地热资源勘探开发技术与发展方向

地热资源是重要的非碳基可再生能源,具有本土能源、稳定可靠、绿色低碳等优势。21世纪以来,我国地热直接利用规模稳居世界首位,特别是中深层地热供暖利用快速增长,成为我国在世界地热产业中的鲜明特色。但与此同时,受限于我国绝大部分地区处于板块内部,东部用能旺盛区尚没有规模中高温地热资源发现,我国地热发电产业发展缓慢。基于对我国地热资源分布特征和开发利用情况的分析,总结归纳了我国中深层地热勘探开发利用技术现状,包括地热系统形成机制、选区评价技术、热储描述技术、可持续开发技术及“取热不耗水”关键工程技术等。地热能若要在能源转型中发挥更重要作用,未来需要向品位更高、应用范围更广的深层地热资源进军。建议持续加强基础理论研究和原始技术创新,尽快摸清我国深层地热资源家底,攻关高温钻完井、复杂结构井、深层热储改造、井下换热和干热岩EGS工程等关键技术,推进“地热+”多能协同,加大示范项目建设和应用市场培育。同时,需要建立健全政策法规制度体系,加大政策支持和管理监督力度,为地热产业健康、规范、可持续发展营造良好的环境。

中国南海北部地区地热资源发展研究——以中国石化为例

中国石化在南海沿海地区拥有多家炼化企业,企业和地方清洁用能需求显著。与此同时,南海地区新能源资源丰富,具有巨大的开发潜力。地热资源作为其中一种重要的新能源,其在南海地区的条件和应用前景备受关注。文章指出,南海地区新能源发展战略应充分利用地热资源等清洁能源,推动炼化企业清洁用能转型,助力实现碳达峰、碳中和目标,并为中国石化在新能源领域的发展提供有力支撑。

中国石化南海北部新能源与油气耦合开发利用前景分析

海洋能源种类丰富、储量巨大,在“双碳”目标背景下,油气企业开始探索海洋油气与新能源耦合开发利用的发展模式。南海北部海南岛周边海域内北部湾盆地、莺歌海盆地等主要含油气盆地均属风资源丰富区,太阳能资源很-极丰富,地温梯度超过3℃/100m,均具备很好的开发利用价值。研究区内主要油气区与海南省“十四五”期间规划的海上风电项目匹配性好,海洋新能源与油气相关产业技术关联度高、耦合利用潜力巨大。挪威、英国等沿海油气资源国都在陆续开展近海油气田群的风电配套项目,中国海油也在文昌油田群开展了该领域的实践探索。结合中国石化现有产业,可以将海上风电作为核心,合理配比分布式光伏等新能源发电,支撑南海油气产业和沿海炼化企业绿色用能。近期应重点培育耦合利用模式和建设示范项目,未来重点围绕以北部湾盆地为代表的油气区块、粤港澳大湾区和远海岛屿三个方向逐步展开,打造海上油气、绿电、绿氢一体化综合供应基地,发展与海洋牧场、海水淡化等结合的新型产业模式,提升海洋能源综合利用能力,实现油气与新能源产业融合互促和高质量发展。

渤海湾盆地车西洼陷陡坡带古近系沙河街组沙三下段“源-汇”系统

依据渤海湾盆地车镇凹陷车西洼陷陡坡带古近系沙河街组沙三下段岩心、测井以及三维地震资料,对研究区的"源-汇"系统进行了研究。结果表明:(1)车西洼陷沙三下段为一个三级层序,并可进一步划分为低位、湖侵与高位3个体系域,其陡坡带沙三下段发育杂基支撑中砾岩、碎屑支撑中砾岩、杂基支撑细砾岩、碎屑支撑细砾岩、砂质砾岩、含砾砂岩、粗砂岩、中砂岩、细砂岩、递变层理砂岩、滑塌岩等11种重力流成因岩石类型及深湖泥岩,表现为典型的近岸水下扇沉积;不同体系域时期扇体规模整体呈"由大变小,再变大"的演化趋势。(2)车西洼陷陡坡带自西向东识别出6套供源体系,可分为有沟道为主供源体系和滑塌为主供源体系,分别形成沟道供源为主近岸水下扇和滑塌供源为主近岸水下扇类型,其中滑塌供源为主近岸水下扇中的滑塌变形构造更发育、更普遍,但其扇体规模较沟道供源为主近岸水下扇小。(3)进一步的"溯源"分析结果表明,沙三下段沉积时期,研究区物源区母岩以碳酸盐岩为主,其在强烈的构造活动、湿热气候作用下,易于发育石漠化古地貌,剥蚀作用较为强烈,由此形成的频发的季节性重力流进入湖盆,形成该地区的近岸水下扇沉积;不同体系域时期扇体规模的差异主要受物源区气候和植被覆盖的控制。

