中国大陆科学钻探靶区深部温度预测

依据中国大陆科学钻探(CCSD)两口先导孔中地热测量和岩石样品热物性参数,对5000m深钻的可能钻遇温度进行了预测.先导孔中地温梯度介于1-26℃/km;岩石热导率变化为2.64-8.81W/(m@K),平均(3.4±1.26)W/(m@K);实测热流值为76-80mW/m2;30块岩石样品放射性生热率变化为(0.0-2.17)μW/m3,450m深度以上层平均(0.76±0.5)μW/m3,以下层段平均(0.48±0.2)μW/m3,生热率随深度递减,但变化趋势难以明确判定.分别对热流和热导率取上、下限,采用不同的生热率随深度的分布函数,区分考虑或不考虑热导率的温度相关性,分别计算出5000m深度内可能的温度分布剖面.计算结果表明,超深井于5000m垂直深度上的温度将达到110-140℃,2000m深度的探井钻遇温度将介于54-64℃.此外,考虑热导率的温度效应后预测的温度一般高于未考虑热导率温度效应5-8℃.     

早二叠世-中三叠世四川盆地热演化及其动力学机制

四川盆地位于扬子板块西缘,是我国重要的含油气盆地之一.早二叠世-中三叠世是盆地发育及热演化的重要时期,其间经历了区域岩石圈拉张和峨眉山玄武岩活动两个重要构造热事件.本文采用地球动力学模型,分别模拟研究了区域岩石圈拉张和峨眉山玄武岩对盆地热演化的影响.研究结果表明,该时期岩石圈在拉张作用下温度场基本上处于增温状态,盆地基底热流也随时间整体呈增加趋势.但由于拉张系数较小,岩石圈的减薄量有限,受到的热扰动也不大.岩石圈拉张造成盆地基底热流升高约20%,最大基底古热流出现在早三叠世,约60～62mWm-2.地幔柱模型显示,地幔柱活动对岩石圈热状态具有很大的影响,其影响主要集中在地幔柱头上方（内带）,而四川盆地所处的外带及以外地区受到的影响很小.部分喷发到盆地地表的岩浆对盆地烃源岩热演化会有剧烈的影响,但影响时间和范围均有限.因此,早二叠世-中三叠世四川盆地热演化主要受区域岩石圈拉张控制,并在川西南局部地区又叠加了峨眉山玄武岩的热效应.     

特约主编致读者

地热与石油是共存于沉积盆地的两种资源。油田地热是地热学的一门重要分支学科,它主要涉及含油气盆地的今、古地温状况,盆地热历史及其与油气形成的关系。近年来,油田地热的研究也拓展到油气区地热资源的勘查和地热能的开发利用等方面。以“油田地热”为主题专辑的19篇论文分为两部分内容：一是与油气勘探密切相关的沉积盆地热体制研究成果,主要包括含油气盆地的地热特征、深部热结构和热流变结构、盆地热历史重建等方面的成果;二是油区地热资源的勘查与利用方面的研究成果,分析了我国油气区地热资源的勘查、开发和利用现状及发展趋势。本专辑的出版能使读者对中国油田地热研究的进展和发展趋势有进一步的了解。 沉积盆地的热体制研究包括现今地温分布特征、热历史、深部岩石圈热结构和热流变结构等方面的研究。我国系统的油田地热研究始于20世纪80年代初,经过各部门广大科研人员近30年的不懈努力,在我国大陆地区获得了高质量的大地热流数据1 246个,完成了新版的热流数据汇编,基本廓清了我国主要沉积盆地大地热流背景。盆地热演化是盆地动力学研究的重要内容,也是含油气盆地沉积岩层内的有机质成熟并向烃类转化过程中的关键因素之一。盆地热历史研究近年来的主要进展体现在热史重建方法方面,即在低温热年代学古温标方法和前陆盆地构造热演化模型中有重要的进展,本专辑的9篇论文展示了这方面的成果。利用多种古温标耦合反演方法重建热历史不仅克服了单一古温标的缺陷并可进行相互补充和验证,同时也提高了研究结果的精度和可信度,从而使得定量恢复古老盆地复杂热历史得以实现。而前陆盆地构造热演化模型的建立,则是实现了构造与热的较好结合,拓展了盆地动力学模型用于恢复热历史的范围。同时,地球深部热状况是深部地球动力学和岩石圈活动性研究的重要内容,明确岩石圈热流变结构纵横向及时间上的变化特征有助于解释盆地形成、大陆边缘和造山带等的动力学过程,进而反映岩石圈的地球动力学特性。本专辑的4篇论文展示了典型盆地的热结构、热流变结构的成果,并在岩石圈热结构、热岩石圈厚度、热流变结构的演化研究中取得了新认识,为地质历史时期深部动力学研究提供了重要的参数。 沉积盆地的油田分布区往往也是地热资源广泛分布的地区。我国主要油气区蕴藏着丰富的中低温地热资源。科学开发、利用地热资源对于缓解雾霾与大气治理具有积极作用。近年来,国内在油区地热资源的开发利用方面的研究工作也开展得如火如荼。对含油气盆地的地热资源潜力进行评价是地热开发利用的基础。本专辑5篇地热资源方面的论文包含了地热单元分类分级评价体系、地热系统类型划分和三个实际地区的研究实例。为了更好地分析地热资源的分布特征和富集规律、评价资源潜力并优选有利勘探开发目标,提出了从全球构造到地热藏的地热单元分类分级评价的思路并将地热单元由大到小划分为地热域、地热区、地热带、地热系统和地热藏等5个级别。此外,提出了地热系统的概念模式和功能单元,并结合地质构造背景和热源类型将地热系统划分为隆起山地岩浆活动型、隆起山地非岩浆活动型、沉积盆地岩浆活动型和沉积盆地非岩浆活动型地热系统四类。总体上,我国油田区地热资源的开发利用研究方面刚刚起步,但油田区具有丰富的地热资源,且油田地质资料丰富,可利用的废弃井数量大,油田区地热能利用市场非常广阔。 本专辑的作者大都是中青年的“热二代”和“热三代”,既有来自高校和中国科学院各研究所的研究人员,也有来自油田和地热研究院的专家,他们是我国目前油田地热研究的中坚力量。感谢诸位专家学者的热烈响应和积极参与！让我们共同为中国油田地热研究的繁荣而努力！ 最后,感谢本专辑的所有作者、审稿人、编辑部人员为本专辑出版付出的辛勤劳动。     

