天津攻克孔隙型地热回灌技术难题

不久前,天津地热勘查开发设计院在滨海新区选取三处地热利用系统进行孔隙型热储地热回灌井建设,回灌量和回灌持续性都实现了历史性突破,标志着孔隙型热储回灌技术这一世界性难题的攻克。近年来,在地热资源开发工程中,天津市注重资源和环境的保护,在地热资源回灌管理和技术研究方面取得了突飞猛进的发展,至2010年地热资源年回灌总量达到753万立方米,其中新审批地热利用     

咸阳地热WH1井砂岩地层回灌试验研究与应用

地热是一种新型绿色能源,我国地热资源丰富,部分区域地热开发已经形成一定规模,具有一定的研究基础,地热尾水回灌形成可持续循环利用技术是目前遇到的突出难题,在砂岩地层回灌尤为困难。汾渭盆地的地热能源较为丰富,已经形成了规模开发,咸阳地热WH1井首次进行了砂岩回灌尝试,获得了施工及回灌等相关数据。对砂岩地层尾水回灌进行了试验,积累了施工经验,为后继施工打下了基础。     

五莲县松柏地热井回灌可行性分析

五莲县松柏1号地热井属岩浆岩地区裂隙带状热储型地热资源,为优质理疗热矿水。为实现地热资源持续利用,最有效途径是开展地热回灌,以提升地热水水位、延长地热田服务年限。带状热储型地热回灌缺少成熟经验,风险较大,但通过开展物探、水文地质条件分析,采用适当的工艺,松柏地热回灌井的施工是可行的。     

黄河流域（济阳段）地热资源在乡村振兴中的应用研究

黄河流域生态保护和高质量发展是国家重大战略。为了助力乡村振兴,促进当地地热资源可持续开发利用,依托黄河流域(济阳段)地热资源调查项目,查明了研究区地热地质条件、热储特征、地热流体特征;在非回灌条件下采用降压试验的方法估算了DS-1井在降深50 m时,可开采量为819.66 m³/d,采用热储法估算地热资源量为1.14×10¹⁹ J。研究区地热资源储量丰富,但开发利用程度较低,已利用地热井主要用于供暖、养殖、洗浴等,利用方式单一。针对研究区内地热资源应用问题,提出了合理化建议：结合济阳区乡村振兴发展规划,在济阳垛石慢城综合体建设中,DS-1井可直接用于“地热+供暖”;研究区内地热水富含多种矿物质,可利用于“地热+温泉康养”;将研究区内地热资源与其他清洁能源有机整合,打造“地热+”绿色发展模式,因地制宜建设“地热+综合能源体系”。研究区内地热资源丰富、医疗价值高、开发利用前景广阔,可以从地热供暖、康养洗浴、农业养殖、温泉旅游、生态保护等多方面精准服务于垛石街道“生态+”的乡村振兴模式。     

渭河盆地中深层地热资源开发存在问题及改进措施

渭河盆地中深层地热资源丰富,开发利用中深层地热资源对中国能源结构调整具有重要意义。渭河盆地中深层地热资源开发模式包括两种方式:抽取地下热水开发模式和换热型地热开发模式。对两种开发模式的现状、存在问题进行分析,认为抽取地下热水模式存在地热水利用率低、回灌困难的问题;换热型地热开发模式存在换热量不足、地温场恢复的问题,针对这些问题提出相应的改进措施,即加强回灌井成井工艺、砂岩回灌技术、回灌井堵塞等方面研究,研制新型井下换热器和新型传热介质。     

韩城地区中深层岩溶地热资源热储特征及潜力评价

韩城地区地热资源丰富,具有得天独厚的地热地质优势,特别是在中深层岩溶地热水方面,呈面状分布,属中低温热矿水,具备"水量大、水位浅、水温高、易回灌"等优势.为合理开发利用地热资源,通过介绍韩城地区地热资源分布状况及开发利用现状,总结了地热地质条件,分析韩城地区岩溶地热水热储特征,估算了岩溶地热资源储量,对该区地热资源开发...     

国内地热回灌模式浅议

从地热资源开采模式、回灌模式、回灌井成井工艺等方面对我国地热回灌模式进行了探讨。     

天津市津南区采58区地块地热资源分析及开发对策

地热资源作为一种绿色资源,越来越受人们的重视和利用。近年来,天津市津南区发展迅猛,为打造绿色新区,减少城市污染,对绿色能源地需求逐年增加。对津南区采58区地块地热地质构造条件进行了论证分析,分析计算区内蓟县系雾迷山组热储层地热水水温、水量,并提出了地热资源开发利用对策,为研究区地热资源的合理开发利用提供依据。     

延津县下新近系热储层对井采灌试验研究

为了给地热对井采灌提供示范,为地热资源开发、保护和有效管理提供依据,促进地热资源的可持续开发,研究了延津县下新近系热储层对井采灌试验。研究得出,研究区地温梯度为3.0～3.5℃/hm,延津县城一带由于新乡—商丘断裂的导热作用,地温梯度高于3.5℃/hm,热储水化学类型为Cl-Na型。热储层中存在裂隙或破碎带(高渗通道),热储层的连通构造曲折复杂,但热储层中裂隙不发育;通过分析地热流体的单井回灌试验和生产性对井采灌试验监测数据,总结地热回灌工艺流程及回灌量衰减规律,分析其原因并提出对策。研究可为河南省地热实现对井回灌—开采提供示范和指导。     

