实验室尺度高地温梯度模拟地层的实现方法研究

地热井与周围热储层的传热过程对地热井产热性能研究有重要意义。由于实际工程中在地热井周边布置测点较难,无法获取地热井周围热储层的参数变化,进而为地热热储模拟结果提供验证,故以往大多地热热储模拟仅将地热井作为源项处理,未考虑地热流体和储层的耦合流动换热。实验室条件下的模拟试验方便布置测点,可为热储-井筒耦合流动传热模型提供试验验证,其中如何实现实验室尺度下有温度梯度的模拟地层是试验研究的关键,目前尚未有类似研究。基于传热学基本原理,研究了实验室条件下有较高温度梯度多孔地层的快速实现方法,通过确定模拟热储层和热储盖层几何尺寸、优选填充多孔介质和实现恒定温度的模拟热储层,设计了一套实验室尺度下有高温度梯度的模拟地层系统,通过分层加热与边界动态热补偿方法,较快实现了热储层温度分别为60 ,65,70 °C下模拟地层的线性温度分布,采用有限体积法得到的数值模拟与试验结果的相对误差在±2.5%范围内,二者吻合较好。文章设计搭建的模拟地层系统可为开展地热井筒-热储耦合模拟试验提供条件,进而为开发的地热热储-井筒耦合传热数值软件提供试验验证。     

基于多种估算方法的湖南省现今地温梯度综合确定

湖南省目前地热井多为深度较小(多在500m以浅)的热对流型,用地热井测温数据求取的地温梯度一般偏大很多。为解决对流型地热测得的地温梯度偏大问题,本文采用地热温标、管道模型及基于生热率的深部地温反推法等地温梯度估算方法,综合确定了湖南省现今的地温梯度。结果显示,湖南省高地温场大致沿中部的白马山岩体、沩山岩体、幕阜山—黄龙山岩体一线和湖南省东南部分布,地温梯度大于3.0℃/100m;5000m深度、6000m深度沩山岩体、热水圩一带的最高温度分别达到了218.69℃、216.70℃和258.99℃、256.60℃。深大断裂与多块体接合部位的构造形态相配合,使湖南省中部构造交汇带处于张开性的构造环境,有利于大气降水的深循环与深部热物质的上侵,是形成湖南省中部高地温场的主要原因。湖南省东南部是西太平洋板块俯冲与回撤的前缘,处于江南造山带与华夏板块的接合带,有利于大气降水的深循环与深部热物质的上侵;同时高放射性生热率的铀矿床、矿点也提供了较高的地壳热量,是形成湖南省东南部高地温场的主要原因。地温梯度及地温场的科学界定,为湖南省下一步寻找高温地热资源指明了方向。     

西安市浅层地温场特征及其影响因素分析

基于可靠的浅层地温测量数据,系统分析西安市浅层地温场的分布特征及其影响因素。分析得出:受区域构造的影响,位于断裂带附近的监测井地温梯度值均大于6℃/100m,其他区域监测井地温梯度值在1.5～2.0℃/100m之间,全区平均地表热流值为78.8 mw/m2,高于全球大地热流平均值(61.1mw/m2);区域地下水、岩土体岩性及结构也是浅层地温场分布的重要影响因素。     

渤海湾盆地新生界生油岩系底界面温度分布

依据渤海湾盆地2000余口测温井的地温梯度数据、地层岩性描述、分层数据以及钻井资料,计算了该盆地各生油岩系底界面的温度。统计结果表明:渤海湾盆地沙河街组大部分凹陷区地层底界面温度介于90℃至150℃,目前仍具有大量生油的温度条件,而在隆起或一些凸起地区,该地层组段温度普遍小于90℃,未能达到生油的温度指标。东营组和孔店组地层也仍具有一定的生油温度条件。研究还表明:地层温度与地层界面埋深密切相关,温度随界面埋深的增大而升高,沉积厚度大的凹陷区地层界面温度大于沉积厚度小的凸起区或斜坡地带,说明地层界面埋深是决定地温高低的主要控制因素,而地温梯度对地层界面温度的影响相对较小。     

沉积盆地地温梯度研究中应注意的问题

沉积盆地的地温场特征是油气勘探研究的重要内容之一。油气勘探工作者习惯于采用地温梯度而不是大地热流来描述沉积盆地的热状态,但是,地温梯度与计算井段密切相关,离开计算井段去谈地温梯度高低,很容易引起误解,尤其是在测温井段较短或测温深度较浅时,测温数据不能直接用于计算沉积盆地的地温梯度,否则,会得出错误的结论。然而,在实际研究工作中,这一点经常被忽视。为此,本文提出了“规一化”地温梯度的概念和计算方法,并以实例说明沉积盆地地温场研究中,采用“规一化”地温梯度来描述盆地热状态平面分布特征的必要性。     

