍然不清.为了探测冀中地热区深部热水微生物群落组成与功能特性,以浅层水和土壤为参照,利用冀中地热区地热科学钻探孔抽水试验,采集深部热水样,同时采集每个钻孔上方附近的大田农灌井浅层水和土壤样品,用于16S rRNA基因高通量测序,并使用PICRUSt软件进行功能预测.结果显示冀中地热区深部热水含有38个菌门,541个菌属,以细菌为主(97.5％),古菌很少(2.5％),特征性菌群主要是厚壁菌门Firmicutes、硝化螺旋菌门Nitrospirae、热袍菌门Thermotogae和广古菌门Euryarchaeota,优势菌属包括硫酸盐还原菌,固碳作用、发酵作用和硫酸盐还原作用可能较强,而产甲烷作用和反硝化作用可能很弱.深部热水出现好氧嗜温菌,说明在大流量抽水条件下,深部热水受到富含变形菌门Proteobacteria浅层水的补给.本次研究揭示了冀中地热区深部碳酸盐岩岩溶-裂隙热储层含有种类丰富、功能多样的微生物群落,微生物群落特征可作为深部热水与浅层水水力联系的指示剂.     

西藏东部阿旺地下热水化学特征及其成因初探

本文基于西藏阿旺乡的地热地质背景, 综合应用野外调查、水文地球化学、环境同位素方法, 初步探究了区内出露地下热水的发育特征及其成因机制。结果表明, 地下热水化学类型为HCO₃-Na型, 这与地下热水在径流过程中与围岩发生溶滤作用和阳离子交互作用有关。氢氧同位素分析显示地下热水补给来源为大气降水, 并伴随有轻微的氧漂移现象, 表明水岩作用较强烈, 热储温度较高。采用同位素方法估算补给高程在4600~4800 m左右, 推测地下热水的补给区为阿旺乡西北部山区。Na-K-Mg三角图判别法和矿物饱和度指数表明地下热水为未成熟水, 其在上升过程中受到了浅表冷水的混合, 冷水混入比为60% ~70%, 采用地球化学温标计算得到的深部热储温度为170~200 ℃, 地下热水循环深度为4500~5300 m。阿旺地区地下热水成因模式为:大气降水自补给区入渗进入深循环, 经大地热流加热形成热水, 热水在地下循环过程中沿断层破碎带上升受到浅循环冷水混合后出露地表形成温泉。     

河北省地热地质条件的基本特征与地热资源开发利用问题

河北省地热资源丰富。在河北省三个深部地热地质区的背景下 ,地热资源受控于区域地质构造条件。新生代以来构造拗拉力作用形成了深、中、浅三种类型的断块潜山 ,构成不同类型的地热田。上部以孔隙、孔隙 -裂隙型储热含水层为主 ,下部以岩溶 -裂隙及裂隙型储热含水层为主。对地下热水资源的开发与保护 ,必须坚持可持续发展战略 ,全面规划 ,科学开发。