我国东海陆架地区新生代地层的热导率

对东海陆架区的浅表层柱状岩芯样品和多口钻井岩心样品的热导率数据按岩性、深度、年龄和孔隙度进行了统计分析。发现泥岩、粉砂岩和砂岩的热导率有所不同。在3000m以上，泥岩的热导率大于砂岩的热导率；而在3000m以下砂岩的热导率则大于泥岩的热导率。粉砂岩的热导率基本介于泥岩和砂岩之间。岩石的热导率和岩石样品所处的深度密切相关，随着深度的增大热导率数值增大。岩石的年龄影响岩石的热导率。在同等深度的情况下，年龄越老，热导率数值越高，但埋深浅的老地层热导率会小于埋深大的新地层的热导率。孔隙度和含水对岩石样品的热导率有很大的影响，岩石会因孔隙中含水而使热导率有非常大的变化。本文给出了饱和水热导率和干样热导率之差和孔隙度的回归方程。     

传导-对流型热流的计算模拟

本文对8个初始模型和7个组合模型中沿断层的水热对流、断层产状、山体地形和沉积盆地与基岩热导率反差等四个影响因素对传导型地表热流分布的影响进行了计算机模拟研究。模型设计和参数的选值以西藏中北部一些地热区实测的传导-对流型热流为主要参考依据,但不直接涉及对流组分的校正,而着眼于更广泛的单因子和多因素的模型研究。分析中采用无量纲参数:α=(K₁)/(K₂)(K₁和K₂分别为基岩和沉积盆地的热导率),β=(q₁)/(q₂)(q₁和q₂分别为地表热流的垂向分量和模型的底部热流)以及γ=L/H(L和H分别为离模型左侧边界的距离和山体的高度),以求更广的普适性。对模拟结果的分析表明,上述四项影响因素依其重要性可排序为对流强度—断层倾角—介质热导率反差—地形效应。     

雄安新区现今地温场特征及成因机制

雄安新区位于渤海湾盆地冀中坳陷内,区内主要包含有牛驼镇凸起、容城凸起、高阳低凸起等次级构造单元.通过分析该区最近实测的8口钻井测温曲线和108块岩石热导率实测数据并结合前人的研究成果,对雄安新区内部地温梯度、大地热流分布规律等进行了分析.结果表明雄安新区内部不同构造单元地层的地温梯度在垂向上可划分为两段：上部沉积盖层段,地温梯度值在25.2~58.9℃·km^-1之间;下部白云岩段地温梯度较低,主要在5℃·km^-1附近.同时地温梯度在平面上具有明显的区域性特征,牛驼镇凸起地温梯度值最高,范围为46.5~58.9℃·km^-1;容城凸起区地温梯度次之,范围在32.0~40.9℃·km^-1之间;凹陷及低凸起区地温梯度较低,唯一的实测值显示为25.2℃·km^-1.通过搜集的热流值绘制的热流图也显示出凸起区热流值高,凹陷区热流值相对较低的特点.雄安新区较高的现今地温场特征与其处于弧后拉张的构造背景相关.同时,基岩地层凹凸相间的格局、砂泥质盖层直接覆盖在碳酸盐地层之上的地层组合、热储层段内的地下水对流作用、断裂的发育等共同造成了雄安新区较高的现今地温场特征.

     

南海北部大陆边缘盆地地热特征与油气富集

本文报道了莺歌海盆地、北部湾盆地共148个新测热导率数据,根据收集的钻井温度数据新增计算65个大地热流数据;结合前人研究成果绘制了南海北部大陆边缘沉积盆地的地温梯度图、大地热流分布图;系统归纳了南海北部大陆边缘油气勘探成果.结果表明,南海北部大陆边缘珠江口盆地、琼东南盆地、北部湾盆地、莺歌海盆地的平均热流值分别为68.7±11 mW/m2、71.1±13 mW/m2、65.7±8.9 mW/m2、74.7±10 mW/m2,属于典型的“热盆”.热流区域分布特征总体上受大地构造背景控制,随地壳厚度从北向南,由陆架到陆坡区逐渐减薄而增高,水热活动与岩浆活动等是引起局部高热流异常的原因.盆地地温场的差异控制和约束了油气分布富集规律,从研究区油气勘探成果中可以发现,该区域的气田多发育于高热流盆地（凹陷）,而中-低热流盆地（凹陷）则多孕育油田,油气田具有“北油南气”的分布特征.     

南海北部陆坡深水区的海底原位热流测量

海底热流数据是开展海洋地球动力学研究和油气资源评价的基础数据.南海北部陆坡深水区蕴含有丰富的油气和水合物资源,而该区热流站位很少.为了解陆坡深水区水合物有利区块的地热特征,利用剑鱼1型海底原位热流探针,在南海西沙海域和神狐海域成功获得了16个站位的热流值.测量结果表明,西沙海槽与白云凹陷都具有较高的热流值,西沙海槽区除1个站位结果不可信外,另2个站位所测海底表层地温梯度分别为105.3 和99.9℃·km-1,原位热流分别为89±1和87±1 mW·m-2;白云凹陷中部区域13个站位测得表层地温梯度变化于58.5~100.7 ℃·km-1,热流值除4个站位低于70 mW·m-2外,其余都变化于75±2~101±4 mW·m-2范围,比前人在白云凹陷东部获得的热流高.分析认为,西沙海槽和白云凹陷区域的高地热特征与陆坡深水区的高热背景、晚期断裂发育、底辟、岩浆侵入和热流体活动等有关.     

