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不同类型地热水硼的地球化学特征及对地热系统成因机制的指示

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地质科技通报 2024年第1期43卷 288-297页

作者：尚建波卫兴曹园园师红杰刘明亮长江大学油气地球化学与环境湖北省重点实验室&资源与环境学院武汉430100 宁夏回族自治区地球物理地球化学勘察院银川750001

硼是地热流体中较为保守的元素,经常伴随地热系统出现,研究其来源对揭示不同类型地热系统成因机制有重要作用。分别选取了我国高温与中低温地热系统中较为典型且具有异常高硼浓度的西藏搭格架和宁夏银川盆地地热系统,研究了不同类型地... 详细信息

硼是地热流体中较为保守的元素,经常伴随地热系统出现,研究其来源对揭示不同类型地热系统成因机制有重要作用。分别选取了我国高温与中低温地热系统中较为典型且具有异常高硼浓度的西藏搭格架和宁夏银川盆地地热系统,研究了不同类型地热系统地热水中硼的来源及其相关的地球化学过程。结果表明搭格架中性和弱碱性地热水中硼主要来源于围岩的溶滤与岩浆流体的贡献,搭格架酸性地热水中的硼则主要来源于地下浅层冷水的输入;而银川地热水中硼则主要来源于深层古沉积水的补给。在此基础上,结合区域地质背景及地热水的水化学特征,讨论了不同类型地热系统的成因机制。研究结果表明,地热水中硼的地球化学特征具有识别不同类型地热系统成因机制的潜力。

关键词：硼地热系统地热水成因机制岩浆热源古沉积水

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红河断裂对莺歌海盆地地热系统的控制作用

成都理工大学学报（自然科学版） 2024年第3期51卷 428-438页

作者：杨培张佳豪宋荣彩董贵宇陈海雯郑峰成都理工大学管理科学学院成都610059 成都理工大学地球与行星科学学院成都610059 油气藏地质及开发工程全国重点实验室(成都理工大学) 成都610059 中国电力工程顾问集团东北电力设计院有限公司长春130021

基于莺歌海盆地地热背景,从地热系统的水源、流体通道、热储和盖层4个方面系统地去评价红河断裂对其的控热作用。研究结果表明,通过水样、气样分析,断裂构造在地热水循环中起到重要的控制作用;红河断裂的差异变形显著影响裂隙型热液热... 详细信息

基于莺歌海盆地地热背景,从地热系统的水源、流体通道、热储和盖层4个方面系统地去评价红河断裂对其的控热作用。研究结果表明,通过水样、气样分析,断裂构造在地热水循环中起到重要的控制作用;红河断裂的差异变形显著影响裂隙型热液热储的平面分布范围和纵向发育深度的异质性;莺歌海盆地地热系统是以地幔热物质作为主要热源,红河断裂带和盆地内中央凹陷底辟带为主要通道,裂隙型热液热储和上部大面积水道、海底扇、三角洲等储集体为主要热储,莺歌海组巨厚泥岩为主要盖层。

关键词：莺歌海盆地红河断裂底辟带控热作用地热系统

开封坳陷中牟凹陷馆陶组砂岩热储地热系统成因模式及开发潜力

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现代地质 2024年

作者：贺婷婷杜利谈心刘均荣罗璐章惠李昊中国石油大学(华东) 中国石化集团国际石油勘探开发有限公司中国石化集团新星石油有限责任公司中国石化地热资源开发利用重点实验室

地热系统成因机制研究与地热资源量精细评价是实现区域地热高效开发的基础。本文选取开封坳陷中牟凹陷为研究对象，基于区域地质构造特征，结合地热井和水化学分析资料，对该凹陷地温场、热储展布规律及水化学特征等因素进行了剖析，构... 详细信息