四川盆地东北地区古地温梯度模拟

四川盆地东北地区古地温梯度一直缺乏研究。以普光气田已有的实测反射率数据为依据,应用EasyRo模拟计算方法,研究了该区主要生烃期的古地温梯度。结果表明,对川东北地区主要埋藏与生烃期(三叠纪—早白垩世)进行的成熟度模拟计算,应用古地温梯度为3.0℃/100m的古地温模式计算所得的结果与实测结果非常吻合。进一步提出了该区的简化古地温模式为[3.0℃/100m(96Ma)—2.8℃/100m(65Ma)—2.2℃/100m(0Ma)]。     

利用非平衡态温度测井数据估算地温梯度

掌握真实地温梯度对于深入了解易受温压场控制的天然气水合物赋存状态具有重要意义。在南海天然气水合物钻探区获取的地温梯度主要以海底表层的热流探针方式为主,由于海底表层尚未压实,地层物理属性多呈现高渗透性,易受到海底底流影响,导致了部分地温梯度无法推算到较深地层。而另一方面,井下原位温度测量虽然可获取真实的地温梯度,但其经济成本昂贵并且时效性低。为此本研究依据天然气水合物钻探井位单一非平衡态温度测井数据和钻井进程,在前人的数学模型基础上,尝试现场快速恢复地层地温梯度的操作,并利用有限的原位地温梯度进行对比分析。研究结果表明,该方法在一定程度上具有适用性,当测井温度变化率在较均匀层段（例如A-B段）,根据测井进程可大致估算具有参考意义的原始地温梯度。但应用该方法时也须谨慎,避免使用测井温度变化率在非均匀的数据段（例如B-C段）,因为模型中受到数学条件而忽略的多种不确定因素的权重,在外部参数环境波动较大时有可能增加,从而减弱了模拟过程中时间因子的主要作用量。     

渤海湾盆地中原地区古地温梯度恢复研究

渤海湾盆地中新生代具有叠合盆地多期叠加演化的特点,不同地质时期地温场的恢复具有多解性和不确定性。应用包裹体测温、磷灰石裂变径迹分析、Barker温度函数法、EASY%Ro模拟等方法,通过不同构造单元的最高古地温的恢复,进行不同地质时期的地温梯度恢复。研究表明:(1)包裹体测温、磷灰石裂变径迹分析、Barker温度函数等方法仅适用于欠补偿沉积区古地温及古地温梯度恢复;(2)Barker法计算的地温梯度偏高;(3)而EASY%Ro热史模拟方法是补偿-近补偿沉积区古地温梯度恢复的有效方法;(4)三叠纪、侏罗—白垩纪、古近纪是影响上古生界烃源岩演化的关键时期,地温梯度分别为3.3℃/100 m、4.5℃/100 m和4.0℃/100 m。     

华北平原土壤环境重金属元素分布规律及其意义

为全面深入掌握华北平原的重金属元素分布状况,本文以2002年以来在华北平原范围内的3省2市开展的区域土壤地球化学调查数据为基础,制得华北平原区域内As、Hg、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn等7种重金属元素的土壤环境地球化学图.本文分析了该7种重金属元素在华北平原的分布规律,并分析了成因.在7种重金属元素的基础上,本文还制...     

中国地热系统类型图及其简要说明

报道新编比例尺为1:1000万的中国地热系统类型图。该图旨在反映我国各类型地热系统形成的地热地质背景及其分布特点,为热水资源及地压地热资源的开发利用远景规划和地球科学有关问题的深化研究提供科学依据。     

华北平原地下热水形成条件与赋存特征

本文分两部分,第一部分扼要评述华北平原地质条件与地热背景,指出华北平原具盆地地质结构,和具有较高的区域热流与较高地温梯度背景,二者的结合有利于地下热水的形成与富集。第二部分对本区三大热水层组(上第三系、下第三系、震旦系及下古生界)分别进行评述,结合上下第三系建造,岩相类型沉积介质条件以及震旦系与下古生界碳酸盐岩岩溶发育特征分析研究了各热水层组的特点。指出上第三系热水层与岩溶层热水作为地热能资源利用有实际意义,在开发条件上,古潜山地段比较优越。     

华北平原地下水生态环境水位研究

华北平原地下水合理生态水位的上限为防止土壤盐碱化水位。下限为地下水获得最大补给的理想水位。研究表明,华北平原防治土壤盐碱化地下水位埋深一般为2～2．5m,有利于获得最大补给的地下水位埋深在山前平原为10m左右,中东部平原为3～5m。     

