近三十年天津市地热大规模开发热储动态特征研究

天津是我国较早大规模开发深层地热的地区之一,经过30多年的持续开采回灌,对深部热储特征有无影响,是否引起了资源枯竭、水质恶化以及热储温度下降等环境问题,一直是社会关注的焦点。本文系统收集了1992年以来天津市地热开发过程中的不同热储层热水开发利用量、回灌量、水位、水质、水温等近30年的时间序列监测资料,通过垂向及横向对比,对地热持续开发30年来天津市不同地区不同热储层的热水动态特征进行了分析。结果表明,天津市各热储层地热流体的主要化学组分基本稳定,多年来无明显变化,地热采灌系统尾水回灌不会从根本上改变地热流体的原始化学特征,但深大断裂作为热流通道引起的顶托补给,会对上层热储水质造成一定的影响;随着近年来天津市回灌工作力度不断加大,大部分热储水位下降幅度减缓或出现回升,热储的温度没有明显的升高或降低的趋势,但回灌井热储段经过非供暖期的恢复无法达到最初的温度,呈逐年下降趋势。未来持续采灌条件下,回灌井筒的“冷堆积”及采灌井的优化调配应是重点关注的问题。

天津滨海地热田北部深部地热资源赋存规律

【研究目的】天津地热资源丰富,目前已开发的深部地热资源大部分位于“隆中凸”构造区域,而位于“坳中凸”构造区域的地热资源勘查和研究程度基本尚属空白,揭示其深部地热赋存规律可为滨海新区及京津冀地区寻找深部地热资源及勘探与开发提供重要参考。【研究方法】本文以黄骅坳陷宁河凸起中的桥沽地区为研究区,以近期新发现的资源禀赋最好的蓟县系雾迷山组热储层为研究对象,通过分析区域地质资料、大地电磁测深(MT)、钻孔测温和物探测井等资料,系统总结了研究区地质构造、地温场和深部地热资源赋存特征。【研究结果】雾迷山组储层的热储温度高(90~120℃),出水量大于100 m^(3)/h,埋藏相对较浅(2200~2800 m)。区内地质构造条件复杂,断裂构造发育,汉沽断裂为研究区重要的导热、导水通道;地温场呈现“两高夹一低”展布特征与两处背斜构造空间位置相对应;热源以壳源热为主、幔源热次之,大气降水为主要热水来源,热传输机制以热传导型为主。【结论】综合研究区深部地热赋存规律,建立了深部地热资源概念模型,明确了“坳中凸”深部地热找矿新思路。

天津市废弃油井地热储层利用技术及潜力研究

以天津市一废弃油井为例,根据其井身结构情况,结合地热井井身结构、热储层,对废该弃油井地热热储改造和利用技术进行总结,对改造后的资源潜力和利用方案进行分析,并对改造工程的经济性进行评价,可为废弃油井的地热利用提供借鉴。

天津地区地热定向井钻井工艺优化及应用

地热资源作为清洁能源,对推动能源结构转换、实现碳达峰碳中和目标具有重要作用。随着地热资源开发加快,地热定向井钻井数量逐年增多,定向井钻井技术在地热资源可持续开发利用中的作用愈加重要。为提高地热定向井施工速度和效率,对地热定向钻井工艺技术问题和天津地区地热定向井井身结构进行了分析,进行了地热定向井钻井工艺优化,优化了直井段防斜工艺、优选了造斜点、优化了定向钻具组合和工程参数、改进了钻井液体系。采用优化的地热定向井钻井在天津地区施工6井次,能保障井眼轨迹的合理施工,有效地提高了定向钻井的效率,取得了良好的效果。

天津滨海新区东营组地热流体富集条件及勘查开发远景区圈定

论文在介绍天津滨海新区古近系东营组地质构造概况的基础上,分析了东营组地热流体富集条件及富集地段,在南疆港区—临港工业区—大港电厂—南港工业北区一带为地热流体富集有利地段。结合地质构造特征和地热流体富集条件等影响因素对本区东营组地热资源进行了勘查开发远景区圈定,构建了两级评价体系。通过评价,天津滨海新区东营组地热资源勘查开发的Ⅰ级远景区面积为100.867 km^2,Ⅱ级远景区面积为213.458 km^2,Ⅲ级远景区面积为745.769 km^2,Ⅳ级远景区面积为363.222 km^2,Ⅴ级远景区面积为516.092 km^2。

