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大地电磁测深法在冀中坳陷深部碳酸盐岩热储调查评价中的应用

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地质论评 2024年第2期70卷 795-806页

作者：雷清叶高峰吴晓飞林星马为贾旭忠刘桂梅王身龙韩杰天津市地球物理勘探中心天津300170 中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院北京100083 陆内火山与地震教育部重点实验室(中国地质大学北京)北京100083

地热资源作为一种清洁能源,在“双碳”背景下,其开发和利用越来越受到重视。为了探查渤海湾盆地的冀中坳陷深部碳酸盐岩的热储条件,笔者等利用3条大地电磁测深剖面,进行了数据处理、分析和反演,获得可靠的二维电阻率模型和电阻率等深度... 详细信息

地热资源作为一种清洁能源,在“双碳”背景下,其开发和利用越来越受到重视。为了探查渤海湾盆地的冀中坳陷深部碳酸盐岩的热储条件,笔者等利用3条大地电磁测深剖面,进行了数据处理、分析和反演,获得可靠的二维电阻率模型和电阻率等深度平面图。分析研究区深部电性结构特征及主要断裂构造特征,同时根据基底隆起形成的高阻异常对深部碳酸盐岩分布和埋深进行了推断,并对冀中坳陷深部碳酸盐岩热储进行评价,以圈定地热异常远景区。分析认为:①研究区电性结构可以被划分为5层,其中第5电性层为高阻标志层,对应深部碳酸盐岩基底;②据此圈定了3类深部地热远景区:基岩埋深小于4000 m,如高阳低凸起地热远景区、黑龙口低凸起地热远景区(徐水凹陷)和河间潜山地热远景区(饶阳凹陷),基岩埋深4000~5000 m,如雁翎潜山地热远景区(霸县凹陷),基岩埋深5000~5500 m,如肃宁潜山地热远景区和留路潜山地热远景区;③大地电磁测深方法适用于冀中坳陷深部碳酸盐岩热储远景区的探查。深部热储远景区的圈定,可为后期的地热资源评价和开发利用建立基础。

关键词：冀中坳陷大地电磁测深电阻率模型碳酸盐岩热储热储远景区

河北平原典型凸起区碳酸盐岩热储赋存特征及岩溶发育规律

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河北地质 2024年第2期 13-19页

作者：王来宾李郡赵素杰崔娅杰王豆豆河北省地质矿产勘查开发局第三水文工程地质大队衡水053000 河北地矿第三水文工程地质勘查有限公司衡水053000

碳酸盐岩热储是河北平原优势热储层,初步查明其赋存特征及发育规律对提高其利用经济性、科学性有着重要意义。本次将已有成果与代表性钻孔实测资料相结合,初步分析碳酸盐岩热储的地温场特征、岩溶发育的不均一性特征。碳酸盐岩热储层出... 详细信息

碳酸盐岩热储是河北平原优势热储层,初步查明其赋存特征及发育规律对提高其利用经济性、科学性有着重要意义。本次将已有成果与代表性钻孔实测资料相结合,初步分析碳酸盐岩热储的地温场特征、岩溶发育的不均一性特征。碳酸盐岩热储层出水温度受多种因素的共同影响,盖层地温场与储层地温场特征起主导作用,较高的盖层地温梯度有利于提高“保温”效果,较低的基岩热储层地温梯度有利于实现深部热源快速向上传导,优质的深部热源供给与适宜的有效盖层厚度共同实现浅部地热异常的体现;钻井等外部因素会对热储层造成不利影响,因此降压试验之前应充分洗井。岩溶热储发育的不均一性决定了其物性特征、富水性的差异性:硅质、泥质含量高的白云岩富水性较差;上覆雾迷山组地层钻孔下部高于庄组热物性特征、富水性比较差;平面上研究区范围越大不均一性特征越明显。

关键词：凸起区碳酸盐岩热储地温场漏失不均一性

雄安新区碳酸盐岩热储酸化压裂增产改造数值模拟研究

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煤炭学报 2023年第7期48卷 2691-2699页

作者：赵志宏徐浩然陈思聪马峰王贵玲清华大学土木工程系北京100084 北方矿业有限责任公司北京100053 中国地质科学院水文地质环境地质研究所河北石家庄050061

地热井经常面临初期产能不足或运营期产能下降等生产性难题,酸化压裂作为一种柔性激发技术,是深层碳酸盐岩热储增产改造的首选技术,其基本原理是通过地热井向热储层注入化学压裂液,利用化学溶蚀作用来提高岩体基质孔隙率和裂隙开度。由... 详细信息