地热系统成因机制研究与地热资源量精细评价是实现区域地热高效开发的基础。本文选取开封坳陷中牟凹陷为研究对象，基于区域地质构造特征，结合地热井和水化学分析资料，对该凹陷地温场、热储展布规律及水化学特征等因素进行了剖析，构建了地热系统概念模型，并分层系精细评价地热资源量。结果表明，中牟凹陷地热系统的热源主要来自壳幔的热传导，大地热流值约45～65mW/m2，其北部的焦作－新乡－商丘断裂为其深部热流向上传递的有利通道。热储为馆陶组砂岩，在区内分布较稳定，底板埋深在1600～2200m，热储垂向上可识别出30～48层砂体，累计厚度介于130～420m，孔隙度约16%～32%，砂地比最高可达67%。热储物性空间上具有凹陷东部优于西部、馆下段优于馆上段的特征。馆陶组地热井的井口水温68～85℃，单井水量106～155m3/h，水化学类型以Cl－Na为主，矿化度10000～30000mg/L。厚约1200m的上覆第四系和明化镇组地层构成区域的良好盖层。地热水的来源整体接受西部和西南部山区的大气降水补给，经深部热传导增温后，侧向补给给热储层。中牟凹陷馆陶组砂岩热储地热资源量约2245.41×108GJ，每年可开采地热资源量为5.61×108GJ，折合标煤1.92×106t。年开采地热资源量可满足约6770万m2的供暖面积，开发潜力巨大。

关键词：地热系统成因模式资源量评价砂岩热储馆陶组中牟凹陷

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地热系统来源有害组分的环境效应及其处理

地质学报 2022年第5期96卷 1767-1773页

作者：郭清海中国地质大学(武汉)生物地质与环境地质国家重点实验室湖北武汉430074 中国地质大学(武汉)环境学院湖北武汉430074

地热能是亟待加强开发利用的可再生新能源,但地热研究者与从业者需正视与地热系统相关的各类环境问题。本文聚焦地热系统来源有害组分,从其形成机制入手,总结了其类型、存在形态和环境效应,认为地热水回灌或无干扰井下换热均不可能彻底... 详细信息

地热能是亟待加强开发利用的可再生新能源,但地热研究者与从业者需正视与地热系统相关的各类环境问题。本文聚焦地热系统来源有害组分,从其形成机制入手,总结了其类型、存在形态和环境效应,认为地热水回灌或无干扰井下换热均不可能彻底解除地热开发利用的环境和人类健康威胁,且地热水天然排泄所导致的周边环境内水质劣化同样不容忽视。在此基础上,提出水处理是地热成因环境污染防治的重要手段之一,综述了在此领域今后应着力发展的方向。

关键词：地热系统有害组分环境效应地热水处理

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岩浆热源型地热系统释义

地质学报 2022年第1期96卷 208-214页

作者：郭清海中国地质大学(武汉)生物地质与环境地质国家重点实验室湖北武汉430074 中国地质大学(武汉)环境学院湖北武汉430074

以壳内岩浆囊(熔融体)为主要热源的地热系统是国内外地热界的热点研究对象。然而,当前尚无"岩浆热源型"地热系统的确切定义,对此类地热系统的认识也存在诸多争议。本文讨论了岩浆热源型地热系统的形成与其下熔融体的关系,阐释了"岩浆热... 详细信息

以壳内岩浆囊(熔融体)为主要热源的地热系统是国内外地热界的热点研究对象。然而,当前尚无"岩浆热源型"地热系统的确切定义,对此类地热系统的认识也存在诸多争议。本文讨论了岩浆热源型地热系统的形成与其下熔融体的关系,阐释了"岩浆热源"的形成机制及其对上覆地热系统影响的本质,综述了利用岩浆流体地球化学组成识别其对地热水定量贡献的常用方法。在此基础上,提出"岩浆热源型"地热系统应指接受岩浆囊传导热且同时受到岩浆流体直接影响、从而热储温度异常高的地热系统。

关键词：岩浆热源地热系统壳内岩浆囊岩浆流体地热水

冀鲁豫三省交界处临清坳陷大名次凹陷地热系统成因模式及开发潜力

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中国地质 2023年第4期50卷 1149-1162页

作者：高楠安汪新伟梁海军杜利毛翔罗璐中国石化集团新星石油有限责任公司北京100083 中国石化地热资源开发利用重点实验室北京100083

【研究目的】建立地热系统的成因模式对地热田地热资源量评价以及后期有利区带的优选有着重要指导作用。大名次凹陷为渤海湾盆地临清坳陷馆陶凸起南端的一个次一级构造单元,其馆陶组砂岩热储可以构成一套完整的地热系统。【研究方法】... 详细信息

