• 2020年第94卷第7期文章目次
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    • 封面、目次

      2020, 94(7):0-0.

      摘要 (761) HTML (15) PDF 30.39 M (1302) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • 序言——开发地热新能源,构建清洁低碳、安全高效的能源体系

      2020, 94(7):1-1.

      摘要 (1121) HTML (13) PDF 297.71 K (3381) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • >综述
    • 我国主要水热型地热系统形成机制与成因模式

      2020, 94(7):1923-1937. DOI: 10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2020224

      摘要 (2096) HTML (13) PDF 8.77 M (3689) 评论 (0) 收藏

      摘要:我国地处环太平洋地热带与地中海- 喜马拉雅地热带的交汇部位,且中、新生代沉积盆地发育,地热资源丰富。近年来,我国地热开发利用蓬勃发展,但由于没有进行整体性的地热系统分析,缺乏因地制宜的不同地区地热勘查开发方案,各地地热资源勘查开发工作存在一定的混乱现象。本文从系统论观点出发,提出了我国地热资源“同源共生- 壳幔生热- 构造聚热”的成因理论,并以我国主要水热型地热系统为例,建立了水热系统分析的系统论观点,将我国主要水热系统划分为沉积盆地古潜山型复合水热系统、沉积盆地深坳陷层控型水热系统、断陷盆地地压型水热系统、陆陆碰撞板缘型水热系统、板缘俯冲带热控构造型水热系统、隆起山地深循环型水热系统以及近代火山型水热系统等七种类型,并系统分析了典型水热系统的运移条件、热源机制,归纳阐述了不同类型的水热系统的成因模式,进一步完善了我国地热资源研究的基础理论和方法,为区域地热资源勘查开发提供了理论依据,对于进一步推进我国地热资源的科学开发利用具有一定的指导意义。

    • >研究论文
    • 渭河盆地地温场分布规律及其控制因素

      2020, 94(7):1938-1949. DOI: 10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2020220

      摘要 (1363) HTML (16) PDF 7.57 M (2034) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文以渭河盆地地温场为研究对象,在收集补充新地热井资料及分析测试样品的基础上,通过盆地深部结构、构造特征、地温场特征、热储层特征、地热资源量等分析,建立了盆地不同岩性岩石热导率与深度关系图版,确定了盆地地温场变化规律及地热田控制因素,提出了渭河盆地地热田形成模式。评价了盆地地热资源有利区,为盆地后续的开发利用提供了理论支持。研究认为渭河盆地热地温梯度分布在2. 34~5. 85℃/100m之间,平均地温梯度为3. 50℃/100m,代表性大地热流68. 33mw/m2,地温梯度及不同深度地层温度具有东高西低、南高北低的特点。热导率总体上具有随深度的增加,逐渐增大的规律,热导率随深度增加主要受压实程度增强控制。相同深度条件下泥岩热导率最低,砂岩热导率居中、白云岩热导率最高。渭河盆地主要为层状地热田,盆地内地热通过热传导及热对流两种方式进行传递,以热传导为主。渭河盆地地热资源丰富,热储层可分为三种类型:① 新生界砂岩孔隙型;② 下古生界碳酸盐岩岩溶型;③ 断裂型。渭河盆地地热资源有利区主要分布于西安凹陷、固市凹陷。盆地地温场及地热田分布与莫霍面、软流圈上隆、岩石圈厚度减薄的深部背景密切相关,主要受地热传导和深大断裂热对流控制,是岩石圈深部结构、盆地构造、基底岩性、储盖组合等多因素共同作用下形成的。最后结合当前渭河盆地地热资源开发利用现状及存在问题,提出了地热开发利用建议。

    • 燕山中部大地热流及岩石圈热结构特征——以承德市七家- 茅荆坝地热田为例

      2020, 94(7):1950-1959.