地热井经常面临初期产能不足或运营期产能下降等生产性难题,酸化压裂作为一种柔性激发技术,是深层碳酸盐岩热储增产改造的首选技术,其基本原理是通过地热井向热储层注入化学压裂液,利用化学溶蚀作用来提高岩体基质孔隙率和裂隙开度。由于地热领域的酸化压裂工艺以借鉴油气领域的成熟经验为主,尚未形成完整的技术体系,特别是针对深部热储层增产的设计方法、工艺参数优选、预测模拟、效果评价等方面缺乏理论指导。基于裂隙岩体热水力化多场耦合理论框架,通过引入裂隙刚度和最大闭合量的酸蚀修正系数,提出了考虑力学与化学耦合作用的非线性裂隙本构模型,发展了适合于深层碳酸盐岩热储酸化压裂增产改造的数值模拟方法。依托雄安新区D22井酸化压裂增产改造现场试验,验证了所提出的模拟方法的正确性,研究了射孔位置、质量分数、排量等酸化压裂施工参数对增产改造效果的影响规律。结果表明:深层碳酸盐岩热储酸化压裂增产改造主要发生在初始开度较高的裂隙中,且酸蚀裂隙逐渐沟通了周边高渗储层,形成了酸化改造网络;增产改造效果不仅与酸-岩反应和水压作用下裂隙开度增加量显著相关,也取决于改造后裂隙的闭合路径;射孔位置距离高渗储层越近,酸化压裂改造效果越好;高浓度、大排量的施工方案有助于形成长裂缝,有利于连通高渗储层,酸化压裂改造效果更好。

关键词：雄安新区碳酸盐岩热储酸化压裂多场耦合

雄安新区牛东断裂带碳酸盐岩热储探测及其对地热勘探的启示

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地质通报 2023年第1期42卷 14-26页

作者：汪新伟郭世炎高楠安刘慧盈王婷灏魏广仁雷海飞中国石化集团新星石油有限责任公司北京100083 中石化绿源地热能开发有限公司河北雄安071800

雄安新区在暂不考虑开采砂岩热储地热资源的前提下,探明碳酸盐岩热储东部边界断裂牛东断裂带的分布位置与地热资源品质,对新区地热资源开发利用规划的编制与整体能源利用布局均有着重要意义。以雄安新区高铁片区第一口碳酸盐岩热储勘探... 详细信息

雄安新区在暂不考虑开采砂岩热储地热资源的前提下,探明碳酸盐岩热储东部边界断裂牛东断裂带的分布位置与地热资源品质,对新区地热资源开发利用规划的编制与整体能源利用布局均有着重要意义。以雄安新区高铁片区第一口碳酸盐岩热储勘探井D09孔的探测数据为依据,结合地震剖面解释成果,分析了牛东断裂带内碳酸盐岩热储的空间展布特征、储集层物理性质与单井产能参数,并简述其对地热勘探的指导意义。探测结果表明,牛东断裂带的碳酸盐岩热储主要为蓟县系雾迷山组含硅质的白云岩,分布在断裂西侧基岩宽缓背斜顶部,层状稳定,厚约2000 m,顶板埋深1000~1200 m,井口水温约70℃,单井水量约102 m^(3)/h。D09孔揭示,在距风化壳顶部678 m的地层内共发育122个裂隙带,累计厚度达251.20 m,裂隙发育率37%,平均孔隙度9.26%,裂隙发育率与平均孔隙度明显比断裂带外地热井高出50%。D09孔与牛东断裂带周缘地热井的地层地温梯度、地热水水化学特征、储集层导水系数等对比分析表明,垂直断距达7000 m的牛东断裂带是一条导水导热的盆内隐伏型深断裂,其限定了雄安新区碳酸盐岩热储含水系统的东部边界,构成了西侧牛驼镇凸起的导水通道与东侧霸县凹陷油气运移的阻隔屏障,控制了牛驼镇凸起面积达1000 km 2的整装地热田的形成。

关键词：碳酸盐岩热储储集层物性单井产能水文地质牛东断裂带雄安

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集中采灌条件下碳酸盐岩热储群井示踪试验

地质学报 2021年第6期95卷 1984-1994页

作者：殷肖肖沈健赵艳婷刘东林赵苏民宗振海天津地热勘查开发设计院天津300250 中国地质调查局水文地质环境地质调查中心河北保定071051

地热回灌是实现地热资源可持续开发的有力措施,在世界各国已获得广泛应用,在地热资源的保护、减少资源浪费、延长地热井寿命以及减少环境污染等方面具有重要意义。天津是我国开展地热回灌比较成熟的地区之一,截至2019年底,天津市基岩裂... 详细信息

