中国深层地热能开采的地质条件评价

深层地热能是指深度大于3 000 m的地热能。我国深层地热能资源丰富,但是开采条件怎么样呢?本文基于地热地质学原理,结合岩石力学等相关学科的理论,提出一种对深层地热能开采条件进行评价的指标体系,对各单一指标采用专家打分的方法赋值,继而采用模糊数学定量计算和评估深层地热能资源开发的难易程度。该方法考虑了深层地热能开发利用中的增强地热系统(EGS)的环境安全问题,即传统的“刚性造储”可能带来的诱发地震等不利于地热能行业健康发展的因素,倡导“柔性造储”和广义EGS理念,强调储层属性和地物理场的整合,针对我国地热能分布与构造活动关系密切、地壳总体上活动性强、地应力高、地震频发等构造型地热特点,是对以往评价方法的补充和拓展。该方法充分利用了专家知识,发挥了模糊数学综合评估作用,给出的量化结果易于对比和使用,可以更好地支持决策。本文基于新的评估方法,利用现有的深部地热研究及勘探成果,评估了中国大陆地区九个区域深层地热能开发的难易程度,评价区包括西藏南北地堑系、云南西部火山型地热区、青海东部共和盆地以及东北、华北等。从本文的结果可以看出,我国深层地热能开采的地质条件复杂,开采难度较大。     

苏北盆地建湖隆起碳酸盐岩储层中的硫酸盐型热矿水成因

碳酸盐岩储层中的硫酸盐型热矿水是宝贵的旅游疗养资源。我国苏北盆地北部分布有丰富的热矿水,其中,盱眙县的一口热水井的单井流量达到3 616t·d-1,矿化度(TDS)达到4g·L-1,温度为53.5℃,为优质硫酸盐型热矿水。采用水化学和同位素方法,结合钻孔地质资料,研究了其形成机理。该地区热矿水的SO2-4离子含量较高,部分热矿水的阴离子中SO2-4离子占主导,成为硫酸盐型水。热水的氢氧稳定同位素(δ2 H、δ18 O)值证明了其来源于大气降水。建湖隆起存在石膏层,主要分布在白垩系浦口组,该组属盐湖相沉积,发育大范围的含膏质泥岩,其中石膏、硬石膏含量较多。根据水样的Sr/Ca摩尔比,该区热水中的硫酸盐来源于石膏的溶解。基于碳酸盐岩热水的pH值和SI值、14 C含量等数据的分析,排除了硫酸盐型热矿水的形成与金属矿的风化或氧化的关系,认为是石膏或硬石膏溶解形成。     

地下水硝酸盐污染的同位素研究进展

土壤原生氮、无机化肥和动物粪便等氮源中15N富集程度存在差异,使得利用稳定同位素N(δ15N/14N)能有效识别地下水中NO3-的来源。但N不是一个稳定的示踪剂,地下水中NO3-的δ15N是N源的初始δ15N值、后期进入含水层的迁移路径中和地下水流运动途径中不同形态的N之间相互转化过程,如矿化、吸附、硝化和反硝化作用,发生的同位素分馏作用后的综合反映。利用地下水中NO3-的δ15N确定其来源必须首先确定分馏作用是否发生及其反应程度。本文重点探讨了判断分馏作用是否发生及其反应程度的方法,总结了N同位素判别地下水NO3-污染源方法的发展历程,并指出未来研究工作应该以硝酸盐在包气带中的迁移转化规律为重点。     

海底热流长期观测系统研制进展

浅海和俯冲海沟等海域,不仅是矿产和油气资源主潜力区,也是构造地震频发区,其浅表热流和深部温度信息对于了解板块俯冲和岩浆活动等过程至关重要.这些区域浅层地温场和热流场受到底水温度波动(BTV)强烈扰动,其背景热流需由长期观测来获取.在全面分析了国内外海底热流长期观测技术特点后,我们提出了系缆式海底热流长期观测方案,201...     

