利用SiO_2混合模型计算漳州地热田热储温度

热储温度是地热资源勘探中不可缺少的一个重要参数,一般通过化学温标的方法加以计算,目前热储温度计算中通用的化学温标有十数种,每种温标有其相应的应用条件,漳州地热田是一个受海水混入影响强烈的咸水热田,其热储温度不能简单地用一般化学温标加以直接计算,1986年法国学者曾用普通化学温标计算过该热田的热储温度,但未能取得一致的结果,作者根据漳州热田的具体情况,提出用SiO_2混合模型计算热储温度的方法,取得了可靠的结果,现报道于下。     

我国地热清洁取暖产业现状与展望

地热作为一种可再生清洁能源,是清洁取暖最具竞争力的能源之一。开发利用地热能源对于国家能源结构调整、节能减排和改善环境具有重要的现实意义,并能产生深远的影响。近20年来,我国地热取暖规模增速显著,地热直接利用总量位居世界第一。然而,目前的发展远远不能满足我国清洁取暖不断增长的需求,未来地热取暖市场潜力巨大。但是,在地热清洁取暖推进过程中,也产生了一系列问题,包括管理政策不完善、发展方向不明确、人才储备不足等。本文在分析我国地热资源特征和地热取暖利用现状的基础上,指出应当加强顶层设计,完善管理政策,坚持“热电并举、西电东热;深浅结合,由浅及深;干湿有度,先湿后干;天地合一,动静结合”的开发方向,加强人才培养。     

北疆大气降水水汽源识别及其对地下水补给的指示意义

 大气降水是水循环的输入项,其同位素特征是示踪水汽来源及运动路径的有效工具。利用北疆4个大气降水观测站的同位素数据,结合HYSPLIT模式,重点分析了北疆大气降水同位素特征。区域大气降水线方程δD=7.3δ¹⁸O+3.5,反映了新疆独特的干旱气候环境。受不同降水水汽来源影响,天山及阿勒泰2个地区降水同位素特征表现不同。天山地区受西风带水汽季节性漂移的影响,氘盈余夏季低冬季高,成“V”型;阿勒泰地区常年受北冰洋水汽影响,氘盈余年内变幅不明显。尽管δ¹⁸O均表现为夏季富集、冬季贫化,但多年均值差异明显,该差异也使得利用同位素确定地下水补给来源成为可能。准东盆地东天山附近地下水主要受到来自东天山的大气降水补给,而北侧自流区地下水同位素相对贫化,与阿勒泰站大气降水同位素及氘盈余特征相似,结合地形、水文地质条件等特征,认为该区主要受克拉美丽山大气降水补给。     

二氧化碳咸水层封存和利用

 CO₂咸水层封存是减少人为CO₂排放最有效的选择之一,是人工制造巨量碳汇的新型地质工程。全球商业化规模CO₂封存项目和中试尺度的现场试验10年以上的平稳运行表明,CO₂咸水层封存在技术上是可行的。本文从CO₂咸水层的封存机制、储量评价、监测和预测、安全评价和利用方面作了系统评述。水热实验和数值模拟是目前水-岩-CO₂相互作用过程和CO₂封存机制研究的重要方法,但需要现场试验数据的验证。储量评价主要基于CO₂溶解捕获原理,参数的确定方法及不同尺度上方法的选择仍需进一步研究。以地震法为代表的地球物理方法能够有效监测储层中CO₂晕的形态,但价格昂贵不宜广泛应用,新方法的试验很有必要;地球化学方法能够及时反映CO₂注入后的运移及储层的响应,简单易行,成本较低,但需要监测孔;数值模拟方法能为CO₂晕的运移形态和方向提供依据;需要依托一套适用性强的多种方法联用监测技术。安全评价技术包括数值模拟、岩石力学参数测定及各种模型建立,还需从公众认可度及加入大规模项目数据角度提高和完善。考虑到成本问题,CO₂咸水层利用值得重视,特别是实现地热可持续开发利用的CO₂-EATER技术的发展。国外在CO₂海相咸水层封存的技术发展较快,国内沉积盆地可用于CO₂封存的咸水层多以陆相沉积为主,储层水化学、水文地质和矿物岩性特征与海相咸水层有很大差异,非均质性也较突出,需要在借鉴和学习国外经验的同时突出自己的特色和重点。     