地热回灌是实现地热资源可持续开发的有力措施,在世界各国已获得广泛应用,在地热资源的保护、减少资源浪费、延长地热井寿命以及减少环境污染等方面具有重要意义。天津是我国开展地热回灌比较成熟的地区之一,截至2019年底,天津市基岩裂隙型热储回灌率已达79.61%。大规模集中采灌条件下热储层渗流场的变化以及是否会影响热储温度已成为热储系统研究的前沿课题。本文以天津市东丽湖地区为例,选取1,5-萘磺酸钠作为示踪剂,在2018~2019年供暖期集中采灌期间开展了群井示踪试验,结果显示,供暖期内地热井开采量(或回灌量)、水温没有明显变化,水位除受正常采灌影响外没有明显变化,热储系统基本处于稳定状态;试验中示踪剂回收率极低,开采井和回灌井之间水力联系较差,有限的优势通道中的最大流速为448.42m/d,优势通道的方向主要集中于北东向,与区内主要控热断裂沧东断裂及其次生断裂的发育方向一致;在现状开发利用模式下,不会造成该热储层温度的显著变化。这些认识对于指导北方古潜山碳酸盐岩热储的科学开发利用具有一定的现实意义。

关键词：碳酸盐岩热储地热回灌示踪试验优势通道热突破

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献县地热田碳酸盐岩热储示踪试验与模拟

地学前缘 2020年第1期27卷 152-158页

作者：李亭昕蔡永丰刘彦广刘桂宏张宏亮秦祥熙桂林理工大学广西隐伏金属矿产勘查重点实验室与广西有色金属隐伏矿床勘查及材料开发协同创新中心广西桂林541004 中国地质科学院水文地质环境地质研究所河北石家庄050061 清华大学土木工程系北京100084 河北省煤田地质局水文地质队河北邯郸056000 中国地质大学(北京) 北京100083

地热回灌过程中开采井热突破预测等理论模型方面的研究尚不完善。本文在献县地热田开展了对井回灌示踪试验,并运用Comsol Multiphysics建模软件进行了参数反演,应用该理论框架进行了示踪试验数据的定量解释及开采井热突破预测。结果表明... 详细信息

地热回灌过程中开采井热突破预测等理论模型方面的研究尚不完善。本文在献县地热田开展了对井回灌示踪试验,并运用Comsol Multiphysics建模软件进行了参数反演,应用该理论框架进行了示踪试验数据的定量解释及开采井热突破预测。结果表明,示踪剂回收率偏低,为0.0225%,采灌井存在1条优势通道,通道长度约为513.7m,总体表现为采灌井之间的水力联系较差。本文应用模型进行了参数反分析,计算得到拟合优度R2=0.7907>0.6,说明此优化结果与测量值有较强的相关性,拟合程度好。连续开采100a,不会发生热突破现象。

关键词：地热资源碳酸盐岩热储回灌示踪参数反演热突破

雄安新区牛东断裂带碳酸盐岩热储探测及其地热勘探意义

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地质通报 2021年

作者：汪新伟郭世炎高楠安刘慧盈王婷灏魏广仁雷海飞中国石化集团新星石油有限责任公司中石化绿源地热能开发有限公司

雄安新区在暂不考虑开采砂岩热储地热资源的前提下，探明碳酸盐岩热储东部边界断裂牛东断裂带的分布位置与地热资源品质对新区地热资源开发利用规划的编制与整体能源利用的布局均有着重要意义。以雄安新区高铁片区第一口碳酸盐岩热储勘... 详细信息