      摘要 (1084) HTML (24) PDF 4.11 M (1864) 评论 (0) 收藏

      摘要:燕山中部地区地热资源丰富,地热地质条件较好,但该地区大地热流测量工作较少,岩石圈热结构研究尚未开展,制约了该地区的地热地质研究与资源勘探开发。本文以该地区的七家- 茅荆坝地热田为典型区,结合地温测井、取样测试、数据收集与分析,初步查明燕山中部大地热流特征及浅部- 深部岩层热物性特征,填补了大地热流值测量空白区,在此基础上建立了研究区热结构概念模型,估算其深部地温分布。研究得出燕山中部大地热流值变化较大,平均约57 mW/m2,与周边温泉水温存在较好的相关关系。其中七家- 茅荆坝地热田大地热流值较高,为74. 9 mW/m2。通过深部地温分布计算得出七家—茅荆坝地区居里面埋深为21. 5~22. 8 km,莫霍面温度约815 ℃,分析结果与前人研究成果较为一致,验证了本文所建立岩石圈热结构模型的准确性。

    • 冀中坳陷中部现今热岩石圈厚度及地热学意义探讨

      2020, 94(7):1960-1969. DOI: 10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2020213

      摘要 (967) HTML (13) PDF 6.16 M (1776) 评论 (0) 收藏

      摘要:热岩石圈厚度是研究盆地的构造演化和板块动力学的重要参数,本文通过实测数据构建地壳分层模型,根据热传导的基本原理,计算了冀中坳陷中部的Moho面温度以及热岩石圈厚度,并探讨其地热学意义。结果表明:冀中坳陷中部的Moho面温度分布在500~600℃,西南侧整体温度较东北部高,热岩石圈厚度介于102~122km,其平面展布特征与华北克拉通热岩石圈厚度西厚东薄的特征相吻合,为华北克拉通受太平洋板块西向俯冲导致东部遭受破坏提供了依据,并且较薄的岩石圈使热流更易传导到地壳浅部,成为了该地区热异常的成因背景。

    • 雄安新区高阳低凸起区雾迷山组热储特征与高产能地热井参数研究

      2020, 94(7):1970-1980. DOI: 10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2020235

      摘要 (2062) HTML (17) PDF 22.52 M (1736) 评论 (0) 收藏

      摘要:雄安新区范围内高阳低凸起地热资源条件优越,以往对高阳低凸起勘查开发利用较少。目前利用热储主要为浅部馆陶组砂岩,对于雄安新区规划建设迫切需要探测高阳低凸起深部热储, 寻找高品质地热资源。本文以位于高阳地热田中北部的 D35 孔为依托,通过抽水试验、水样测试分析,研究雾迷山组热储岩溶热储的热储特征、主要参数等。主要结论为: ① D35孔蓟县系雾迷山组裂隙岩溶热储,岩性主要为白云岩、泥质白云岩。裂隙(水层)总厚度 43m,占地层总厚度的 19. 68%(裂隙率),孔隙度平均值为 3. 93%,渗透率平均值为 3. 16×10-3μm2; ② D35 孔在 3600~3850 m 深度共发育 10 个岩溶裂隙带, 岩溶裂隙总厚度 250 m,D35 孔孔口水温 106. 6℃, 孔底最高温度 116℃; ③ D35孔抽水试验曲线具有水汽二相混合特征, 完井抽水流量170 m3/h, 单井供暖潜力达38. 5万m2, 为目前发现的雄安新区范围内产能最大地热井。

    • 雄安新区容城地热田热储空间结构及资源潜力

      2020, 94(7):1981-1990. DOI: 10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2020217

      摘要 (1591) HTML (15) PDF 5.19 M (2019) 评论 (0) 收藏

      摘要:雄安新区地热条件优越,尤其是牛驼镇凸起和容城凸起具有多年的地热开发历史。容城地热田绝大部分地区适合地热的规模化开发,同时容城地区也是新区建设初期主要的规划开发区,地热资源在服务新区生态文明建设和清洁供暖方面具有重要的意义。容城地热田主要热储层包括新近系明化镇组孔隙型砂岩热储,寒武系、蓟县系以及长城系基岩热储。蓟县系为区域主要的热储层,埋深700~3000 m,厚度500~2000 m,热储温度50~98 ℃,具有水量大、水质好、储层易于回灌的特点;长城系热储在凸起中心部位仍具有较大的开采潜力,D14钻孔显示长城系热储单位涌水量达到2. 6 m3/h·m,井口水温63. 7 ℃,可作为新区的后备资源。容城地热田按照主要热储层上部覆盖地层构造差异由西向东分别为西部斜坡区、中央隆起区、东部断陷区,由西向东热储开发潜力逐渐变大。本文通过热储法计算了容城地热田年地热可采资源量折合标准煤76. 3万t;数值法模拟了水位下降不低于150 m,开采井温度下降小于2℃条件下,年地热可采资源量折合标准煤81. 09万t,两者结果相近,评价结果可为容城地热资源规划开发提供参考。