中国地热能发展路线图

 中国地热能潜力巨大,可以为应对气候变化作出显著贡献。本文提出中国地热能技术发展途径是“四化”,即多元化、规模化、精细化、绿色化;地热能产业发展道路是“三步走”,即近期——中低温利用与高温水热发电、中期——中低温水热发电、远期——干热发电与利用。政府的政策引导与产、学、研、用相结合是实现地热能技术与产业发展目标之关键。     

地热资源评价的蒙特卡罗方法及其在雄县的应用

地热资源评价是贯穿地热勘查和开发全程的一项工作。不同地热勘查和开发阶段资料的丰富程度不同,评价方法也不同。体积法在地热调查初期或大区域地热资源评价中应用广泛,此时数据较少并呈现较大的空间变化,可结合蒙特卡罗等随机模拟和风险评价方法计算。然而当地质结构较为复杂时,热储温度和体积不易确定。本文基于体积法,通过地质建模求取热储温度和体积,并采用蒙特卡罗法进行模拟,对雄县地区3000 m以浅砂岩和碳酸盐岩热储的地热资源储量进行了评价,可为区域地热资源静态储量的评价提供借鉴。     

基于微动技术的浅层地热资源勘探与储量精细评价方法研究

作为未来能源新星的地热资源逐步受到青睐,其中,浅层地热能的利用至关重要。本文介绍了微动探测技术,针对城市地下空间浅层地质结构探测、浅层储量评价精度等不同的实际应用问题和现实工程需求,以迷你阵列微动探测方法为基础,用于精细识别浅层地质结构,获得岩土层厚度信息,精细化评价地热储量。此外,利用数据拟合技术建立地球物理参数与土体热导率的经验关系,预测测试目标区的土体热导率。青岛即墨区的案例,说明了此方法在地热资源开发利用中的应用效果。     

面向成本的中深层地热储群井采灌优化布局研究

回灌是水热型地热资源开发的必由之路。但是,回灌冷水可能会引起热突破,致使开采井水温降低,热田寿命缩短。为此,需要对热田区开采井与回灌井进行合理布局,以实现地热资源可持续开发利用。本文基于地热系统数值模拟平台（OpenGeoSys）,采用面向成本的地热田采灌井布局优化方法,充分考虑热田地热地质特征、水文地质特征以及生产的实际需求,输出给定采灌情景下的热储温度与压力的变化,并利用成本核算模型,综合考虑热储压力和温度变化所产生的附加成本,以成本最低为优化目标,给出最优采灌模式。本文以牛驼镇地热田为例,对比了雄县地区群井开采背景下,对井采灌与集中采灌的经济成本。结果表明,对井采灌模式下,热田中心热储压力下降较小,但温度下降较大;集中采灌模式下,热田中心热储压力相对较大,温度下降相对较小。对其进行成本核算表明,在50年的开发寿命以内,采用对井模式产生的成本为1.4×10⁸元,采用集中采灌模式则为6×10⁷元,优于对井采灌模式。本文所采用的优化算法,适用性广,有助于地热田的可持续开发利用。     

大型岩溶热储识别方法与规模化可持续开采技术

为了支持中深层地热资源取暖产业化发展,寻找热资源储量大且易于开发利用的地热聚集区和研发相应的高效率可持续开发利用的关键技术至关重要。经过20年的探索与实践,在继承和发展的基础上,我们完善了地热系统源通储盖分析理论原理和地热储层聚热机理的识别方法。在华北牛驼镇凸起上确定了首个大型岩溶热储,并且提出了二元聚热模式,在原有模式上发展为沉积盆地中低温对流-传导复合型地热系统。这是在华北克拉通独特地质构造-热背景上形成的渤海湾盆地特大型地热聚集系统。这个以中上元古界雾迷山组碳酸盐岩为主体的岩溶热储,储层厚度大,温度高、储层孔渗性好、水质优、易开采、好回灌。针对这类热地热资源可持续开采而研发的采灌优化设计技术和动态监测与数值模拟技术,形成了一整套热储开采技术。我们基于政、产、学、研相结合的思路,自2009年起,在河北雄县实施了百万平方米级中深层水热型地热清洁取暖示范工程。经过5年左右的建设,与2014年被国家能源局认定为“雄县模式”,并向全国推广。该项目超过了冰岛的雷克雅未克地热取暖项目,是迄今为止世界上最大规模的同类地热取暖工程。经过5年以上的运行监测和检验,项目实现了百分之百回灌的高质量发展标准,是真正意义上的地热清洁取暖示范工程。基于大华北地区和全国同类热储的对比研究,我们发现类似的热储还有很多,技术推广应用的前景广阔。