雄安新区在暂不考虑开采砂岩热储地热资源的前提下，探明碳酸盐岩热储东部边界断裂牛东断裂带的分布位置与地热资源品质对新区地热资源开发利用规划的编制与整体能源利用的布局均有着重要意义。以雄安新区高铁片区第一口碳酸盐岩热储勘探井D09 孔的探测数据为依据，结合地震剖面解释成果，分析了牛东断裂带内碳酸盐岩热储的空间展布特征、储集层物理性质与单井产能参数，并简述其对地热勘探的指导意义。探测结果表明，牛东断裂带的碳酸盐岩热储主要为储蓟县系雾迷山组含硅质的白云岩，分布在断裂西侧基岩宽缓背斜顶部，层状稳定，厚～2 000 m，顶板埋深1000～1200 m、井口水温～70 ℃、单井水量～102 m;/h。D09孔揭示，在距风化壳顶部678m的地层内共发育122个裂隙带，累计厚度达251.20m，裂隙发育率37%，平均孔隙度9.26%，裂隙发育率与平均孔隙度明显比断裂带外地热井要高出50%。D09孔与牛东断裂带周缘地热井的地层地温梯度、地热水水化学特征、储集层导水系数等对比分析表明，垂直断距达7000m的牛东断裂带是一条导水导热的盆内隐伏型深断裂，其限定了雄安新区碳酸盐岩热储含水系统的东部边界，构成了西侧牛驼镇凸起的导水通道与东侧霸县凹陷油气运移的阻隔屏障，控制了牛驼镇凸起这个面积达1000km;的整装地热田的形成。

关键词：碳酸盐岩热储储集层物性单井产能参数水文地质意义牛东断裂带

华北板块奥陶系碳酸盐岩热储的水化学特征及其成因机制

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安全与环境工程 2019年第3期26卷 9-15页

作者：何欣马悦陕西天地源新能源投资有限公司陕西西安710065 中光建设有限公司陕西西安710000

奥陶系碳酸盐岩是华北板块普遍且优质的中低温传导型热储层,以其独特的岩溶作用、高产量、低盐度、易回灌的特性而受到关注。对华北板块27眼奥陶系碳酸盐岩地热井进行水化学组分分析,将华北板块奥陶系碳酸盐岩地热水划分为3组:边山岩溶... 详细信息

奥陶系碳酸盐岩是华北板块普遍且优质的中低温传导型热储层,以其独特的岩溶作用、高产量、低盐度、易回灌的特性而受到关注。对华北板块27眼奥陶系碳酸盐岩地热井进行水化学组分分析,将华北板块奥陶系碳酸盐岩地热水划分为3组:边山岩溶系统地热水,地热井深约600~2 100 m,地热水的水化学类型多为HCO3-Na、SO4·HCO3-Ca·Na、SO4^2-Ca型水,SO4^2-离子含量较高,说明地热水中除石膏类矿物溶解生成SO4^2-离子外,可能还存在黄铁矿、H2S被氧化的现象;过渡岩溶系统地热水,地热井深约2 100~2 700 m,地热水的水化学类型主要为Cl·HCO3-Na型水,随着井深的增加Cl^-离子含量也相对增高;深埋岩溶系统地热水,地热井深多大于2 700 m,地热水的水化学类型为Cl-Na型水,Cl^-离子含量较高,说明深埋岩溶系统地热水中除岩盐溶解生成Cl^-离子外,且随着温度和压力的改变,碳酸盐、硅酸盐、硫酸盐等矿物的溶解度下降而被析出,局部还可能存在封闭水。此外,结合华北板块奥陶系碳酸盐岩地热水的水化学特征、水化学类型与井深的关系以及特征系数的分析,提出了华北板块奥陶系碳酸盐岩热储形成机制的概念模型。

关键词：华北板块奥陶系碳酸盐岩热储地热水水化学特征成因机制

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廊固凹陷JZ02井地热特征分析

中国煤炭地质 2024年第3期36卷 33-37,32页

作者：张俊超河北省煤田地质局水文地质队河北邯郸056000

廊固凹陷地热资源开发潜力巨大,对其热储层特征及成藏机制进行研究可为后续开发利用提供依据。通过对JZ02地热井热储层的地热地质条件、水化学特征、抽水回灌试验研究分析,确定了地热水的补给来源,分析了地热水的成因机制。结果表明,该... 详细信息

廊固凹陷地热资源开发潜力巨大,对其热储层特征及成藏机制进行研究可为后续开发利用提供依据。通过对JZ02地热井热储层的地热地质条件、水化学特征、抽水回灌试验研究分析,确定了地热水的补给来源,分析了地热水的成因机制。结果表明,该地热井碳酸盐岩热储层岩溶裂隙不发育,表现为低渗透率高热导率的特征,热储层地温梯度较低,仅为1.00℃/100m。同时,大地热流值也呈现出凹陷区低值的特点,水化学类型为HCO3—Na型;太行山和燕山的大气降水经补给径流后,经大兴断裂带渗入深部地层,受到深部地热和岩石放射性生热的热量不断加热,断裂带为深部热源向上循环提供了通道,碳酸盐岩热储其上覆盖的新生界砂岩和泥岩地层形成良好的保温盖层。

关键词：碳酸盐岩热储成藏机制廊固凹陷