    • 雄安新区容城地热田地热流体化学特征

      2020, 94(7):1991-2001. DOI: 10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2020234

      摘要 (1453) HTML (16) PDF 3.89 M (1803) 评论 (0) 收藏

      摘要:地热流体的水文地球化学特征及演化可以揭示地热水的深部循环机理,对地热资源的开发利用有着重要意义。基于容城地热田的地热地质条件,本文选取了容城地热田16个深部地热井水和2个保定山区浅层冷水井进行了水化学特征及同位素分析,计算了热储温度和热循环深度,最后进行了反向水文地球化学路径模拟分析地热流体在深部的水岩反应运移过程。结果表明研究区深部地热井水化学类型为HCO3·Cl- Na型,保定山区水化学类型为HCO3- Ca·Mg型,在容城地热田中几乎所有离子与Cl都不存在显著正相关关系,微量元素主要来源于相关矿物的溶解。容城地热田Na+浓度很高,说明容城地热田的地下水径流较长,热循环深度大,HBO2的含量较多,说明其地下热水径流较小,流速比较弱。D、18O同位素基本在大气降水线附近,计算地热井的补给高程为665. 17~165. 17m,与保定山区海拔相近,表明了研究区地热水来源为山前补给和大气降水。研究区深部热储温度为57~98℃,热循环深度在1331~2483m之间。

    • 雄安新区雾迷山组岩溶裂隙发育特征

      2020, 94(7):2002-2012. DOI: 10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2020232

      摘要 (887) HTML (17) PDF 4.75 M (1881) 评论 (0) 收藏

      摘要:雄安新区碳酸盐岩岩溶热储是具有重大开发潜力的优质地热资源。理清雾迷山组储层中岩溶裂隙的形成演化过程及发育特征,对地热资源的形成与聚敛研究具有重要作用,也是合理有效地开发地热资源的前提。根据岩芯采样、薄片、钻井、测井等资料,对雾迷山组岩溶裂隙的形成演化与几何特征进行了详细分析。结果表明:雄安新区岩溶和裂隙的形成与构造活动密切相关,以印支运动晚期至喜马拉雅运动期间最为强烈,形成了最有利储层发育的岩溶裂隙。雾迷山组裂隙带平均厚度和平均间隔分别为4. 70m和4. 05m,储厚比平均为41. 90%。储层内部裂隙的走向主要为近北东向,倾角集中在50°~90°之间。面积裂隙频率达到5. 34条/m2。裂隙的长度和开度平均分别为1. 20m和95. 16μm。多种物质充填裂隙,以白云石、黄铁矿、石英最为常见,含有数量较多的半充填和未充填裂隙。现今地应力有助于裂隙的开启,储层中裂隙网络发育,连通性好,具有非常好的导水储水性能,为雾迷山组地热资源富集提供了良好条件。

    • 雄安新区容城凸起区地热可采资源量动态预测

      2020, 94(7):2013-2025. DOI: 10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2020230

      摘要 (1535) HTML (13) PDF 10.24 M (1770) 评论 (0) 收藏

      摘要:雄安新区地热资源丰富,其中容城凸起区是雄安新区地热资源赋存条件最好的地区之一。通过分析容城凸起区地质构造背景、地热形成机理,建立了容城凸起区热储的地质模型和数学模型。基于COMSOL Multiphysics 软件,对区域内主要热储层的地热资源开采进行了数值模拟,计算结果与监测数据拟合较好。在此基础上,通过在各开采区内合理布置开采和回灌井,评价容城东部地区采灌均衡条件下的地热资源量。本研究模拟了不同采灌量(100 m 3/h、150 m3/h和200 m 3/h)对可采地热资源量的影响,结果表明:当开采量为100 m 3/h满足评价标准:①10年地下水位下降小于5 m;②单井地下水位不低于150 m;③开采井100年水温下降<2 ℃时,年可开采热量8. 53×10 14J/a,可供暖面积240. 9万m 2。模型中开采井、回灌井分区布置,不仅可以避免热突破,且在对于渗透性良好的储层地热尾水可快速补给至开采区,能有效维持热储压力。本文初步摸清了雄安新区容城东部片区可开采地热资源量,为今后整个雄安新区地热资源合理开发利用提供了重要的依据。

