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河北省顺平县地下水化学特征及其成因分析

环境科学 2023年第5期44卷 2601-2612页

作者：刘元晴周乐吕琳李伟王新峰路小慧郑一迪孟顺祥山东省鲁南地质工程勘察院(山东省地质矿产勘查开发局第二地质大队) 济宁272100 山东省地热清洁能源勘查开发工程研究中心济宁272100 中国地质调查局水文地质环境地质调查中心保定071051

为研究顺平县地下水化学特征及离子来源,服务顺平县水资源科学开发与管理,系统采集了县域33组岩溶水和12组孔隙水样品,综合利用Gibbs图、离子比值关系和多元统计分析方法,分析了顺平县各类型地下水水化学类型、组成特征和主要控制因素,... 详细信息

为研究顺平县地下水化学特征及离子来源,服务顺平县水资源科学开发与管理,系统采集了县域33组岩溶水和12组孔隙水样品,综合利用Gibbs图、离子比值关系和多元统计分析方法,分析了顺平县各类型地下水水化学类型、组成特征和主要控制因素,评估各来源对地下水溶质的贡献率.结果表明,研究区孔隙水和岩溶水整体呈弱碱性,TDS变化范围分别为245.89~430.00mg·L^(-1)和223.54~1347.80mg·L^(-1);阴阳离子组分以HCO_(3)^(-)和Ca^(2+)为主.研究区内地下水聚类分为PW1、PW_(2)类孔隙水和KW1、KW2、KW3类岩溶水,PW1和KW1类为HCO_(3)-Ca·Mg型水,PW2为HCO_(3)·Cl-Ca·Mg型水,KW2为HCO_(3)·NO_(3)-Ca·Mg型水,KW3为高矿化度的SO_(4)^(-)Ca·Mg型水.以白云石矿物为主的碳酸盐岩风化和以钠长石、钾长石为主的硅酸盐岩矿物风化是地下水主要的物质来源,对各水体的贡献均值分别为39.69%~66.13%和11.87%~58.38%;人类活动中生活污水排放和化肥使用分别对KW_(2)类地下水和PW1、PW_(2)、KW1类地下水存在显著影响,此外,大气降水对各水体的贡献率均值在1.09%~7.94%.

关键词：水化学主成分分析法离子比值阳离子交换水文地质

地热井在不同注水和出水条件下热采效率优化研究

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太阳能学报 2022年第11期43卷 369-375页

作者：高俊义史启朋徐超王建望郭娟高文伟山东省地热清洁能源勘查开发工程研究中心济宁272100 延安大学建筑工程学院延安716000 山东省鲁南地质工程勘察院济宁272100

基于地热开采概念模型,采用3DEC程序计算分析不同注水和出水的三口地热井对岩体温度场、地热井温度场,及地热井出口水温影响的规律。结果表明:1)中部为注水井或生产井,边缘为生产井或注水井,模型达到稳态时生产井出口水温最低,且几乎相... 详细信息

基于地热开采概念模型,采用3DEC程序计算分析不同注水和出水的三口地热井对岩体温度场、地热井温度场,及地热井出口水温影响的规律。结果表明:1)中部为注水井或生产井,边缘为生产井或注水井,模型达到稳态时生产井出口水温最低,且几乎相同;2)由于邻近两口生产井抽取水流过程中通过之间的岩体发生热量叠加效应,使其出口水温大幅提升,此时生产井出口水温最高,同时模型达到稳态所需的时间最长;3)当两口邻近注水井,生产井水流速增大1倍时,其水流传热量增多致其出口水温有所提升,同时模型达到稳态所需的时间最短;4)根据生产井出口水温由高到低,模型优化顺序为两口邻近生产井>两口邻近注水井>两口间隔生产井=两口间隔注水井。

关键词：地热井热流耦合地温场热采效率优化研究

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碳酸盐岩热储抽灌井光纤测温及地温变化研究

高校地质学报 2023年第5期29卷 756-765页

作者：史启朋谭现锋孟甲郑慧铭张茜刘肖宋帅良杜颖山东省鲁南地质工程勘察院(山东省地质矿产勘查开发局第二地质大队) 济宁272100 山东省地热清洁能源勘查开发工程研究中心济宁272100

