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作者：段和肖河北工程大学

学位级别：硕士

献县地热田位于沧县隆起中部,是该区域最主要的地热田之一,具有良好的地热地质条件,地热资源丰富。但是研究区内热水的来源,形成等尚不明确,深部热结构和热演化机制不清楚,亟需建立完善的地热成因概念模型,来指导深部地热资源开发利用... 详细信息

献县地热田位于沧县隆起中部,是该区域最主要的地热田之一,具有良好的地热地质条件,地热资源丰富。但是研究区内热水的来源,形成等尚不明确,深部热结构和热演化机制不清楚,亟需建立完善的地热成因概念模型,来指导深部地热资源开发利用。开展了大量的深井测温、精细的岩土热物性测试,对该地区的地热流体进行了水化学和稳定同位素分析。结合研究区地质背景条件,从水源、热源、导水通道、热储层四个方面进行了系统研究。综合分析研究,完善了区内深部热结构及地热成因,主要认识如下:献县地热田深部地下热水属于咸水,水化学类型为Cl-Na水,水岩作用尚未平衡。区内地热水主要离子含量及矿化度与埋藏深度呈正比关系,随着埋藏深度的增加,地热流体矿化度增加。区内地热水形成均受大气降水入渗影响,为陆相淋溶水。深部热水的流动路径较长,水循环比较缓慢,变质程度深。白云石、方解石和石膏溶解是献县地热田深部热水中Mg2+、Ca2+、HCO3-、SO42-的主要来源,除此之外,含钙镁的其他矿物也是其来源的一部分。区内深部热水补给来源为大气降水,地热水的补给高程约为619～1069m。区内雾迷山组热储层地热水的年龄在1.6～1.8万年之间。地热水中的硫主要来源于沉积层的溶滤作用。献县地热田岩石热导率与深度没有明显的相关性,与地层岩性密切相关,浅部盖层热导率较小,基岩热导率较大。大地热流值为70.58m W/m2,高于中国大陆地区平均热流值。地壳热流qc为16.36m W/m2,地幔热流qm为54.22m W/m2,qc/qm=0.3,为“热幔冷壳”型。研究区的热流主要来源于地幔热流,放射性元素衰变产热量也具有一定贡献。根据深部地温的数值计算结果,得到献县地热田居里面的深度约为24km,莫霍面温度约为749℃,热岩石圈厚度约为85～96km,研究区较薄的岩石圈使得深部地幔的热量更加容易传导到地壳浅部。献县地热田具备良好的地热热源、导热通道、热储层、热储盖层、地热流体运移通道,由下至上形成了完整的地热田系统。地壳生热物质的放射性衰变产热与地幔热主要热源,通过热传导的方式和深大断裂热对流向上运移,最上部的沉积盖层为热储层起到良好的保温而积聚,在高孔隙度和高渗透性含水层的热储层形成良好的中低温地热水资源。

关键词：沧县隆起献县地热田地热流体大地热流岩石圈热结构

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河北献县地热田地热异常的分布特征及成因机制

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地质学报 2022年第7期96卷 2611-2625页

作者：汪新伟高楠安王婷灏刘慧盈毛小平黄旭中国石化集团新星石油有限责任公司北京100083 中国地质大学(北京) 北京100083

沉积盆地内地热田地热异常成因机制的定量研究对认识盆地浅部不同构造带之间传热与聚热的差异以及指导盆地中低温地热资源的勘探有着重要的理论与现实意义。河北献县地热田在厚1300~1500 m新生界盖层覆盖下发育蓟县系雾迷山组(Jxw)基岩... 详细信息

