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郑州西南郊埋藏型岩溶热储水化学特征

科学技术与工程 2024年第7期24卷 2647-2656页

作者：龚晓洁田良河冯园王豫飞尚茹河南省地质研究院郑州450001 地下清洁能源勘查开发技术创新战略联盟郑州450001 河南省城市地质工程技术研究中心郑州450001 河南省地质科学研究所郑州450001

针对郑州市西南郊埋藏型下古生界碳酸盐岩中储存丰富的地热资源,开展了该区域主要热储层水化学剖面研究,分析了水化学及同位素特征。结果表明:地热流体水化学类型以SO4-Ca、SO4·HCO3-Ca型为主,为弱碱性水、淡水-微咸水;通过热平衡分析... 详细信息

针对郑州市西南郊埋藏型下古生界碳酸盐岩中储存丰富的地热资源,开展了该区域主要热储层水化学剖面研究,分析了水化学及同位素特征。结果表明:地热流体水化学类型以SO4-Ca、SO4·HCO3-Ca型为主,为弱碱性水、淡水-微咸水;通过热平衡分析结合离子分析综合判断,地热流体处于水岩作用初级阶段,采用石英温标估算热储温度为52.9~92.4℃,热储循环深度1 388~3 069 m;西部、西南部海拔606~920 m低山区的大气降水是主要补给源,在向东部平原漫长的迁移过程(运移速率1.571~0.129 m/a)中与碳酸盐岩矿物和石膏产生强烈的水-岩作用,并在深部的溶洞、溶隙及基岩裂隙中积蓄了大量的水热能,构造适宜地段,3 000 m深度有望获得70℃以上的地热流体。研究成果不仅深化了该地区下古生界碳酸盐岩热储层的水化学特征认识,还可进一步有效指导该地区水热型地热资源的勘探开发。

关键词：岩溶地热水文地球化学同位素水文地质学

安徽省两淮煤田废弃煤炭矿井剩余资源综合调查、开发利用现状及展望

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中国矿业 2024年第8期33卷 46-58页

作者：蒋健明韩锋丁海余苇俞显忠徐宏杰尚建华易小会朱建刚安徽省公益性地质调查管理中心安徽合肥230601 安徽省煤田地质局勘查研究院安徽合肥230088 安徽省非常规天然气工程技术研究中心安徽合肥230088 安徽理工大学地球与环境学院安徽淮南232001

随着去产能政策和能源供给侧改革的深入推进,安徽省两淮煤田先后关闭了大量资源枯竭、经济亏损、产能落后的煤炭矿井。本文在综合调查两淮煤田废弃煤炭矿井剩余资源潜力的基础上,梳理了两淮煤田废弃煤炭矿井资源开发利用现状,分析了当... 详细信息

随着去产能政策和能源供给侧改革的深入推进,安徽省两淮煤田先后关闭了大量资源枯竭、经济亏损、产能落后的煤炭矿井。本文在综合调查两淮煤田废弃煤炭矿井剩余资源潜力的基础上,梳理了两淮煤田废弃煤炭矿井资源开发利用现状,分析了当前面临的主要问题。研究结果表明:截至2023年底,两淮煤田63处废弃煤炭矿井剩余煤炭资源约24.33亿t、煤层气约102.83亿m^(3)、可利用地下空间约7383.80万m^(3)、天然焦约3.45亿t,此外还有丰富的矿井水、地热和土地等其他可利用资源,具有良好的资源开发利用潜力。虽然目前两淮煤田在废弃煤炭矿井煤层气、矿井水、土地和共伴生矿产等资源开发利用方面已取得了一定的经济效益与社会价值,但仍然面临基础资料缺失、管理体系不完善、资源开发利用模式单一和利用率低等一系列问题。针对上述主要问题,本文从信息化建设、基础理论研究和探索资源开发利用模式三个方面提出了建议与展望,以期加快开发利用两淮煤田废弃煤炭矿井资源,提高资源利用率。

关键词：废弃煤炭矿井两淮煤田煤炭资源开发利用煤层气资源

我国“十四五”煤层气勘探开发新进展与前景展望

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中国石油勘探 2024年第1期29卷 1-13页

作者：吴裕根门相勇娄钰自然资源部油气资源战略研究中心

煤层气开发有助于推动我国早日实现碳达峰碳中和目标。我国煤层气开发已基本实现产业化,但受理论技术等因素制约,发展规模与丰富的资源条件不匹配。“十四五”以来,我国煤层气勘探开发取得5个方面的新进展:一是我国开始进入深层煤层气... 详细信息