查干凹陷下白垩统砂岩储层碳酸盐胶结物成岩期次及形成机理

通过矿物学、岩石学和地球化学方法,分析了查干凹陷下白垩统巴音戈壁组碎屑岩储层中多期碳酸盐胶结物的特征及成因机理。结果表明,根据碳酸盐胶结物的组分和结构,从矿物学和成岩序列的角度,可划分出三期胶结物类型,分别是Ⅰ期泥晶方解石、Ⅱ期含铁方解石,以及Ⅲ期的铁方解石、白云石及少量铁白云石。碳氧同位素研究表明,Ⅰ期泥晶方解石胶结物形成于常温常压中,主要从过饱和的碱性湖水介质中析出,形成于早成岩阶段A期,早于压实期,对孔隙的形成起到保存作用;Ⅱ期铁方解石形成于早成岩阶段B期-中成岩阶段A期,受控于埋藏过程中的水岩作用影响,其中的碳酸根来源于有机酸脱羧产生的CO_2,而Ca^(2+)和Fe^(3+)来自长石类颗粒的溶解和黏土矿物的转化,该期胶结物主要充填在残余原生粒间孔和各类次生溶孔中,对储层以破坏作用为主;Ⅲ期碳酸盐胶结物主要形成于中成岩阶段B期,成岩环境由弱酸向弱碱性转化,黏土矿物转化释放Mg^(2+)和Fe^(3+),其中Fe^(3+)被烃类还原成低价铁,为Ⅲ期含亚铁碳酸盐胶结物提供了充足来源,该期胶结物与Ⅱ期胶结物类似,对储层形成也属于"破坏型成岩作用"。

洪浩尔舒特凹陷下白垩统近岸水下扇沉积特征

通过对岩芯、录井、测井及地震等资料的综合分析,明确了洪浩尔舒特凹陷陡坡带下白垩统近岸水下扇的沉积序列、展布特征、演化规律及扇体发育的控制因素。本区近岸水下扇可被划分为内扇、中扇及外扇三个亚相,主要发育具块状层理、递变层理的碎屑支撑中、细砾岩,具鲍马序列的浊积岩以及具滑塌构造的滑塌岩,另可见到震积岩。扇体自早白垩世阿尔善组沉积晚期开始发育,至腾一段时期规模达到最大且向北东迁移3.5 km左右;腾二段时期构造活动减弱,湖盆开始萎缩,扇体规模随之缩小,且至腾二段末期扇体逐渐向扇三角洲沉积过渡。近岸水下扇的沉积特征及其分布演化规律主要受控于该区多期强烈的构造活动和潮湿炎热的古气候因素。陡坡带发育的板式边界断层,断面陡峭平直、活动剧烈,为近岸水下扇的发育提供了有利的构造背景。

查干凹陷下白垩统巴二段储层特征及孔隙演化

为了研究查干凹陷西部次凹巴二段碎屑岩储层特征,分析成岩作用对孔隙度的影响,根据岩心、薄片观察,以及X射线衍射、扫描电镜等储层分析测试资料,建立适合研究区的孔隙度演化定量模型,进而对孔隙演化史进行定量恢复。巴二段储层以长石岩屑砂岩为主,具有"两低一高"的特征,储层物性差,以特低—超低孔、特低—超低渗储层为主,孔隙度为0.17%~15.32%,平均为5.7%,渗透率为0.003 7~162.300 0 mD,平均为3.4 mD,储集空间类型主要为粒间溶蚀孔;巴二段储层经历了早期机械压实、早期碳酸盐胶结、碳酸盐溶蚀和晚期碳酸盐胶结等成岩作用,在埋深为2 100~2 800 m处发育次生孔隙带,现今巴二段大部分处于中成岩A2期。孔隙度演化定量模型计算结果表明:乌力吉构造带巴二段储层原始孔隙度为30.5%,压实作用减孔(使孔隙度减小)19.8%,胶结-交代作用减孔9.7%,溶蚀作用增孔(使孔隙度增加)3.7%,这在一定程度上改善了储层物性(现今孔隙度约为4.8%)。计算结果与实测孔隙度吻合,建立的模型对孔隙演化过程和优质储层预测具有指导作用。