浅析“绿色北京”形势下地热资源的可持续发展模式(增刊)

地热资源因具有清洁、高效等特性而被日益广泛开发利用。北京地区已探明的十个地热田内贮藏着丰富的中低温地热资源。在“绿色北京”城市建设发展战略下,北京市的地热资源利用方式主要以供暖、洗浴、医疗、旅游和农业养殖等直接利用为主;利用热泵技术开发浅层地温能资源也得到了快速发展;进入21世纪,为缓解水位下降问题,北京地区的地热回灌工作得到大力推广。为促进和鼓励地热资源的可持续发展与综合利用;提倡规模化开发,加强地热资源矿业管理;遵循环境保护、合理布局、统一规划、科学利用的原则,为建设发展“绿色北京”做贡献。     

张双楼煤矿深井热害控制及其资源化利用技术应用

随着开采深度的增加,越来越多的矿井面临高温热害,热害作为地热能的一种形式可以有效利用。以张双楼煤矿为例,通过现场试验,进行热害资源化利用技术研究。认为矿井涌水丰富的矿井可以充分利用矿井涌水作为井下降温系统冷源;同时,以矿井涌水为冷媒,通过矿井排水系统输送井下热能至地面,在地面建立热能综合利用系统进行工业广场建筑物、井口防冻和洗浴供热;张双楼煤矿实施热害资源化利用技术后,井下工作面空气温度降低了7 ℃,工作面空气含湿量降低了13.62 g/kg,同时取代地面燃煤锅炉后,年节省燃煤11 790 t,减排二氧化碳31 122 t。     

淮南矿区地热地质特征与地热资源评价

为了探索淮南矿区地热地质特征和矿井深部热害防治对策,系统收集和分析了淮南矿区钻孔井温测井资料,基于近似稳态测温数据,拟合了测温孔孔底温度校正曲线,对简易井温测井钻孔孔底温度进行了校正;采用浅钻孔测温法,对井下巷道围岩温度进行了测定;计算了各井田的地温梯度,并结合110块煤系地层煤岩样品的热导率测试结果,计算得出淮南矿区的大地热流值,编制了淮南矿区现今地温场、地温梯度和大地热流分布图,在此基础上,系统论述了该区现今地温场、地温梯度和大地热流的展布趋势以及煤系岩石的热物理性质,探讨了地温场分布的构造控制作用,并对矿区地热资源进行了评价。研究结果表明:①淮南矿区测温井底温度恢复与静井时间符合指数函数关系,并据此建立了简易井温测井钻孔孔底温度变化的校正公式;②淮南矿区地热参数表现为地温梯度为1.00～4.00℃/hm,平均值为2.8℃/hm;大地热流值变化在31.87～92.68 mW/m~2,平均值为65.50 mW/m~2;-500 m水平平均地温为29.96℃,-1 000 m水平为41.84℃,-2 000 m水平为69.62℃;岩石热导率在0.37～5.22 W/(m·K),平均值为2.93 W/(m·K);③平面上地温梯度、地温场、大地热流总体呈现为西低东高、南低北高的分布趋势;④矿区现今地温场和大地热流分布主要受控于地质构造,表现为褶皱型、逆掩断层阻热型和导水断层传热型3种构造控温模式;⑤基于地热资源评估,该区热储层地热资源量为2.32×10~(16) kJ,可采热能储量为2.64×10~(15) kJ,矿井水和矿井回风余热资源量为0.97×10~(13)～1.26×10~(13) kJ/a,是一个可再生的低温热源,潜在效益显著。研究成果为淮南矿区深部煤炭开发热害防治和地热资源综合开发利用提供了地质依据。加强煤矿区深部地热资源和矿井余热资源的评价、利用研究,应是煤矿区可持续发展的方向之一。     

煤-热共采的理论与技术框架

煤炭与地热资源共采是煤及煤系共伴生资源共采的积极探索,是煤炭安全开采和地热能利用的有机结合,开发和利用矿山地热,可为绿色矿山建设和地热能发展做贡献。总结了我国高地温矿井的类型及其成因,统计了我国高地温矿井的分布情况,论述了开发和利用矿山地热资源的必要性和可行性。提出了煤-热共采的概念,从工程背景、科学问题、关键技术和工程实践等方面阐述了煤-热共采的基本理论与技术框架。探讨了煤-热共采的科学问题,包括煤系储层的地质力学问题,高地温矿井热源分析及深部地温分布规律,矿山地热资源的技术经济评价方法,煤-热共采的多场耦合及其演化规律等问题。在此基础上,分析了煤-热共采的关键技术,包括共采工艺,井下钻井与成井工艺,井下抽采与回灌技术,高效能热泵技术,高效能集输与间接换热技术,动态监测和智能调峰技术等。     