天津地热资源勘查及开发利用

天津有着十分丰富的地热资源,目前已有地热井318眼,年总开采量2583.8万m3。天津地热开发利用已形成中低温地热能利用和浅层地温能利用相辅相成的综合立体开发利用格局。然而随着地热资源不断开发,热储水位下降较快,地热尾水回灌率不到14%,基本是一种粗放的开发利用模式。文章从实现地热资源可持续开发利用角度出发,指出走回灌开发道路,增加回灌量,提高回灌率是实现地热资源可持续开发利用的重要保障。同时论述了天津地热资源勘查开发中存在的一些问题,并对将来工作进行了一定展望。

天津市馆陶组地热流体可采量计算方法及适宜性分区研究

【研究目的】“十四五”是碳达峰的关键期、窗口期,要求着力合理推动能源清洁利用和低碳转型,天津市低碳清洁能源——地热资源丰富,对调整能源结构、节能减排、改善环境有着重要的意义。天津市开展了《天津市矿产资源规划(2021—2025年)》的编制工作。其中为了夯实规划编制基础、摸清地热资源禀赋,设置评价专题对天津市地热资源潜力进行深入研究。【研究方法】专题通过采用热储法、统计分析法和数值模拟法对天津市馆陶组地热资源潜力进行评价和对比。【研究结果】热储法在不考虑回灌及其他约束条件的情况下,馆陶组地热流体可开采量为0.94×10^(8)m^(3)/a;统计分析法在考虑回灌、水位降幅及水位降深的情况下,馆陶组地热流体可开采量为0.28×10^(8)m^(3)/a;数值模拟法在考虑回灌、温度降幅及水位降深的情况下,馆陶组地热流体可开采量为0.296×10^(8)m^(3)/a。【结论】通过对比研究,认为采用统计分析法和数值模拟法计算结果可信度较高,并且利用了基于GIS的层次分析法,将GIS技术和层次分析法相结合,对馆陶组地热资源开发利用潜力进行综合性评价及适宜性分区。

天津地区地热流体主要离子组分特征及地热成因分析

天津地区中低温地热资源丰富,地热资源开发利用历史悠久,多年的勘查和开发利用取得了丰富的勘查成果。在研究天津地区地质构造和主要热储层地热流体水化学特征的基础上,本文以天津地区大量的地热流体水化学数据为研究对象,选取主要热储层地热流体中的主要离子与矿化度之间的关系分别进行R聚类分析和相关分析,结果表明,K+含量在裂隙热储层中普遍高于孔隙型热储,且与矿化度的相关性不高;Na^(+)含量、Ca^(2+)含量与矿化度呈明显的正相关关系,且相关性较高;裂隙热储中地热流体的Cl^(-)、SO_(4)^(2-)含量高于孔隙型热储中的地热流体,且与矿化度呈正相关关系;HCO_(3)^(-)含量则与矿化度关系不大。采用元素比例系数法分析天津地区地热流体特征离子,得知天津地区基岩型地热系统相对比较封闭,有利于地热流体的形成和保存;地热流体属于海相含盐沉积岩溶滤水。综合地热流体水文地球化学、同位素和补给条件等资料分析,天津地区地热水的补给来源为大气降水,入渗水在深循环过程中受到地层围岩的加温过程,并与海相沉积的碳酸盐岩发生溶滤作用,最终形成大气渗入-海相沉积的混合成因溶滤水。

天津市浅层地热能开发利用动态监测网建设

天津是中国浅层地热能开发利用试点城市之一,目前已顺利完成试点工作,形成了"调查先行、规划跟进、工程示范、监测到位、政策保障"的"天津模式",动态监测作为其中一项重要的工作,取得了丰硕的成果。首先,结合天津浅层地热能地质条件和开发利用现状,制定了动态监测网的原则和技术要求;建设了地层温度监测站、运行系统监测站及两者皆有的监测站共11个,同时建立了天津浅层地热能开发利用试验基地及动态监测中心,采用GPRS网络实现了监测数据的无线传输;产学研相结合,研制了"分布串列式地层精细温度测量和传输采集系统"等监测设备、仪器及软件,共申报国家专利14项;在总结和分析建设经验的基础上,起草了《天津市地埋管地源热泵动态监测规程》。笔者认为,天津的工作成果,必将为其他省市开展浅层地热能工作提供宝贵的经验。