    • 雄安新区深部地热资源形成条件与有利区预测

      2020, 94(7):2026-2035. DOI: 10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2020227

      摘要 (1159) HTML (15) PDF 5.85 M (1990) 评论 (0) 收藏

      摘要:热源、通道、储层、盖层、流体等是中低温对流型地热资源聚集的要素。本文从雄安新区深部地热资源的形成条件出发,分析了热源、储盖、通道的特征。在此基础上结合地温场的分布特点,确定了影响研究区地热资源的重要因素并进行了有利区的预测。结果表明,雄安新区新生界盖层与元古宇碳酸盐岩构成的储盖组合,凹凸相间的构造格局,流体活动等因素共同影响了深部地热资源的赋存。研究区地热资源易富集在断裂控制的凸起构造或者构造低凸起的元古宇热储中。大地热流高值区、具有高渗透储层和区域连续性盖层的凸起构造是地热开发的有利区。

    • 河北省马头营干热岩的成因机制及其示范意义

      2020, 94(7):2036-2051. DOI: 10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2020226

      摘要 (1038) HTML (13) PDF 8.93 M (1855) 评论 (0) 收藏

      摘要:马头营干热岩的发现说明渤海湾盆地具有较好的干热岩勘查开发潜力。通过对马头营所处区域壳幔结构、深大断裂与新构造活动、岩浆活动、热源与流体源、凹凸相间的构造格局等控热要素的综合分析,初步阐述了深部热物质的上涌过程及地球内外力地质作用对地球浅部地热场的塑造与热异常制约这一关键科学问题。在此基础上,总结了马头营干热岩的成因机制:① 华北克拉通东部破坏,区域岩石圈的明显减薄,有利于热传导与深部热物质上涌,使马头营凸起处于高热流背景区;② 切穿至岩石圈的深大走滑断裂带、地壳内低速高导体及各级壳内断层,构成了深部热物质上涌的流体通道网;③ 凹凸相间的构造格局下,在“热折射”效应、深大断裂带流体热对流、凹陷中心压实热流体向周边凸起流动等因素综合作用下,有利于热流向浅埋的马头营凸起区聚集。马头营干热岩的成因机制对类似地质条件的干热岩勘查具有很好的示范意义,渤海西岸黄骅坳陷、济阳坳陷内的一些凸起,在4 000~6 000m的范围内具有寻找干热岩的良好前景。

    • 青海共和盆地地热资源热源机制与聚热模式

      2020, 94(7):2052-2065. DOI: 10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2020221

      摘要 (1478) HTML (13) PDF 14.43 M (1770) 评论 (0) 收藏

      摘要:青海共和盆地东侧贵德扎仓热田是探讨共和盆地地热资源成因的关键地区。本文综合区域地质、岩石热物性、同位素年代学、水文地球化学和地球物理测量等方法,重点分析了共和盆地的构造背景和热源机制,深入研究了共和盆地地热能系统的关键环节。研究发现:① 识别出盆地地壳15 km以下深度发育高导体,并可与新生代青藏高原东部中- 下地壳发育的层状低速高导层对比;② 近NW- NS向的瓦里贡左旋走滑逆冲断裂是扎仓热田重要的控热和导热断裂;③ 晚中生代花岗岩与上覆围岩具有显著的热导率;④ 温泉氢氧同位素指示水源以地表水补给为主;⑤ 存在浅层新生界碎屑岩中- 低温热储和深层花岗岩中- 高温热储,发育四层两类地热资源。综合分析提出了共和盆地干热岩三元聚热模式:即新生代中- 下地壳发育的高温低速高导层是主要热源,中晚三叠世花岗岩是良好的导热和储热体,既是干热岩母岩,也是热储,新生代低热导率沉积岩是良好的盖层。研究对于青藏高原地热成因、资源预测、开发规划等具有参考意义。