沉积盆地内地热田地热异常成因机制的定量研究对认识盆地浅部不同构造带之间传热与聚热的差异以及指导盆地中低温地热资源的勘探有着重要的理论与现实意义。河北献县地热田在厚1300~1500 m新生界盖层覆盖下发育蓟县系雾迷山组(Jxw)基岩热储,已开发区的井口水温多高达90~95℃,是一个典型的中低温传导型地热资源区。本文基于横穿献县凸起及邻区的地震剖面,运用2D有限元数值模拟技术,定量—半定量地分析了献县凸起带及邻区热传导与热聚集的差异,并简述了对地热勘探的指导意义。模拟表明,献县凸起带盖层内的地热正异常是高热导率的基岩凸起段所引起的热量快速传递、并在盖层内逐渐累积的结果;献县地热田Jxw组热储顶部的地层温度比饶阳凹陷的同深度地层至少高~20℃,与其近3600 m的基岩凸起幅度密切相关。献县凸起带的地温场在纵向上具“非对称镜像”分布特征,且盖层段的平均地温梯度约为热储层段的3倍,表明浅部盖层段的地热正异常越“富集”,则深部基岩热储段的地热负异常越“亏空”。“高导均化深度”代表了基岩凸起段深部与其相邻凹陷区平均地温梯度相等的热传导平衡线位置。有效盖层覆盖下的基岩凸起带是地热勘探的有利区带,基岩热储在凸起段顶部之下的500~800 m深度段是浅部地热开发的甜段区,而位于“高导均化深度”之下的深部高温热储勘探需极力避开基岩凸起带,而优选盆地低凸起带或凹陷带的有利储集相带。

关键词：地热异常数值模拟非对称镜像结构高导均化深度献县地热田

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沧县隆起中部大地热流及岩石圈热结构特征:以献县地热田为例

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地球科学 2023年第3期48卷 988-1001页

作者：段和肖刘彦广王贵玲边凯牛小军牛飞胡静河北工程大学地球科学与工程学院河北邯郸056000 自然资源部地热与干热岩勘查开发技术创新中心河北石家庄050061 中国地质科学院水文地质环境地质研究所河北石家庄050061 河北省煤田地质局水文地质队河北邯郸056000 江苏科技大学土木工程与建筑学院江苏镇江212100

岩石圈热结构是了解大陆岩石圈构造变形及演化等大陆动力学问题的重要基础,更是地热田热源机理研究的核心问题,尤其对于深部地热资源开发具有重要的科学指导意义.沧县隆起中部地热资源丰富,地热地质条件较好,但该地区岩石圈热结构尚不明... 详细信息

岩石圈热结构是了解大陆岩石圈构造变形及演化等大陆动力学问题的重要基础,更是地热田热源机理研究的核心问题,尤其对于深部地热资源开发具有重要的科学指导意义.沧县隆起中部地热资源丰富,地热地质条件较好,但该地区岩石圈热结构尚不明确,制约着区域地热资源勘查开发.本文以沧县隆起中部献县地热田为研究区,开展了4000 m深井测温、精细的岩土热物性测试,查明了该区大地热流特征及热结构特征,填补了大地热流测量空白区,建立了研究区岩石圈热结构概念模型,估算了其深部温度及岩石圈厚度.结果表明,献县地热田大地热流值为70.58 mW/m^(2),居里面埋深约为24 km,莫霍面温度约为749℃,热岩石圈厚度约为85~96 km.

关键词：沧县隆起献县地热田大地热流岩石圈热结构地热能

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华北地区基岩热储回灌段地温场变化特征及热源分析

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河北地质大学学报 2024年第1期47卷 29-37页

作者：牛飞李鹏张宏亮申方乐河北省煤田地质局水文地质队河北邯郸056000 河北省煤田地质局环境地质调查院河北石家庄050085 河北地质大学华信学院河北石家庄050700

选取华北平原区典型基岩地热田—献县地热田作为研究对象,对基岩热储回灌井进行了垂向温度场监测,论述了供暖季后回灌井地温场的变化特征,并根据获取的地热地质数据对基岩热储回灌段温度恢复的热源进行了综合分析。研究结论表明:供暖季... 详细信息

选取华北平原区典型基岩地热田—献县地热田作为研究对象,对基岩热储回灌井进行了垂向温度场监测,论述了供暖季后回灌井地温场的变化特征,并根据获取的地热地质数据对基岩热储回灌段温度恢复的热源进行了综合分析。研究结论表明:供暖季内持续的低温回灌会造成回灌井内回灌段热储温度大幅降低,并且在非供暖季内热储温度恢复速率缓慢;献县地区供暖季后基岩热储温度恢复的主要热量是热储层外围同层相对高温的地层传导以及同层相对高温地热流体流动所带来的热量;华北基岩热储集中开发区更应该合理布设开采井与回灌井,以增加热储有效使用寿命。

关键词：献县地热田基岩热储尾水回灌热源分析

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