煤层气开发有助于推动我国早日实现碳达峰碳中和目标。我国煤层气开发已基本实现产业化,但受理论技术等因素制约,发展规模与丰富的资源条件不匹配。“十四五”以来,我国煤层气勘探开发取得5个方面的新进展:一是我国开始进入深层煤层气规模开发新阶段,煤层气产量增速明显加快;二是深层煤层气勘探开发取得重大突破,极大拓展了产业发展空间;三是老气田低效区、薄煤层等难采资源增产改造效果显著;四是与“十三五”期间相比,攻关领域由中—浅层煤层气为主转为以深层煤层气为主,以水平井大规模分段压裂技术为代表的煤层气理论技术在地质认识、钻完井、压裂、排采四大关键环节均取得重大创新,产气效果明显提升;五是煤层气产业发展政策环境持续优化。初步研判,我国深层煤层气资源丰富,埋深大于1500m的煤层气资源量约是1500m以浅的资源量2倍以上;我国已探明煤层气储量以中—浅层为主,但采出程度仅为7%,剩余资源规模可观,而老气田还发育丰富的薄煤层气,已证实是现实接替资源。因此,深层煤层气的重大突破和老气田增产改造的成功成为引领我国煤层气产业加速发展的主要推动力,发展前景良好。在综合多家机构和专家研究结果的基础上,研究认为我国煤层气产量2025年有望达到100×10^(8)m^(3),2035年达到300×10^(8)m^(3)。但我国煤层气快速发展面临着深煤层、薄煤层等新领域煤层气地质理论认识有待深入系统研究,深层煤层气勘探开发工程技术仍处于攻关阶段,产业发展政策支持力度仍有待完善等挑战。因此,建议加强新领域煤层气风险勘探和选区评价、加强高效勘探开发理论技术攻关以及加强煤层气产业政策支持和发展引导。

关键词：深层煤层气薄煤层理论技术产业政策

中扬子地台宜昌地区寒武系水井沱组优质页岩储层发育特征及天然气富集机理研究

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中国地质 2024年

作者：蔡宁波王琳霖鲍一遥李怡普万泽鑫康志梅罗胜元湖南省地质新能源勘探开发工程技术研究中心中国地质大学(武汉)高等研究院长江大学油气资源与勘探技术教育部重点实验室中国石化石油勘探开发研究院中国地质调查局武汉地质调查中心

[研究目的]湖北省宜昌地区是中扬子地台页岩气勘探的重要前沿领域之一，近年来的野外调查与钻探工作表明该地区的寒武系水井沱组是极具潜在工业价值的页岩气勘探靶区。[研究方法]本文针对该地区最新的钻孔资料，利用多学科交叉手段，查... 详细信息

[研究目的]湖北省宜昌地区是中扬子地台页岩气勘探的重要前沿领域之一，近年来的野外调查与钻探工作表明该地区的寒武系水井沱组是极具潜在工业价值的页岩气勘探靶区。[研究方法]本文针对该地区最新的钻孔资料，利用多学科交叉手段，查明该地区水井沱组优质页岩储层的特征以及油气富集规律。[研究结果]水井沱组页岩有机质丰度高，有机碳含量(TOC)主要分布在0.56%～8.42%，干酪根以II1型和I型为主，Ro等效值分布在2.4%～3.2%。水井沱组页岩储层孔隙度主要分布在0.5%～9.1%，渗透率主要分布在0.019～0.540×10-3μm2。水井沱组页岩的储集空间主要包括有机孔隙、无机孔隙以及裂缝等类型。储集空间的发育程度主要与有机质富集程度、黏土矿物含量以及页理缝的发育程度有关。天然气主要以吸附气(45.21%～81.44%)和游离气(18.56%～54.79%)的状态附存于水井沱组页岩储层中，溶解气的比例相对较小。水井沱组页岩储层的含气性主要受有机碳含量、脆性矿物比例以及裂缝发育程度有关。有机碳比例、脆性矿物比例和裂缝发育程度越高，储层含气性越好。[结论]综合地球化学、岩石物理和现场实测数据，本研究认为宜昌地区水井沱组页岩气极具商业价值，是我国南方理想的页岩气勘探开发目标之一。

关键词：页岩储层页岩油气控制因素中扬子地台成藏机理油气勘查工程

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华北中东部高温地热能成因机制

地学前缘 2024年

作者：康凤新张保建崔洋姚松史猛秦鹏隋海波郑婷婷李嘉龙杨海涛李传磊刘春伟山东科技大学地球科学与工程学院山东省地热清洁能源探测开发与回灌工程技术研究中心中国地质科学院山东省地矿工程勘察院山东省第三地质矿产勘查院山东省国土空间生态修复中心

中国已发现的150 ℃以上的高温地热资源及其成因机制研究集中分布在地中海-喜马拉雅地热带的西藏南部和云南、四川西部，环太平洋地热带的台湾省。近年来，华北中东部高温地热资源探测取得突破：2019年在河北省马头营3965 m深钻获了151... 详细信息