    • 东南沿海厦门湾- 漳州盆地地热地质特征及干热岩勘查方向

      2020, 94(7):2066-2077. DOI: 10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2020223

      摘要 (1238) HTML (12) PDF 5.29 M (1862) 评论 (0) 收藏

      摘要:东南沿海位于欧亚板块与菲律宾板块的俯冲带,构造运动活跃,同时,该区也是我国最主要的高放射性花岗岩分布区,发育大面积的中生代酸性花岗岩体,具有良好的干热岩赋存背景。本文以东南沿海福建厦门湾- 漳州盆地为例,在区域地热地质背景研究的基础上,从区域大地热流、地温梯度、热储温度、循环深度以及深部地温场分布等方面系统分析了厦门湾- 漳州地区干热岩资源的形成条件,科学评价了本区未来干热岩资源勘查的适宜深度。分析认为,区内平均地温梯度约为18. 3℃/km,低于大陆地区平均值;花岗岩体的放射性生热率仅略高于世界范围内的花岗岩放射性生热率的平均值;区内相对高的地表热流值很大一部分来自于地幔热传导,放射性元素生热贡献相对较低,要达到180℃的干热岩开发温度,勘查深度要超过6 km;区内未来干热岩资源的开发应充分考虑深部热源条件、地表盖层厚度以及区域断裂对钻探工程的影响,这些认识对于本区未来干热岩资源勘查开发工作有一定的指导意义。

    • 利用自然伽马测井估算塔里木盆地沉积层生热率

      2020, 94(7):2078-2088. DOI: 10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2020219

      摘要 (966) HTML (15) PDF 4.77 M (1659) 评论 (0) 收藏

      摘要:盆地的热体制研究对盆地构造演化与油气勘探意义重大。岩石放射性生热率是岩石重要的热物性参数,是研究盆地热体制的基础数据之一。不同于传统的分析测试方法,自然伽马(GR)—生热率(A)换算只需要GR测井就可以计算生热率。笔者利用塔里木盆地不同地区20口主要钻井的GR测井数据计算了沉积层共6094个生热率数据,建立了代表性钻井岩性测井—生热率对比图、塔里木盆地地层生热率柱,估算了盆地沉积层放射性生热对地表热流的贡献及对深部地层的增温效应。结果表明,塔里木盆地沉积层的平均生热率为1. 17±0. 336μW/m3,岩性是地层生热率的主控因素,泥岩生热率最高,为1. 96±0. 318μW/m3,砂岩次之,为0. 99±0. 264μW/m3,白云岩和灰岩生热率较低,分别为0. 44±0. 362μW/m3和0. 36±0. 408μW/m3。根据地层生热率,估算沉积层生热贡献的热流为9. 36mW/m2,约占地表总热流的21%,沉积层生热对地温梯度的贡献约为3. 3℃/km,放射性生热对属于“冷盆”的塔里木盆地的地温场具有不容忽视的影响。

    • >研究进展
    • 华北平原主要城市浅层岩土综合导热能力研究——基于现场热响应试验分析

      2020, 94(7):2089-2095. DOI: 10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2020212

      摘要 (669) HTML (14) PDF 1.32 M (1593) 评论 (0) 收藏

      摘要:现场热响应试验方法可以获得换热深度内岩土体热物性参数的平均值,能够较真实地模拟地源热泵的实际运行情况,在地源热泵工程勘查设计阶段得到了广泛的应用。本文基于华北平原89个钻孔的热响应试验数据,对地表以下200 m深度内岩土体的综合导热能力进行分析,并对影响综合热导率的因素进行了探讨。结果表明,华北地区综合热导率大部分处于1. 50~2. 16 W/(m·K)之间(25%<累积概率<75%)。在富水性较好、岩石颗粒粗、地下水径流速度较快的区域,地埋管换热器的换热效果明显高于富水性差、岩石颗粒细、地下水径流速度慢的地区。地层岩性、含水率特征和地下水径流条件是影响岩土体综合热导率的主要因素。其中200m深度以内不同地区岩土体的岩性组成各不相同、地下水位埋深不同,是造成综合热导率差异的重要影响因素,地下水径流对岩土体的综合导热能力有促进作用。用无量纲Peclet值(Pe)判断地下水流动对换热过程影响的大小,在0. 28<Pe<0. 84的情况下,Pe值增加47%,岩土体综合导热能力增加7. 56%。