综合物探方法在天津地区地热勘查中的应用

在常用物探方法分析天津地热勘查的基础上,建立了适宜天津地区地热勘查的物探方法组合:对砂岩孔隙型热储层,宜采用重力勘探、人工地震勘探和大地电磁测深的物探方法组合;对基岩岩溶裂隙型热储层,宜采用重力勘探、磁法勘探、人工地震勘探和大地电磁测深的物探方法组合,建立的物探方法组合在天津周良庄地区的实际应用中取得了良好效果,同时探讨了深部地热勘查的有效物探方法,大地面波(微动)测深在深层基岩地层勘探中具有较好的效果。

天津市地热资源开发利用特征及存在问题分析

天津地区的地热地质条件良好,蕴藏着丰富的地热资源。在地热资源的开发利用过程中,每年可产生可观的经济、社会和环境效益,但由于开发方式的不尽合理,带来诸多问题。文章阐述了天津开发利用地热资源的特征,分析了存在的问题。认为不同热储层间水力联系的存在和地热井间距的过小,造成开采层间相互影响较大;地热井布局不合理、开采层位相对集中、回灌程度不高导致局部热储层压力大幅度下降,持续的大幅度压力下降将引发吊泵和地面沉降;超标准排放地热尾水会造成资源浪费和热污染;采、灌井间距的过小和相对位置的不合理,存在冷突破风险。针对不同问题,给出了针对性解决问题的建议。

天津滨海新区浅层地热资源评价及开发利用对策分析

文章从天津滨海新区城市发展对浅层地温能资源需求出发,在分析本区浅层地热能赋存概况的基础上,针对该区浅层地热能利用方式(地下水源热泵、地埋管地源热泵)计算了适宜区与较适宜区的浅层地热储量和换热功率,以及带来的经济和社会价值;提出适宜滨海新区的浅层地温能开发利用方向及对策。

天津地热开发对环境地质条件的影响

结合天津地区的地热地质条件,从影响地热可持续利用的因素考虑,指出了天津地热开发对水环境、地面沉降和地震活动产生的影响。指出尾水排入指定的公共污水管道可以解决环境污染,采取回灌的措施来防止地面沉降,利用井水汞异常来推断和预测地震的方法,减少和降低各种地质灾害的发生。使地热水资源能够合理开采,充分利用。

天津地热资源现状与可持续性开发利用问题

天津地区地热资源十分丰富,至2005年底,已有地热井269眼,年开采量2 564万m3。但地热资源利用率最高为62.4%,地热尾水回灌率不到8%,是一种粗放的开发利用模式。笔者从实现地热资源可持续开发利用角度出发,针对天津地区不同热储层的特征,在阐述天津地热资源开发利用现状的基础上,针对所存在的缺乏统一规划、地热利用率低和回灌量少等问题,针对不同的开采类型区制订了相应的保护措施及保护目标,提出了分区管理、总量控制、强度控制、利用方式控制和优化配置的保护原则,为有限、宝贵的地热水可持续开发利用提供技术保证;并提出地热资源必须走回灌开发道路,增加回灌井,提高回灌率是实现地热资源可持续开发利用的重要保障。

冀北崇礼-赤城地区逆冲推覆构造特征及地热勘探前景

【研究目的】本文对崇礼—赤城地区隆起山地型带状热储进行了总结,对类似勘探区的地热调查工作具有一定的借鉴作用,可为后续地热资源勘探提供新的依据。【研究方法】通过野外地质调查与详细构造填图,结合可控源音频大地电磁测深(CSAMT)探测结果,分析了崇礼-赤城地区的逆冲推覆构造特征与地热勘探前景。【研究结果】崇礼-赤城地区发育了多种样式的逆冲断层,逆冲断层主要表现为从北向南的逆冲运动方向,在主底板逆冲断层的作用下,太古界、中元古界、白垩系自老向新依次推覆,形成了具有典型逆冲推覆构造分带分层现象。CSAMT剖面测量与解释的初步结果,验证了崇礼-赤城地区发育的逆冲推覆构造,逆冲岩席中发育多条叠瓦式逆冲断层,其断层面向北倾斜,倾角大于60°,向深部汇聚于主底板逆冲断层。【结论】逆冲推覆构造之上发现的中元古界长城系白云岩、白云质大理岩,扩展了该地区地热勘探前景。