【研究目的】建立地热系统的成因模式对地热田地热资源量评价以及后期有利区带的优选有着重要指导作用。大名次凹陷为渤海湾盆地临清坳陷馆陶凸起南端的一个次一级构造单元,其馆陶组砂岩热储可以构成一套完整的地热系统。【研究方法】本文结合前人研究成果和区内地热钻井资料,通过对临清坳陷大名次凹陷地热系统“源、储、通、盖”主要地质因素分析研究,建立了研究区地热系统的概念模型,并在此基础上开展了地热资源量评价。【研究结果】馆陶组热储层在区内分布均一,底板埋深在1550~2000 m,储层厚度在268~324 m,孔隙度介于14%~32%,储厚比最高可达70%。区内钻遇至馆陶组的地热井,地热水井口水温多在54~60℃,水化学类型以Cl·SO_(4)-Na为主。上部沉积的第四系和明化镇组,地温梯度在22~60℃/km,构成了良好的盖层。地热系统热源主要来自于新生代断陷盆地背景下的高大地热流值,约52~57 mW/m^(2),南部临漳—大名断裂和东部冠县断裂为其深部热流向上运输的有利通道。热储整体接受来自西部太行山和东部鲁西南隆起的大气降水补给,经深部热传导和局部热对流增温后,富集于热储之中。【结论】馆陶组砂岩地热系统资源量超过127.42×10^(8)GJ,每年可开采地热资源量为31.86×10^(6)GJ,折合标煤1.09×10^(6)t。年开采地热资源量可满足超3.14×10^(7)m^(2)的供暖面积,开发潜能较大。

关键词：地热系统成因模式资源量评价供热面积大名次凹陷地热调查工程

多分支废弃油井层温衰减规律及注入参数对注采性能的影响

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天然气工业 2024年第2期44卷 178-187页

作者：石昌帅王成之祝效华西南石油大学机电工程学院西南石油大学地热能研究中心

利用废弃油井开发地热资源是降低地热开发成本、促进商业推广的有效措施,其中层温衰减规律对地热系统取热效果具有重要影响。为此,以废弃油井储层为研究对象,结合泰森多边形理论对储层裂缝进行了划分,建立了三维油水两相热流耦合数值模... 详细信息

利用废弃油井开发地热资源是降低地热开发成本、促进商业推广的有效措施,其中层温衰减规律对地热系统取热效果具有重要影响。为此,以废弃油井储层为研究对象,结合泰森多边形理论对储层裂缝进行了划分,建立了三维油水两相热流耦合数值模型,分析了不同储层条件与布井结构下的层温衰减规律,探究了注入参数等因素对地热注采性能的影响。研究结果表明:(1)低渗透储层抽采30年生产温度最大差值可达22.08 K,高渗透储层(1.0×10^(-13) m^(2))温度过度衰减,长年限采热效率低;(2)储层含油率与生产温度和发电功率呈正相关关系,生产30年后差值最大可达11.57 K与0.12 MW;(3)分支井沿垂直方向会形成低温波谷,层温衰减高于储层其余部分,数量增加对注采影响小;(4)注入速率与发电功率、生产温度分别呈正、负相关关系,但注入速率超过89 kg/s时不利于长年限开采。结论认为:(1)储层取热性能对初始渗透率最为敏感,注入速率与储层含油率次之,优先开发低渗透储层有利于长年限采热;(2)应利用油田地热降低稠油黏度,形成地热辅助采油模式,以实现经济效应最大化;(3)选取6支分支井与89 kg/s的注入速率可得到可观取热效果和较好的经济效益。

关键词：地热系统废弃油井泰森多边形离散裂缝网络初始含油率层温衰减取热性能多分支井

川东褶皱带地热系统的空间载体——相互连通的断裂系统:以四川广安牟家镇地热井为例

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沉积与特提斯地质 2022年第4期42卷 642-652页