美国地球物理学会1980年春季年会

美国地球物理学会1980年春季年会于5月22日至27日在加拿大多伦多市举行。这是该学会自1919年创建以来首次在国外并与加拿大的同行学会共同组织的一次年会。与会者近3,000人,盛况空前。我国有4名在美进修工作的科学工作者也参加了会议。 年会共收到论文1,613篇,内容极其广泛。包括高空物理,行星、太阳及星际物理,宇宙线,海洋,水文,气象,火山、岩石及地球化学,构造物理,地磁及古地磁,地震学,大地测量,勘探地球物理等14个学科。除少数共同感兴趣或具有特殊价值的论文在大会宣读外,其他均在各学科分组会上宣读。     

热流─生热率线性关系研究综述

热流－生热率线性关系的发现被视为理论地热学上的一次重大突破，目前在全球范围内已定义了数十个热流省。但是，这一线性关系至今仍缺乏可信的理论基础。本文概述了热流－生热率线性关系的发展历史，综合介绍了２０多年来在地质、地球化学和地球物理等方面为正确理解这一经验线性关系的内在涵义而展开的研究，并对现有大陆热流省的资料进行了分析。     

南海深部地球动力学特征及其演化机制

利用地热学、流变学和重力学方法,计算了南海岩石层温度结构、流变特征及地幔对流格局.南海莫霍面温度在600—1000℃之间.岩石层底界面温度在1150—1300℃之间,有效粘滞系数为1020—1021Pa·s,与冰期回弹资料确定的地幔粘度吻合,表明南海深部具备产生地幔热对流的物理条件.研究认为地幔物质由北西向南东方向的运移以及印澳-欧亚板块的碰撞,导致南海北部大陆边缘向洋扩张、离散和断裂解体.在向洋离散过程中,陆-洋岩石层底部地幔局部对流使中央海盆扩张和北部陆缘发生差异性块断运动.     

对中国大陆壳体的放射性生热元素丰度的大地热流检验

本文作者据《中国大陆壳体的区域元素丰度》一文给出的壳体放射性生热元素铀、钍、钾的丰度，计算出中国大陆三个主要壳体的平均热流值，将其与实测大地热流平均值进行对比。结果表明计算值不满足实测大地热流值的约束，这意味着该文给出的铀、钍、钾的丰度值偏高。我们认为，根据区域地震剖面地震波速推断岩性，再利用出露地表的相应岩石的成分估计地壳或地幔放射性生热元素丰度的方法，缺乏十分可靠的理论或实验基础。同时该文给出的中国大陆壳体的其他强不相容元素的丰度值是否可靠也值得商榷。     

东海天然气水合物地热研究及其环境意义

依据地热资料研究天然气水合物稳定带厚度在东海海域的分布情况。东海在地质构造上位于新生代环太平洋构造带西部边缘岛弧的内侧,又是欧亚板块、太平洋板块和菲律宾海板块的相互作用带。依据国际热流委员会(IHFC)提供的东海地热数据,经过统计确定出该区域的热流分布,热流平均值为121·0mW/m2,最小值为73·0mW/m2,最大值为168·0mW/m2。同时利用天然气水合物温压模型计算了稳定带厚度,数据显示稳定带厚度平均值为92·2m,最小值为1·4m,最大值为190·6m,薄于其他已经发现的海洋天然气水合物稳定带厚度(约400m)。天然气水合物大部分分布在条件适宜的陆坡和岛坡上,冲绳海槽底部水合物稳定带厚度相对较薄。统计分析表明本区热流值与水合物稳定带厚度相关性很差,相关系数仅有0·12。这是由于天然气水合物所在海域水深较浅时,海底温度的变化迫使运算所应用的非线性方程影响因子迅速积累,从而导致相关系数降低。最后结合东海陆坡的地质条件,探讨了在天然气水合物存在的情况下,陆坡失稳的可能性及其造成的环境影响。     

深井换热技术原理及其换热量评估

深井换热又称套管换热,是在深井中通过同轴套管进行单井内部流体循环,基于热传导的方式与地层换热,从而以"取热不取水"形式开发地热能的技术.本文详细介绍了深井换热技术特点,评述其在国外的应用进展.国外的实践表明,深井换热延米功率均在200 W以下,多不超过100 W,换热量远小于基于热对流的取热方式,比如深井热水开采技术.本文针对我国北方典型地区地热地质条件,分别采用Beier解析法和双重连续介质数值模拟法（基于OpenGeoSys模拟平台）计算了短期（4个月）采热和长期（30年）采热情景下的换热量.解析法和数值法的结果均表明,延米换热功率上限不超过150W.在间断采热,即每天供热12个小时,停止12个小时的情景下,延米换热功率可以翻倍,但是总换热量基本不变,且水温在一天内的波动明显变大.对数值模型进行敏感性分析发现,在地温梯度一定的条件下,井深对延米换热功率影响不大,而地层热导率对其影响较为明显.最后指出,提高深井换热技术换热量的主要手段是增加井周围地层中的热对流,或者说,增加循环水与岩石的接触面积.