中国已发现的150 ℃以上的高温地热资源及其成因机制研究集中分布在地中海-喜马拉雅地热带的西藏南部和云南、四川西部，环太平洋地热带的台湾省。近年来，华北中东部高温地热资源探测取得突破：2019年在河北省马头营3965 m深钻获了151 ℃的高温花岗岩干热岩体，2020年在山西省天镇县1586 m深钻获167 ℃的高温片麻岩裂隙热储地热流体，2023年在山东省东营市桩西地区4283 m深钻获167.5 ℃的高温碳酸盐岩岩溶热储；因此，亟需对华北中东部高温地热资源成因机制进行系统研究。本文以上述高温地热田为例，分析华北克拉通破坏、壳幔热物质上涌对地壳浅部高温热异常作用的动力学过程，结合地球物理、地球化学和钻探成果，阐明深部地球动力地质作用对地球浅部高温地温场的塑造与高温热异常制约机制，揭示深部高温热源机制及其上涌通道，形成深部高温热源及其上涌通道和热能聚集构造部位识别技术；阐释典型地段高温地热资源成因机制及其对华北中东部高温地热探测的示范意义。（1）在印欧板块碰撞的远场效应和西太平洋俯冲回撤作用下，华北克拉通破坏造成岩石圈减薄、软流圈上涌及热侵蚀、伸展断陷盆地及深大走滑断裂发育等深部地球动力作用，是幔源热物质上涌至地壳浅部的主要驱动力。（2）高导低速体、地球化学证据与高温地热资源分布形成了良好的对应关系，认为幔源热物质向上侵入引起了浅层热异常，为高温地热形成提供了稳定热源；岩石圈构造薄弱带如板块边缘带和切入岩石圈的深大走滑断裂构成了幔源热物质向上侵入的主要通道。（3）凹凸相间的构造格局和地下水流场主导了地壳浅部的热量分布，在浅部岩石热导率差异驱动形成的“热折射”效应下，热流由凹陷区向凸起区聚集，形成古潜山高温热异常。

关键词：深部地球动力幔源热上涌通道聚热高温热储华北板块

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超声共振谱法岩石弹性参数测量研究进展

应用声学 2024年第5期43卷 1160-1169页

作者：王鹏李超陈浩戴郁郁中国科学院大学北京100049 中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室北京100190 北京市海洋深部钻探测量工程技术研究中心北京100190

岩石弹性参数的准确测量对于地下资源的可靠评价和勘探开发具有重要意义。超声共振谱法基于共振频率与岩石弹性性质相关的原理,较传统方法如超声脉冲穿透法、应力应变法等,具有可重复测量、测量精度高、一次测量可获得全部弹性参数的优... 详细信息

岩石弹性参数的准确测量对于地下资源的可靠评价和勘探开发具有重要意义。超声共振谱法基于共振频率与岩石弹性性质相关的原理,较传统方法如超声脉冲穿透法、应力应变法等,具有可重复测量、测量精度高、一次测量可获得全部弹性参数的优点,并且可用于不规则样品的测量,因此在岩石弹性参数测量方面拥有广阔的应用前景。该文主要综述了20世纪60年代以来超声共振谱方法的测量、正演方法和反演方法的发展历程,并分析了样品制备、测量方式和计算方法等因素对测量结果的影响,最后对近些年来该方法在测量方法、正演方法、反演方法、非线性测量及极端环境下的测量等方面的进展进行了总结及展望,对未来应重点关注的方向给出了建议,以期对于常规岩石以及页岩和海底矿物等非常规岩石的弹性参数测量方法的发展提供帮助。

关键词：超声共振谱岩石物理声学测量弹性参数反演

晋祠泉域岩溶地下水防污性能评价与水质保护区划分

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中国岩溶 2024年第4期43卷 822-830页

作者：赵春红申豪勇卢海平王志恒梁永平唐春雷中国地质科学院岩溶地质研究所/广西岩溶资源环境工程技术研究中心广西桂林541004 联合国教科文组织国际岩溶研究中心/岩溶动力系统与全球变化国际联合研究中心广西桂林541004 广西平果喀斯特生态系统国家野外科学观测研究站广西平果531406

晋祠泉域岩溶水是太原市生活和工农业生产等重要的水源。文章以新划分的晋祠泉域岩溶水系统为评价对象,在欧洲方法及“水量脆弱性评价”的基础上,选取包气带厚度、入渗补给强度、上覆地层岩性及岩溶含水层的富水性4个指标,进行泉域岩溶... 详细信息