碳酸盐岩热储对湖水回灌的响应

回灌式开采是目前普遍提倡的保持热储压力、减缓水位下降、实现地热资源可持续开发利用的有效手段之一。外源水回灌是近年来探讨的新思路,是易于回灌的碳酸盐岩储层的优选方案。本文针对天津东丽湖地区蓟县系雾迷山组白云岩热储,通过开展储层条件下水-岩相互作用实验,探讨了未处理湖水回灌的可行性和热储层的地球化学响应。结果表明,未经处理湖水回灌后,其TDS显著降低,说明发生了沉淀,经计算沉淀量为142.6 mg·L-1,相当于矿物质量增加了0.09%。反应初期阶段,斜长石发生溶解,释放出K、Ca、Na等碱金属和SiO₂等组分;导致溶液中白云石、方解石和钾长石过饱和而沉淀析出;随着反应进行,不全等溶解沉淀作用使部分白云石发生溶解,而方解石持续沉淀;伊利石是反应过程中形成的主要黏土矿物,其对储层结构的影响取决于其形状。基于现有实验结果,认为未处理湖水直接回灌对白云岩热储的影响较小,不会破坏储层结构     

中国地热研究的进展与展望(1995～2014)

地热是主要地球物理场之一,地热能是地球的本土能源。李四光在20世纪60年代开创了我国地热科学。到90年代,学科体系基本建立。在过去20年里,我国地热研究得到了进一步深化和拓展。本文从大地热流、岩石圈热结构、地热系统、油气盆地地热、矿山地热、天然气水合物以及气候变化等方面回顾地热研究代表性的创新进展,并对深层地热、海洋地热、环境地热等研究方向作了展望。本文认为,过去20年我国地热研究成果丰硕,国际影响力得到提高,未来发展势头强劲。在经历了由浅入深,从今到古的成长之后,地热研究还将不断拓展领域,为我国地球科学,特别是能源与环境安全做出更大贡献。     

北京地区碳酸盐岩热储渗透性研究

为了从整体上了解北京地区雾迷山组热储的渗透性,首先对采自野外露头和井下热储的34件岩心的孔隙度和渗透率进行了研究和对比,结果显示井下岩心与野外露头岩心渗透率的变化范围分别为（0.0001158～0.33333）10-3m2 和（0.0088～0.334）10-3m2,平均值分别为0.062232110-3m2和0.38531610-3m2。所有岩心的孔隙度在0.25% ～3.00%之间。110眼地热井的抽水试验结果显示,热储渗透率介于（13.74～104474.00）10-3m2之间,平均值为4797.5810-3m2。渗透率在（100～1000）10-3m2之间的累积百分数超过了75%,渗透率小于10010-3m2的样本数仅占13.64%,还有0.91%的样本渗透率超过了10000010-3m2。为表现顶板不同埋深条件与热储渗透率的关系,将顶板埋深分为小于500m、500～1000m、1000～1500m、1500～2000m、2000～2500m、2500～3000m、3000～3500m 7个层段。结果显示热储平均渗透率随热储顶板平均埋深的增大以指数形式减小。     

漳州盆地水热系统氚同位素研究

本文依据26个天然水样品的氚同位素测试数据,分析了漳州盆地地下热水及其它天然水的氚值特征及其形成条件;利用“活塞模型”方法计算了漳州盆地地下水和地下热水的年龄;为弄清全盆地地下水的补给、迳流和排泄的总体格局和揭示地下热水的成因提供了依据。     

全体系地球化学模拟与水岩相互作用研究

全体系地球化学模拟是研究水岩相互作用的定量化方法，是野外观测、实验室分析测试和物理模拟方法的有效补充和理论上的提高与升华。该方法正日益广泛地应用于地热系统、热液矿床、油气盆地以及一些常温体系中水岩相互作用问题的研究。全体系常包含岩石、水溶液和气体三相。全体系地球化学模拟在对各相进行分别描述的基础上，依据质量平衡、质量作用与能量平衡的原理，建立共平衡关系，从而模拟不同条件下的水岩作用（改变成分、改变温度及改变压力等不同的过程）。文中列举了地热系统、热液成矿系统、沉积盆地等模拟研究实例。     

地下水运动对地温场的影响——研究进展综述

(二)地下水循环引起的热流异常 地热系统中对流型的热传递实际上是很重要的部分。许多学者指出,在解释对流异常时,地热学与水文学应紧密配合。 匈牙利学者Alfodi、Galfi和Liebe从水-热平衡计算的角度研究了由于地下水循环引起的热异常问题。首先对计算所需的有关水与热的参数作了列举与精度评价,进而分三种情况分析了对流异常问题。