    • 粤中隐伏岩体区地热赋存特征及热异常成因分析

      2020, 94(7):2096-2106. DOI: 10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2020215

      摘要 (938) HTML (14) PDF 5.76 M (1494) 评论 (0) 收藏

      摘要:地热资源的本质是能量的表现形式,资源的赋存过程,本质上是地球内部热量向地表传递的过程。东南沿海地区是我国重要的地热活动区,但东南沿海地温场分布特征如何,以及热传递的介质物性如何响应地温场的分布尚未有结论。本文通过对在从化—永汉地区采集的地热水和地下冷水样品分析,结果表明研究区地下热水普遍具有偏碱性、溶解氧含量低、相对地下冷水偏还原环境的特点,热水水化学类型以NaHCO3和Ca·Na- HCO3为主,热储温度范围为83~146℃。总结了从化—永汉地区的水热成因模式,周边低山区的大气降水渗入地下后沿断裂向深部运移,并不断接受来自地球深部地幔热量和花岗岩中放射性元素衰变产生的热量,与围岩热交换并升温,热水以北西向断裂与北东向主干断裂交汇部位作为升流通道向上运移,出露地表或被钻孔揭露形成温泉或地热井。结合东南沿海莫霍面埋深、酸性岩体分布和岩石圈结构等区域地质地球物理背景条件分析,菲律宾板块的NW向挤压作用对包括研究区在内的东南沿海地区地热系统的形成起到了重要作用。本文研究可为今后东南沿海地区地热资源勘查评价提供基础依据。

    • 花岗岩酸岩作用反应动力学研究

      2020, 94(7):2107-2114. DOI: 10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2020214

      摘要 (653) HTML (13) PDF 569.33 K (1350) 评论 (0) 收藏

      摘要:化学刺激能够改善增强型地热系统(EGS)热储层裂隙连通情况、提高裂隙渗透率。本文以EGS热储化学刺激为出发点,开展土酸体系花岗岩作用实验,总结实验规律,明确了酸岩作用机理,建立多矿物耦合反应动力学模型并获取重要参数。得出以下结论:土酸中HF浓度越高,对花岗岩的溶蚀率和溶蚀速率就越大,但更易产生二次沉淀;酸液中离子的浓度与不同矿物溶蚀存在对应关系,Na+和K+分别来自于钠长石和伊利石,Al3+和硅来自长石类和黏土类矿物,Ca2+前期来自方解石,后期受钙长石和氟石影响;土酸花岗岩反应为双重机制控制下的动力学反应;HF机制下的矿物溶解反应速率常数数量级约为10-4~10-5,比中性机制下的矿物的溶解速率提高了约9个数量级。研究结果可以为EGS储层化学刺激工作提供理论支持。

    • 花岗岩型干热岩体与不同注入水体相互作用研究

      2020, 94(7):2115-2123. DOI: 10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2020222

      摘要 (962) HTML (13) PDF 3.74 M (1546) 评论 (0) 收藏

      摘要:增强型地热系统(EGS)开发过程中,需要注入循环水体完成提热,但水体注入后与干热岩体反应会产生矿物溶解(或沉淀),破坏人工储层,影响地热能开发。本文以河北马头营区花岗岩型干热岩为研究对象,与该地区地下水、海水、纯水反应,并结合Phreeqc水文地球化学模拟,分析水岩相互作用后干热岩体的矿物变化与注入水体的化学成分变化规律。研究结果表明,不同注入水体与干热岩进行水岩作用,会产生不同类型的矿物溶解与沉淀,海水最终沉淀量较地下水低,主要原因是海水与干热岩体反应生成了具有吸附能力的沸石;适当减少海水中Cl-含量,将处理过的海水作为循环水体将具有强大的潜力和效益。