碳酸盐岩热储层具有地热资源丰富、开采条件好、单井涌水量大等特点,是中深层地热资源开发利用的主要热储层之一。在地热长期开采、尾水回灌过程中,既要保持抽灌井之间的水力联系,又要避免热突破的发生,对抽灌井热储层温度长期监测和热... 详细信息

碳酸盐岩热储层具有地热资源丰富、开采条件好、单井涌水量大等特点,是中深层地热资源开发利用的主要热储层之一。在地热长期开采、尾水回灌过程中,既要保持抽灌井之间的水力联系,又要避免热突破的发生,对抽灌井热储层温度长期监测和热源分析计算,是地热资源可持续开发利用的重要课题。文章介绍了抽灌井分布式光纤测温技术,监测了碳酸盐岩热储抽水回灌对地温的影响,根据监测数据分析、计算了热储温度恢复的热源及热量。研究结果表明:受抽灌井间距较小和碳酸盐岩热储优势通道的影响,供暖后第6天,抽水井热储温度明显下降,平均降幅1.6℃,抽灌井产生了热突破;因长期大量低温尾水回灌,第二个供暖季之前回灌井热储温度未能恢复到初始温度,抽水井温度基本恢复;经分析计算,储层热量恢复的主要来源为地热水对流聚热,其次为高温储层、地热水传导聚热。基于该研究结果,在大规模回灌条件下,回灌井温度降低,抽灌井发生热突破是必然的发展趋势,深入开展抽灌井合理井距研究、防止短时间内发生热突破,对促进地热资源可持续开发利用是非常必要的。

关键词：碳酸盐岩热储层分布式光纤测温热突破热恢复

煤炭资源型城市浅层地下水水化学特征及成因分析——以济宁市都市区为例

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人民长江 2023年

作者：郑慧铭张丰史启朋仝路孟甲山东省鲁南地质工程勘察院(山东省地质矿产勘查开发局第二地质大队) 地热清洁能源勘查开发山东省工程研究中心

在“双碳”目标背景下，地下水化学特征及成因机理对于煤炭资源型城市产业结构演化和转型发展至关重要。济宁市是典型的矿城一体化城市，选取济宁市都市区为研究区，通过对比研究区内浅层地下水水化学特征，对其形成机制和控制因素进行... 详细信息

在“双碳”目标背景下，地下水化学特征及成因机理对于煤炭资源型城市产业结构演化和转型发展至关重要。济宁市是典型的矿城一体化城市，选取济宁市都市区为研究区，通过对比研究区内浅层地下水水化学特征，对其形成机制和控制因素进行分析。结果表明：研究区地下水整体为偏碱性硬水，水化学类型倾向于由HCO3-Ca·Mg和HCO3-Na·Ca向HCO3·SO4-Ca、HCO3·Cl-Ca·Mg、HCO3- Na·Ca·Mg、HCO3·Cl-Na·Ca转变。研究区水化学组分的主控因素为水岩作用，其水化学特征主要受碳酸盐岩溶滤作用、农业生产和含氟矿物溶滤作用影响，中下游地区浅层地下水受当地工业和采矿业影响逐渐增强。本次研究结果可为当地地下水保护和合理开发利用提供借鉴。

关键词：煤炭资源型城市浅层地下水水化学特征影响因素多元分析

断陷盆地碳酸盐岩热储勘查及研究:以鱼台凹陷为例

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地质科技通报 2022年第4期41卷 38-45页

作者：孟甲秦鹏史启朋谭现锋张茜山东省鲁南地质工程勘察院(山东省地质矿产勘查开发局第二地质大队) 山东济宁272100 山东省国土空间生态修复中心济南250014 山东省地热清洁能源勘查开发工程研究中心山东济宁272100

鱼台凹陷是一个中生代同沉积断陷盆地,其内部构造纵横,深部普遍发育奥陶系碳酸盐岩,具备地热开发前景。为研究断陷盆地内碳酸盐岩热储特征,评价其资源潜力,在鱼台凹陷施工一眼2309.31 m深钻孔,通过综合测井、产能测试、水化学分析、气... 详细信息