晋祠泉域岩溶水是太原市生活和工农业生产等重要的水源。文章以新划分的晋祠泉域岩溶水系统为评价对象,在欧洲方法及“水量脆弱性评价”的基础上,选取包气带厚度、入渗补给强度、上覆地层岩性及岩溶含水层的富水性4个指标,进行泉域岩溶水系统防污性能评价及水质保护区划分。结果表明:泉域泉源保护区主要分布在晋祠公园及周边;一级保护区主要分布在汾河主干流、西山山前碳酸盐岩裸露区,屯兰川、天池河及柳林河碳酸盐岩渗漏段等;二级保护区主要分布在泉域北部、汾河北岸等;准保护区主要分布在汾河南岸、东南部的太原盆地地区等。

关键词：防污性能评价水质保护区岩溶地下水晋祠泉域

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岩溶热储合理采灌井距的热突破约束——以菏泽地热田为例

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地质学报 2024年第10期 3149-3168页

作者：刘琲琲康凤新刘肖史启朋郑婷婷秦鹏高宗军山东科技大学地球科学与工程学院山东省第一地质矿产勘查院山东省地质矿产勘查开发局山东省地下水环境保护与修复工程技术研究中心山东省地热清洁能源勘查开发工程研究中心济南大学水利与环境学院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) 山东省国土空间生态修复中心

与煤炭、石油、天然气等传统化石能源相比,地热能具有资源储量大、分布广、可再生、开采条件好等优点。菏泽潜凸起地热田是山东省主要大型碳酸盐岩岩溶热储地热田之一,地热资源储量丰富。为保证地热资源可持续开发利用,本文基于郓城县... 详细信息

与煤炭、石油、天然气等传统化石能源相比,地热能具有资源储量大、分布广、可再生、开采条件好等优点。菏泽潜凸起地热田是山东省主要大型碳酸盐岩岩溶热储地热田之一,地热资源储量丰富。为保证地热资源可持续开发利用,本文基于郓城县武安府前小区、文昌苑社区岩溶热储地热采灌井全井段地温场长期动态监测,阐述了地温场变化规律及演化趋势,建立水-热耦合采灌对井数值模型,计算回灌工程合理采灌井距、合理采灌量,防止开采井运行期内发生热突破。结果表明,随着回灌年限的延长,回灌井周围热储温度逐年降低,回灌冷水影响范围逐渐扩大。将开采井热储温度降低1℃视为热突破,利用数值模型模拟预测,回灌低温冷水影响范围随采灌工程运行逐渐扩展并到达开采井附近。随着采灌量的增加或采灌井间距的减小,开采井周边的低温范围逐渐增大,产生热突破的时间逐渐缩短。热突破时间t与回灌量Q呈幂函数减小、与采灌井间距R呈指数函数增长。采灌量50m3/h,采灌井距大于350m可保证对井系统运行100年不发生热突破;采灌量70m3/h、90m3/h、120m3/h、150m3/h、180m3/h时,100年不发生热突破的合理采灌井距分别为400m、425m、475m、500m、550m。该结论为采灌井合理布局、地热资源可持续循环开发提供科学依据。

关键词：地热尾水回灌岩溶热储地温场热突破合理采灌井距

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地球气体运移与地热资源形成机制研究

钻探工程 2024年第2期51卷 1-7页

作者：卢予北河南省地质研究院河南郑州450016 河南省深部探矿工程技术研究中心河南郑州450053

通过多年地热钻探工程实践认为:在传统地热系统“热、通、储、盖”理论指导下,采用水文地质调查和地球物理勘探方法进行地热资源靶区和井位选址,存在着钻井风险大、勘查成果远不及预期等问题,特别是随着地热勘查深度的增加,其问题愈发... 详细信息

通过多年地热钻探工程实践认为:在传统地热系统“热、通、储、盖”理论指导下,采用水文地质调查和地球物理勘探方法进行地热资源靶区和井位选址,存在着钻井风险大、勘查成果远不及预期等问题,特别是随着地热勘查深度的增加,其问题愈发严重。针对以上问题和地球气体相关文献,结合地热钻探工程实践,阐明了地球内部存在着巨大高温高压气体,地热、油气及煤系气等能源资源的形成与地球气体的运移密切相关,地热资源的形成主要是深部气体起到携带和驱动(介质和动力)作用,并在一定地质环境和空间富集。在此基础上重新建立了水热型地热资源成藏模式,有对流型、传导型和对流-传导复合型3种。并提出在传统地热系统理论基础上,进一步实现地热理论创新、建立地球气体动力学学科,使地热系统理论更加科学和完善,从而为地热资源的持续稳定开发利用提供可靠的理论依据。

关键词：地球气体运移地热资源形成机制地球气体动力学对流型成藏模式传导型成藏模式对流-传导复合型成藏模式