    • 天然裂缝影响下的花岗岩水力裂缝扩展数值模拟

      2020, 94(7):2124-2130. DOI: 10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2020216

      摘要 (882) HTML (13) PDF 749.14 K (1749) 评论 (0) 收藏

      摘要:水力压裂技术是成功实现干热岩资源开发利用的重要手段之一,数值模拟技术能够精准预测水力裂缝扩展。针对典型花岗岩,借助黏性单元法,分别模拟了致密花岗岩和天然裂缝存在情况下的水力裂缝扩展特征,得出以下结论:致密花岗岩的水力裂缝形态单一,天然裂缝的存在增加了压裂后裂缝的复杂性;致密花岗岩水力裂缝拓展主要分为憋压和拓展两个交替往复的阶段,当存在天然裂隙时,水力压裂过程会变得复杂;天然裂缝存在时,水力裂缝的缝长和缝宽分别为致密花岗岩的5. 7倍和1. 7倍;缝网的形成需要借助复杂的压裂工艺实现。研究结果可以为增强型地热系统(EGS)储层水力刺激工作提供理论支持。

    • 基于参数辨识的典型区地热资源量研究:以银川平原西部斜坡区为例

      2020, 94(7):2131-2138. DOI: 10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2020231

      摘要 (906) HTML (13) PDF 1.37 M (1483) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过地温监测、含水层结构和岩性构造辨识,剖析了银川平原西部斜坡区地热田的地温场特征和热储层分布规律,确定了热储随机变量,并分别利用随机变量频率分布和三角分布等蒙特卡罗统计手段识别了随机变量参数,结合热储法计算了典型区地热资源量。研究结果表明:银川平原地热田属深循环中低温传导型地热系统,共分为5个构造分区(西部斜坡区、中部深陷区、东部斜坡凹陷区、东部斜坡隆起区和南部斜坡区)和4个热储层(新近系干沟河组、新近系红柳沟组、古近系清水营组和奥陶系马家沟组)。研究区地热资源储量丰富,垂直地温场温度与地层深度呈正相关关系,主要热储层位于400~800m的渐新统清水营组;研究区热储随机变量包括热储温度、岩石孔隙率、岩石比热容和岩石密度等参数,热储温度随机分布频率为25%、50%、75%、97. 5%的西部斜坡区地热资源量在175. 56×10↑14~230. 04×10↑14 kJ之间,其中,75%的热储温度随机分布频率可作为研究区热储温度随机变量的优选频率,该频率下地热资源储量与热储法分层计算结果标准差仅为4. 21%;利用热储特征分析和蒙特卡洛法的参数识别,能够克服热储层参数的强烈空间变异,为快速精准评价区域地热资源量和科学开发利用地热资源提供新途径。

    • 基于高导热材料填充漏失构造的深井换热器性能分析

      2020, 94(7):2139-2146. DOI: 10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2020211

      摘要 (671) HTML (14) PDF 3.67 M (1222) 评论 (0) 收藏

      摘要:地热供暖可有效缓解北方雾霾天气。干热岩虽然储量丰富,但增强型地热技术由于开发费用较高,裂隙控制以及避免诱发地震的技术尚不成熟,现阶段还不能商业化应用。水热型地热开发技术虽较成熟,但受资源条件的限制,开发规模较小。对于大多地区,受地质构造和资源禀赋的控制,单井产水量较低或者回灌难,开发经济效益较差。深井换热器(DBHE)技术是开采地热水低产区或回灌难地区热能的有效方式,但受制于岩石导热系数低,单井输出功率小,投资回收期长。为提高DBHE的输出功率,本文提出了增强型深井换热器(EDBHE),通过主动将高导热性能的复合填充剂流进漏失构造的方式提高岩石的导热性能,通过调节回压、密度和黏度来控制漏失量。研究结果表明,单井EDBHE十个采暖季的平均取热功率为1002. 34 kW,是DBHE(424. 45 kW)的2. 36倍。而双井EDBHE十个采暖季的平均取热功率更是达到了27501. 61 kW,且热输出稳定,每年的衰减率0. 95%。EDBHE技术有效利用了出水量低或回灌难的水热型热储,大幅提高了其出力,扩大了地热供暖的应用范围。