华北盆地新生代裂陷机制与过程的数值模拟

采用McKenzie的纯剪切动力学模型对似环状的“大华北盆地”的形成机制与过程进行初步的数值模拟。模拟结果表明：(1)“大华北盆地”新生代以来经历了两次伸展减薄--热事件．而不是原来所认为的一次事件的两个阶段;(2)第二次伸展减薄--热事件(即新近纪一第四纪)的沉降幅度要小于第一次伸展减薄--热事件(即古近纪)的沉降幅度;(3)“大华北盆地”古近纪的第一次伸展减薄一热事件可能已经进入后裂谷相,并且是处于后裂谷相的初期;(4)现今盆地的演化可能处于第二次伸展减薄--热事件的同裂谷相的晚期。这一研究对认识华北地区新生代的盆地演化及动力学背景有重要的意义。     

论华北平原的黄河古水系

为合理开发利用地下水及水资料调蓄,通过物探、钻探及室内分析数据,对华北平原埋深２０～３５ｍ的数条ＳＷ－ＮＥ向砂带进行了研究。该砂带具有许多河流相沉积标志,从分布格局、重矿物组合、砂带规模、古生物化石和＾１４Ｃ测年看,该带是末次盛冰期－早全新世形成的黄河古河道带。它切割了末次冰期间冰段棕红色粘土,形成了切割谷。谷内堆积了末次盛冰期－－早全新世砂砾石,后又被中全新世淤泥质粘土掩埋而成为埋藏古河道带。它     

鲁北平原地温分布的特点及地热资源开发利用的前景

本文依据26口钻井的系统测温数据、1690个油层温度和21口自流热水井的资料,分析鲁两北平原地温场的特点和地下热水的赋存条件,提出地热田的基本模式,评述地区地下热水资源开发利用的前景。     

华北地热水3万年以来的古气候记录

用各种水化学组分的月动态形式特点，论证了含水地层内水岩作用对热水氧同位素组成的影响不大；用地质方法检验了地热＾１４Ｃ测年数据的可靠性，利用地热水的测年数据和氧同位素测值作关系曲线，曲线清楚反映出最后一次冰期以来古气候的干冷、湿热变化，无论在变化趋势还是变化转折时间上，都与黄土、深海沉积、青藏湖区显示出的古气修候记录能够一一对应。     

苏北平原MIS 3阶段海侵事件的沉积记录

MIS 3阶段的气候与环境是古气候与古环境研究的热点,该阶段中国沿海地区的海侵过程是沿海平原环境演化的重要事件。根据苏北平原宝应By1钻孔的 14 C年代结果和沉积特征、微体生物组合特点,确认苏北平原MIS 3阶段存在明显的海侵事件,潮滩与泻湖相沉积层的厚度约7m,深度在By1孔19~26m,海相层位于长江三角洲地区的典型末次冰盛期的硬粘土层之下,14 C年代在距今26~39ka之间,属于MIS 3阶段的沉积,岩芯沉积物的沉积构造以水平的薄层砂质粉砂沉积为主。沉积物中大量的海相有孔虫壳体在研究的岩芯段中是最丰富的; 此外,还发现咸水环境下的Sinocytheridea impressa (Brady),Spinileberis pulchra与Spinileberis furuyaensis,Neomonoceratina chenae Zhao,Keijella bisanensis (Okubo)等形类壳体; 该段岩芯中的植物残体、碳屑也很丰富,有机质含量丰富,显示比较封闭的弱动力环境,指示了潮滩、泻湖沉积环境。     

华北平原中部第四纪沉积物的岩石磁学性质

岩石磁学是古地磁学和环境磁学研究的基础。本文对华北平原中部SK1和G4两个第四系钻孔岩芯代表性样品进行详细的岩石磁学和系统退磁实验研究,结果表明,SK1和G4孔沉积物中磁性矿物以赤铁矿和磁铁矿为主,赤铁矿含量较高。SK1孔中高矫顽力磁性矿物以赤铁矿和针铁矿为主,而G4孔则以赤铁矿为主;两孔沉积物的磁化率主要来自磁铁矿的贡献,SK1孔中磁铁矿含量较高,其平均磁化率较高,而G4孔中多赤铁矿,其平均磁化率较低;SK1孔沉积物的特征剩磁载体主要是磁铁矿,而G4孔沉积物的特征剩磁载体主要是赤铁矿。赤铁矿主要有两个来源：一是河流侵蚀再搬运上游沉积物中的赤铁矿,为碎屑成因;二是同沉积过程中,风化作用将磁铁矿氧化为赤铁矿,这类赤铁矿为次生成因。

     

PRESSURE GRADIENT FROM THE CONTRIBUTION OF BOTH GEOTHERMAL AND GRAVITY IN THE LITHOSPHERE

1 Introduction The pressure, a scalar quantity, is defined as P = F/S (F is force, S is the area for F) which can be widely used for both solid and fluid. The formula P = g ρh (g-gravitation acceleration,ρ-density, h-depth) is only used for even density static solid and fluid. The delivery of pressure in the fluid follows the law of Pascal, and the average pressure of uneven density fluid can be calculated with the formula of P = g ρh. The temperature influence on pressure is notHU Ba…