作者：郭镜夏时斌成都理工大学地球科学学院四川川成都610059 中国地质调查局成都地质调查中心四川成都610081

在“双碳目标”背景下,发展低碳能源势在必行。作为重要的清洁能源,地热资源勘查及开发利用力度亟须加大。在地热资源丰富的川东褶皱带,已有研究认为,该区三叠系嘉陵江组灰岩地层是有利的热储层,也是地热勘查的主要目标体。然而,众多钻... 详细信息

在“双碳目标”背景下,发展低碳能源势在必行。作为重要的清洁能源,地热资源勘查及开发利用力度亟须加大。在地热资源丰富的川东褶皱带,已有研究认为,该区三叠系嘉陵江组灰岩地层是有利的热储层,也是地热勘查的主要目标体。然而,众多钻遇嘉陵江组未出地热水及未钻遇嘉陵江组出现地热水的事实,对此提出了质疑。本文在牟家镇地热勘查区,通过音频大地电磁测深发现勘查区深部存在相互连通的断裂系统,并以此为目标体进行钻孔验证,获得了日涌水量>12000m^(3)、42℃的地热水,据此,推测相互连通的断裂系统可能是川东褶皱带地热系统的空间载体。通过探测华蓥山及铜锣山2处天然温泉及1处无水钻孔的深部构造特征,印证了川东褶皱带断裂控水的普适性;结合渗流分析,认为以相互连通的断裂系统为勘查目标体,有望实现川东褶皱带地热资源的可持续开发。本次研究将为带内普适的地热成因机制、勘查实践及可持续开发利用研究提供些许借鉴。

关键词：川东褶皱带相互连通的断裂系统地热系统产研结合

渭河盆地岩石圈热结构模拟及其对地热系统热源机理的启示

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地球学报 2023年第1期44卷 33-44页

作者：芦佳飞饶松黄顺德施亦做胡圣标长江大学油气资源与勘探技术教育部重点实验室湖北武汉430100 长江大学地球科学学院湖北武汉430100 中国石油勘探开发研究院北京100083 中国科学院地质与地球物理研究所北京100029

深部温度场与岩石圈热结构特征是认识地热系统深部热源机理的重要途径。本文在系统分析渭河盆地及其邻区现今大地热流特征基础上,基于旬邑—西峡宽角反射/折射地震测深剖面揭示的地壳分层结构,采用二维有限元方法,对渭北隆起、渭河盆地... 详细信息

深部温度场与岩石圈热结构特征是认识地热系统深部热源机理的重要途径。本文在系统分析渭河盆地及其邻区现今大地热流特征基础上,基于旬邑—西峡宽角反射/折射地震测深剖面揭示的地壳分层结构,采用二维有限元方法,对渭北隆起、渭河盆地以及北秦岭构造带的深部温度场和岩石圈热结构开展数值模拟研究,在此基础上分析渭河盆地地热系统深部热源机理。结果表明,旬邑—西峡剖面上大地热流介于57.6~75.7 mW/m^(2)之间,平均为(70.4±4.7)mW/m^(2);地幔热流在29.5~38.6 mW/m^(2)之间,平均值为34.1 mW/m^(2);莫霍面温度变化范围约在600~740℃之间;“热”岩石圈厚度约为95~110 km。从渭北隆起—渭河盆地—秦岭造山带,大地热流、莫霍面温度和地幔热流值表现出低→高→低的变化规律,相应地“热”岩石圈厚度则表现出厚→薄→厚的变化趋势。渭河盆地地壳厚度减薄明显,莫霍面温度显著高于渭北隆起和秦岭造山带,暗示着渭河盆地地壳活动性显著。然而,从渭北隆起—渭河盆地—秦岭造山带,“热”岩石圈厚度变化范围不大,且渭河盆地内的壳幔热流比接近1.0,表明深部活动并不强烈,这符合被动裂谷的深部温度场和岩石圈热结构特征。在印度板块和欧亚板块碰撞的远场效应下,渭河地区地壳伸展减薄,在重力均衡作用下上地幔隆升,高温的幔源物质沿深大断裂上涌加热上地壳,与地壳放射性产热一起为地热系统提供热源。

关键词：深部温度场岩石圈热结构热源机理地热系统渭河盆地