鱼台凹陷是一个中生代同沉积断陷盆地,其内部构造纵横,深部普遍发育奥陶系碳酸盐岩,具备地热开发前景。为研究断陷盆地内碳酸盐岩热储特征,评价其资源潜力,在鱼台凹陷施工一眼2309.31 m深钻孔,通过综合测井、产能测试、水化学分析、气体成分分析、地热水^(14)C年龄测定等手段,分析了盆地内地热流体的来源及补给、热源储集、离子运移等条件。结果显示,地热井温曲线的增温异常与裂隙发育断位置一致,指示了地热水来源方向;地热水Cl^(-)、Na^(+)含量较高,其离子组分形成原因与岩盐溶解有关;鱼台凹陷东南部断裂交会处附近地热水表观年龄43.5 ka BP,校正年龄10.752 ka BP,时间在第四纪更新世晚期至全新世早期。研究认为,鱼台凹陷存在较为活跃或年轻的地质构造,是热储的热源之一,区内奥陶系热储可采地热资源量约为2.12×10^(9)GJ,合标准煤7.27×10^(7)t,资源潜力较大,开发利用前景良好。

关键词：地热断陷盆地碳酸盐岩水化学气体成分鱼台凹陷

山东省菏泽凸起地热田岩溶地热水水化学水平演化特征

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中国岩溶 2021年第2期40卷 310-318页

作者：史启朋宋帅良孟甲郑慧铭山东省鲁南地质工程勘察院(山东省地勘局第二地质大队) 山东济宁272100 山东省地热清洁能源勘查开发工程研究中心山东济宁272100

在前人研究成果的基础上,选择A-A'和B-B'两条路径,采用Piper三线图解、Schoeller图解、Na-K-Mg平衡图解、饱和指数计算评价等方法,研究山东菏泽凸起地热田地热水沿路径上的循环演化特征。结果表明:沿A-A'、B-B'剖面岩溶冷水→岩溶热水,... 详细信息

在前人研究成果的基础上,选择A-A'和B-B'两条路径,采用Piper三线图解、Schoeller图解、Na-K-Mg平衡图解、饱和指数计算评价等方法,研究山东菏泽凸起地热田地热水沿路径上的循环演化特征。结果表明:沿A-A'、B-B'剖面岩溶冷水→岩溶热水,水化学类型由SO_(4)·HCO_(3)-Ca·Mg·Na或SO_(4)·HCO_(3)-Ca·Mg向SO_(4)-Ca·Na或SO_(4)-Ca演化,矿化度逐渐增大,HCO_(3)^(-)浓度逐渐减少,SO_(4)^(2-)、Ca^(2+)、K^(+)浓度逐渐增大,反映出岩溶冷水向岩溶热水演化的补给特征;水化学三线图上岩溶冷水、热水处在不同的区域,显示岩溶冷水向岩溶热水演化补给;距补给区由近到远,水岩作用程度逐步提高,饱和指数逐渐增大,岩溶地热水溶滤作用增强。

关键词：菏泽凸起地热田岩溶地热水水—岩作用水化学特征

岩溶热储地热水可更新能力及采灌均衡可持续开采量:以菏泽潜凸起地热田为例

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地球科学 2023年第3期48卷 1118-1137页

作者：康凤新马哲民史启朋刘肖黄鹤湾山东科技大学地球科学与工程学院山东青岛266590 山东省地质矿产勘查开发局八〇一水文地质工程地质大队山东济南250014 山东省地下水环境保护与修复工程技术研究中心山东济南250014 山东省地热清洁能源勘查开发工程研究中心山东济宁272100 济南大学水利与环境学院山东济南250022 山东省鲁南地质工程勘察院山东济宁272100

地热水可更新能力及采灌均衡可持续开采量计算评价是地热能可持续开采的关键核心问题.为更科学地开展评价研究,以菏泽潜凸起岩溶热储地热田为例,以地热水循环富集、开采动态、水化学条件、同位素特征等为主控评价因子,建立评价指标体系... 详细信息

地热水可更新能力及采灌均衡可持续开采量计算评价是地热能可持续开采的关键核心问题.为更科学地开展评价研究,以菏泽潜凸起岩溶热储地热田为例,以地热水循环富集、开采动态、水化学条件、同位素特征等为主控评价因子,建立评价指标体系,综合评价岩溶热储地热资源可更新能力;提出了地热水采灌均衡——保证地热水量均衡和热能均衡条件下可持续开采量的计算方法,评价了地热田集中开采区采灌均衡条件下地热水的可持续开采量.菏泽潜凸起地热田地热水可更新能力分为强、较强、较差和差4个区.强区分布于地热田东北部靠近梁山和嘉祥补给山区一带;差区分布于地热田中南部定陶-菏泽城区地热水排泄区一带;补给区和断裂带附近裂隙岩溶发育、富水性较好,远离补给区和断裂带的则岩溶发育度程度差、热储富水性差.集中开采区岩溶地热水采灌均衡条件下可持续开采量为122600 m^(3)/d,是自然条件下的2.49倍.