矿井余热综合利用技术研究与应用

为了合理利用矿井余热资源,确保实现“节能减排、绿色环保”,研究了矿井水余热资源、空压机余热资源,分别对系统的设计原则、项目内容、设备组成和系统特点等方面进行了研究,然后对矿井水余热系统运行费用、空压机余热回收系统运行费用和采用燃气锅炉运行费用进行了分析对比。研究得出,采用矿井余热综合利用方式最经济,相比燃气锅炉系统每年节约费用291.08万元,经济价值巨大。研究有效降低了煤矿生产成本,具有一定的推广应用价值。     

周口凹陷区（周口段）地热资源评价

地热能是集热、矿、水为一体的可再生绿色能源。为保障周口凹陷区地热资源的可持续利用,实现节能、减排,保护环境,通过对周口凹陷区的地质背景、地热地质条件、热储赋存条件的分析,阐述了该区具有经济价值的新近系热储层的赋存特征,建立热储地质模型,对周口凹陷区（周口段）2 000 m以浅的地热资源储量进行评价。评价结果表明,该区主采热储层地热流体温度40～70 ℃,2 000 m以浅地热流体资源储存量为24 560.08×10⁸ m³、热能储存量为104 123.24×10¹⁶ J,地热流体可开采量为4 234.58×10⁴ m³/a,按照100年保证开采年限,可采热能为161.30 MW,属低温大型地热田;分析了该区地热水资源利用现状及存在的问题,并对合理开发利用与保护地热水资源提出了合理化建议。     

水源热泵在井下制冷降温中的应用研究

水源热泵是利用地球水所储藏的能量资源作为冷、热源,进行能量转换的空调技术。新巨龙公司将水源热泵应用到井下,利用矿井地热涌水资源进行能量转换,制取冷量用于井下降温,效果显著。     

深部矿产与地热资源协同开采模式

为了解决深部矿产资源开采所面临的高温问题,降低深部地热开采成本,以基于开挖的增强型地热系统（Enhanced Geothermal Systems Based on Excavation Technology, EGS-E）为基础,提出了一种 矿产与地热资源协同开采模式。该模式以围岩温度为标尺,将地质资源类型分为低温资源（50 ℃以下）、中温资源（50~100 ℃）和高温资源（100 ℃以上）,对应的开采模式分别为低温矿产开采模式,中温“热矿 共采”模式和高温地热开采模式。低温资源采用传统的矿产开采模式,以矿产资源开采为主。中温资源采用先采热后采矿的热矿共采模式,在对中温型地热资源进行利用的同时,可增加可采矿产资源储量。高温资源 采用基于开挖的增强型地热系统（EGS-E）,采用独特的热储致裂和热能交换技术实现地热资源大规模开采。研究表明：热矿协同开采模式将传统采矿技术与增强型地热系统相结合,既能消除中高温区域的热害影响, 保证矿产资源安全开采,又能实现中温区域地热资源利用以及高温区域地热资源大规模开采;该模式以中高温地热资源的开采弥补矿产资源开采因温度升高引起的成本激增,同时以低温区域矿产资源开采缓解深部地 热资源开发的巨额投资压力,为深部矿产和地热资源安全高效开发提供了一种新的方案。     

PVC-U塑料管在浅层地热能地下水资源开发工程中应用与研究

PVC-U塑料管具有耐腐蚀、不结垢、质量轻、使用寿命长等特点。将其应用于浅层地热能开发和供水管井工程中,不但可以解决金属井管腐蚀破裂、结垢和水源热泵回灌难等问题,而且还减少了水井维修费用、延长其使用寿命。结合河南郑州实施的437、400 m两眼浅层地热能开发和供水管井示范工程实践,详细论述了PVC-U塑料管成井工艺、存在问题及解决方法的研究成果。     

矿井通风中遗弃资源的合理利用

依据长期从事矿井通风的科研实践,论述和总结了利用金属矿山井下遗弃的自然资源和人工资源的经验。所谓的遗弃资源包括废弃的人工资源和没有加以利用的自然资源。所谓废弃的人工资源即指人工开凿利用后被废弃的旧井巷、采空区等工程;所谓自然资源即指矿井通风中固有的自然风压、地温效应等资源。主要阐述了如何利用自然风压辅助主扇通风;如何利用遗弃的废旧井巷和空区通风降阻;如何利用地温预热和预冷矿井入风流,实现冬季入风井防冻和夏季井下作业面降温等经验。这些经验对矿井通风中充分合理地利用现有资源节能降耗具有重要意义。     

新能源治理深部矿井热害储冷系统研究

煤矿的深部开采是我国资源发展的趋势，但随着深度的增加，热害问题越加严重，危及到煤矿行业的生产安全。国外的大型机组制冷方式，虽然可以达到井下降温的目的，但由于消耗大量的电能而不能在我国得到广泛地利用。以地热能利用技术为代表的新一代能源利用技术，以其运行费用经济、环保、可靠，得到了发展利用。本文以夹河矿为例，运用地层储冷井下降温技术，把低焓地热能和风能结合起来，将冬季空气的冷能储存在浅部地层中，辅以井上及井下换能系统，解决井下热害问题。