天津桥沽-看财庄地热田地球物理勘查

桥沽一看财庄地热田位于天津市滨海新区内。为满足滨海新区开发建设对地热资源的需求，笔者对该地热田进行了地球物理勘查。本次勘查采用航磁、大地电磁测深、高精度重力、地温测量等多种物探方法，初步查明了地层结构，推测出基岩顶板埋深3500～4000m；解译了7条断裂，并分析了各条断裂的位置、走向及倾角；分析了地温场分布特征，对热储温度进行了计算。

MT在天津地热勘查中的应用及主要成果

利用大地电磁测深法(MT)反映地质体的电性差异,可以确定具有不同电性特征的地质体的空间展布。近十年来,天津在多个地热资源勘查项目中,利用MT方法确定断裂、地层并尝试圈定地热远景区,取得了一定效果。本文通过不同构造单元的MT成果,分析了这一方法在地热勘查中的适用性,从而得出:对于深大断裂、尤其是坳陷与隆起区的分界断裂在MT上有较明晰的显示;对上、下层电阻率相差较大、且分布较为稳定的地层,MT确定的地层界面较为准确;以剩余电阻率等值线圈定的地热异常区与盖层平均地热梯度等值线圈定的地热异常区相吻合的区域,通常具有比周边地区更好的地热资源条件。

天津地热资源开发利用及其供暖实例浅析

天津地区地热资源十分丰富,目前已有地热井320余眼,年总开采量2583.8万m3,地热供暖面积1200万m2,居全国城市地热供暖之首。然而随着地热资源不断开发,热储水位下降较快,地热资源利用率最高为62.4%,地热尾水回灌率不到14%,基本是一种粗放的开发利用模式。文章从实现地热资源可持续开发利用角度出发,在调查天津地热资源开发利用现状的基础上,针对地热供暖现状中存在的利用率低的问题,通过地热供热站运行实例,总结地热梯级利用的成功经验,以期为其它地热供暖部门提供参考,为天津市"蓝天工程"及经济建设做出贡献。

天津地热资源开发利用现状及可持续开发利用建议

天津是我国地热资源比较丰富、开发利用较早的城市之一,二十世纪九十年代以后开始大规模的将地热资源应用于供暖、洗浴、养殖等方面。目前全市地热供暖面积约1 233万m2,是我国利用地热供暖规模最大的城市,并于2011年1月获得"中国温泉之都"荣誉称号。地热资源已经成为天津经济发展和改善城市环境质量不可多得的清洁能源。天津地区的主要热储层均已形成降落漏斗,明化镇组热储层在市区及新四区形成漏斗;大港区形成了本市馆陶组热储层最大的一个漏斗中心;雾迷山组热储层在市区形成了较大的降落漏斗。尽管天津地热资源丰富、开发利用程度较高,但在开发利用过程中存在很多问题,主要有水位年降幅较大,回灌率较低,新近系回灌效果不明显,还存在很多无证开采的现象。针对这些问题,建议相关部门严格控制开采量,时刻关注水位降幅情况,增大回灌力度。

天津市浅层地热能开发利用试点工作成果浅析

为进一步推进浅层地热能开发利用,总结探索调查评价与开发利用的工作模式,更好的指导全国工作。2009年至2010年,国土资源部和天津市联合开展了"天津市浅层地热能调查评价与开发利用"试点工作。以天津市浅层地热能资源背景,分析地下水地源热泵系统和地埋管地源热泵系统两种方式的开发利用现状及存在的主要问题,总结试点工作所取得的成果。天津试点工作成果,形成了可在全国推广的浅层地热能"资源调查模式"、"规划编制模式"、"动态监测模式"、"工程示范模式"和"工作监管模式"。