关键词：菏泽潜凸起地热田岩溶热储可更新能力热突破采灌均衡可持续开采量地热能

山前岩溶热储聚热与富水机理:以济南北岩溶热储为例

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地质学报 2020年第5期94卷 1606-1624页

作者：康凤新隋海波郑婷婷山东省地质矿产勘查开发局济南250013 山东省地质矿产勘查开发局八〇一水文地质工程地质大队济南250014 山东省地热清洁能源探测开发与回灌工程技术研究中心山东德州253072 山东省地下水环境保护与修复工程技术研究中心济南250013

岩溶热储是中国北方两大主力供暖热储之一。山前岩溶热储主要位于岩溶地下水流系统下游埋藏型岩溶分布区,属深循环、弱开放、径流滞缓的区域地下水流系统之排泄区。本文以济南北岩溶热储为例,基于地质构造、同位素和水文地球化学特征,... 详细信息

岩溶热储是中国北方两大主力供暖热储之一。山前岩溶热储主要位于岩溶地下水流系统下游埋藏型岩溶分布区,属深循环、弱开放、径流滞缓的区域地下水流系统之排泄区。本文以济南北岩溶热储为例,基于地质构造、同位素和水文地球化学特征,揭示了地热水起源及其运移演化和富集机理:地热水一小部分来自于泰山北翼火成岩、变质岩分布区的大气降水入渗补给,大部分来源于寒武纪长清群和寒武纪-奥陶纪九龙群碳酸盐岩岩溶裂隙含水岩组分布区岩溶地下水的深循环径流补给;地热水主要循环富集于层间岩溶与断裂破碎带复合处、层间岩溶与岩体接触带复合处。根据地温场空间分布特征揭示的热源及其传递和聚集特征,提出了热储四元聚热机制:一元是大地热流毯状传导聚热、二元是凸起区高热导率分流聚热、三元是导热断裂或岩体接触带带状对流聚热、四元是地下水运移传导-对流聚热。在热储聚热与富水成因机理研究基础上,建立了基于水源、热源及热储赋存规律的岩溶热储地热田成矿模式,构建了如何寻找地热水富集区和热流聚集区的找矿模型,揭示了地热成矿规律,为地热资源探测找矿提供了依据。

关键词：岩溶热储弱开放聚热机理成矿模式找矿模型

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山东省平原县地热资源调查与分析

中国地质调查 2023年第4期10卷 9-17页

作者：王秀芹闫燕白通周海龙路则瓦山东省地质矿产勘查开发局第二水文地质工程地质大队(山东省鲁北地质工程勘察院) 山东德州253072 山东省地热清洁能源探测开发与回灌工程技术研究中心山东德州253072

山东省平原县社会、经济发展迅速,但存在资源环境约束趋紧、生态系统退化、环境污染严重、雾霾等极端天气频现等问题,凸显了节能减排形势的严峻性。为了保障城乡发展的能源供给,在收集研究区已有地热资源开发资料基础上进行补充调查,通... 详细信息

山东省平原县社会、经济发展迅速,但存在资源环境约束趋紧、生态系统退化、环境污染严重、雾霾等极端天气频现等问题,凸显了节能减排形势的严峻性。为了保障城乡发展的能源供给,在收集研究区已有地热资源开发资料基础上进行补充调查,通过钻探、测试取得相关水文地质参数,利用地热计算器软件,对评价区地热资源量进行计算,并根据采灌井井距与采灌井温度、水位和经济成本的关系对采灌井井距进行了优化。结果表明,评价区热储采灌井距设为400 m可确保环境不受影响。该结果为实现地热资源可持续利用提供了有利保障。

关键词：山东省平原县地热资源可持续利用井距优化