    • >技术方法
    • 综合物化探方法在冀中坳陷深部热储探测中的应用

      2020, 94(7):2147-2156. DOI: 10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2020225

      摘要 (817) HTML (17) PDF 4.13 M (1591) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用大地电磁测深和土壤氡气测量两种方法,圈定了冀中坳陷北部四级构造单元(大兴凸起、大厂凹陷、廊固凹陷、武清凹陷和杨村斜坡)的分布范围;查明了凹陷内部的五级构造潜山带(凤河营带、河西务带);厘清了控制坳陷内部凹凸结构的四级断裂,分别是大兴断裂、桐柏断裂、河西务断裂和宝坻断裂;控制凹陷内部构造潜山带的凤河营西集断裂和杨税务断裂。根据冀中坳陷碳酸盐岩热储埋深大的特征和热源形成机制,确定热储探测采用“坳中找凸”和“凹中找潜山”的原则,同时需满足“源、通、储、盖”四个方面,结合大地电磁测深和土壤氡气测量综合成果,认为凤河营潜山带是钻探有利靶区,并有钻孔印证。另外,研究发现大地电磁测深和土壤氡气测量两种方法在反映深大断裂方面基本一致,起到相互印证的作用;大地电磁测深方法对高阻碳酸盐岩热储解释准确,基于一维反演作为初始模型的二维反演方法更适合冀中坳陷的凹凸相间构造格局的解释。

    • 华北地区碳酸盐岩热储层酸化压裂模拟方法与应用

      2020, 94(7):2157-2165. DOI: 10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2020228

      摘要 (1077) HTML (13) PDF 4.83 M (1822) 评论 (0) 收藏

      摘要:碳酸盐岩地层是我国华北地区最重要的热储岩层之一,不同次级构造单元的碳酸盐岩地热井产量和回灌量存在较大差异,严重制约了碳酸盐岩热储的规模化开发。酸化压裂是碳酸盐岩热储增产稳产的有效手段,其涉及溶质运移、酸岩反应、渗流传热、反应放热等一系列复杂过程。本文提出了一种模拟工程尺度碳酸盐岩热储酸化压裂过程的数值方法,可考虑碳酸盐岩热储酸化压裂过程中热、水、力、化四场之间的耦合作用。通过与前人试验和模拟结果的对比,验证了该方法的正确性,并建立了碳酸盐岩热储非均质裂隙模型,对其酸化压裂效果进行了模拟。

    • 利津干热岩型地热资源调查评价关键技术研究

      2020, 94(7):2166-2176. DOI: 10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2020233

      摘要 (1010) HTML (14) PDF 7.67 M (1723) 评论 (0) 收藏

      摘要:干热岩型地热资源是储量大、用途广的新型、可再生绿色能源,对其进行调查评价意义重大。本次从区域干热岩靶区选址、物探、钻探、岩芯取样测试、综合测井、抽注水试验、目的层压裂、热储评价等方面,系统地总结分析了干热岩型地热资源调查评价中涉及的关键技术。同时以利津干热岩GRY1孔进行说明,结果表明:虽然其天然裂隙率及渗透性较差,但经水力压裂后其渗透系数有大幅提高,压裂模式属于人工高压+天然裂隙复合压裂模式,在可控的孔口压力下能获得较大的注入水量,有利于干热岩资源的开发利用;干热岩做压裂试验时应选取天然裂隙发育段作为压裂试验的目的层,陈庄潜凸起区内埋深5000m范围内干热岩蕴藏的热资源量为2. 654×10↑20J,折合标准煤90. 21亿t;可利用资源量为5. 29×10↑18J,折合标准煤1. 804亿t。该研究对干热岩勘查开发工程场地选址、调查评价等方面具有一定指导意义。

创刊于1922年, 月刊

主编 :杨经绥

主管单位 :中国科学技术协会

主办单位 :中国地质学会

国际标准刊号 :ISSN 0001-5717

国内统一刊号 :CN 11-1951/P

国内邮发代号 :2-113

国外发行代号 :M 78

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