基于能量桩现场试验的土体综合热导率系数研究

能量桩技术兼具支撑上部荷载和浅层地热能换热器双重功能;作为一种节能减排技术,近年来在国内外获得了一定的发展。然而,目前简单套用基于传统地埋管换热器获得的土体综合热导率系数,无法准确计算能量桩换热效率。依托河南理工大学某低承台3×3能量桩群桩工程应用,开展基于能量桩的土体综合热导率系数测试现场试验和数值模拟研究,分析加热时长、加热功率、流速及桩长等因素对土体综合热导率系数的影响规律,继而探讨能量桩在群桩中的布置形式对土体综合热导率系数的影响规律。研究结果表明,基于传统地源热泵测试所发展起来的土体综合热导率系数线热源分析方法,并不适用于分析基于能量桩现场实测所获得的相关数据;有必要推导一套考虑桩径影响的、适用于能量桩的土体综合热导率系数测试与计算分析方法。     

南黄海中部隆起一个新的大地热流值：CSDP-2井热流测量结果

大地热流值,是岩石圈、地壳和盆地等各种尺度的构造演化和地球动力学研究的重要参数.南黄海是东亚大陆边缘的重要组成部分,但与东海陆架、冲绳海槽、渤海湾盆地等的大地热流研究相比,其研究程度较低,只有10个大地热流测点且大部分位于南部坳陷,不能很好地表征南黄海的大地热流特征.系统和准确的地温和热导率测量,是获得可靠大地热流值的基础.南黄海中部隆起之上的大陆架科学钻探CSDP-2井,全取心钻进2843.18 m, 2016年先后5次系统测温,给了我们一个绝佳的系统研究其大地热流的机会.对井中295块沉积物或沉积岩进行了热导率测量,并进行了温度压力等校正.根据热导率的垂向分布特征将全井分为6个井段,地温梯度分别为31.86、24.38、23.54、18.09、18.21和20.18℃·km^-1,平均23.46℃·km^-1,热导率则分别为1.776、2.765、3.182、3.623、4.184和2.825 W·(m·K)^-1,大地热流分别为56.5、67.4、74.9、65.5、76.2和57.0 mW·m^-2...     

济阳坳陷上地壳速度结构与地热相关性研究

济阳坳陷及周边地区位于华北板块东部,是板内伸展沉积构造。目前研究区水热型地热资源开发利用程度较高,但上地壳热源传导机制研究较少,济阳坳陷及周边地区的高分辨率三维地壳速度结构有助于探讨该区热源富集规律。利用双差层析成像方法,获得了研究区三维地壳的速度结构,通过与地温场特征比对分析,认为上地壳速度结构与深部热源传导规律密切相关。根据反演结果,发现聊考-齐广断裂西北0～5km深度存在大规模低速层,这与区域厚度较大的沉积地层有关;聊城东部、埕宁隆起等区域表现为明显的高速异常,隆起区地温增温率明显高于凹陷区,这与储层下部地层导热能力有关;东营地区10km以下速度普遍较高,下地壳热流值贡献稳定;燕山晚期以来鲁中南部隆起对研究区地壳的拖拽拉伸是济阳坳陷内地热田最直接的构造影响因素,形成的多组地堑构造是水热型沉积盆地地热田边界的重要控制因素。     

砂岩热物理性质的温度作用效应试验研究

高温作用会导致岩石内部结构发生变化,并对其热物理性质有着显著影响。因此,研究高温作用后岩石热物理性质的变化规律对地热系统及存在热流传播问题的地下工程具有指导意义。试验利用高温炉和Hot Disk热常数分析仪研究了高温作用后砂岩热物理性质的变化特征。研究表明:砂岩的热导率、比热、热扩散率随温度整体呈下降趋势,可分为25℃~100℃,100℃~400℃,400℃~600℃,600℃~900℃四个阶段;25℃~100℃,砂岩热导率、比热、热扩散率因附着水蒸发急剧减小;100℃~400℃,砂岩热导率、热扩散率变化平缓,比热因含水量的降低减小得较快;400℃~600℃,砂岩中结晶水、结构水的蒸发及石英的相变导致微裂隙发育、延伸,进而引起热导率、比热、热扩散率持续下降;600℃~900℃,砂岩中矿物发生分解、熔融破裂,热破裂进一步增加与扩展,这个阶段内热导率、比热迅速下降,但热扩散率基本稳定。     

南海北部琼东南盆地岩石热物性特征

岩石热物性是盆地模拟和预测深部温度时不可或缺的参数。琼东南盆地是当前我国海洋油气资源勘探开发的重点区 块，揭示该盆地的热状态和烃源岩热演化历史均离不开真实可靠的岩石热物性参数。前人虽然对南海北部地区的岩石热物 性开展过相关研究，仍存在实测数据偏少、代表性不足和相互矛盾等问题，亟需新增一批新的实测数据来弥补该区基础地 热参数的不足。文章对采自琼东南盆地19口钻孔的32块岩心样品开展了热导率、生热率以及密度和孔隙度等物性参数测 试，揭示了它们的空间展布特征、相互关系及其主控因素，建立了琼东南盆地新生界地层平均热导率和生热率，据此估算 出盆地沉积物的放射性生热贡献约占地表热流的33%。这些实测的岩石热物性参数为南海北部海域沉积盆地的盆地模拟和 地热相关研究提供了坚实的基础数据。