车西洼陷陡坡带沙三下亚段近岸水下扇储层成岩演化及其对储层物性影响

利用岩芯观察、铸体薄片、扫描电镜、阴极发光及岩石物性测试等多种资料,本文对济阳坳陷车西洼陷陡坡带沙三下亚段近岸水下扇储层进行了探讨。结果表明,车西洼陷沙三下段近岸水下扇储层岩石类型宏观上主要表现为泥质杂基支撑砾岩、碎屑支撑砾岩、砾质砂岩等沉积,微观上以岩屑砂岩和长石质岩屑砂岩为主,灰泥质杂基含量最高可达40%。车西洼陷沙三下段近岸水下扇储层为典型的特低孔、特低渗储层类型,其平均孔隙度和渗透率分别为3.42%、2.02×10^(-3)μm^2;但在3 500~4 000 m深度段发育异常高孔带,孔隙度可达10.2%,储集空间多为溶蚀孔和微裂缝。研究区储层经历了复杂的成岩演化过程,目前处于中成岩B期,其成岩演化序列为:压实作用/碳酸盐胶结→长石溶蚀/碳酸盐胶结物溶蚀→石英溶蚀/碳酸盐胶结/灰泥重结晶→石英加大/碳酸盐胶结溶蚀→碳酸盐胶结。不同亚相所经历的成岩演化有所差异,其中中扇辫状水道中远端及中扇前缘经历了多期溶蚀作用,储层物性相对较好,平均孔隙度分别可达4.5%,7.25%,为研究区近岸水下扇砂砾岩储层的"甜点区"。

查干凹陷早白垩世热流体活动的证据及其对巴音戈壁组碎屑岩储层的影响

基于沉积、储层和构造特征,应用流体包裹体和碳、氧同位素等技术手段,结合岩心、薄片及扫描电镜观察,发现查干凹陷早白垩世苏红图组沉积时期为走滑-拉分断陷期,伴随多期中-基性安山岩和玄武岩为主的火山活动及其对应的热流体活动。苏红图期火山喷发及热流体活动,影响了巴音戈壁组埋深2 800 m以下地层,主要体现在古大地热流异常高值、包裹体均一温度异常增高、碳同位素显示无机成因特征、镜质体反射率突变及粘土矿物转化异常这5个方面。深部的热流体携带CO2等气体,主要沿毛西断裂上侵,进入乌力吉构造带,通过微裂缝和不整合面等通道发生横向运移,主要溶蚀巴音戈壁组储层碳酸盐等矿物,其次为长石颗粒。溶蚀作用发育的优先部位,主要在靠近控制岩浆侵入体的深大断裂,其次受不整合面及次级断裂和裂缝等控制;向凹陷内部,溶蚀作用减弱。深部热流体活动对区内有机质热演化和储层物性的影响,是研究区内溶蚀孔洞发育及分布的主控因素,也是勘探大规模油气藏的关键。

珠江口盆地陆丰南地区文昌组层序地层及沉积体系研究

陆丰凹陷是一个已被证实的富生烃凹陷,目前钻井油气显示多集中于凹陷南部,其为当前珠江口盆地的重点研究地区。由于陆丰南地区文昌组沉积期构造活动复杂且钻井较少,研究区沉积特征及演化过程尚不清楚,制约了该区下一步的油气勘探。以沉积学与层序地层学原理为依据,综合应用岩心、录井、测井和地震等资料,对珠江口盆地陆丰南地区古近系文昌组进行了层序地层划分,建立了三维层序地层格架,并在层序地层格架内分析了沉积体系展布特征。根据各层序边界在地震、岩性和测井资料上的响应特征,认为陆丰南地区文昌组整体为一个二级层序,可划分为6个三级层序,它们构成了湖盆从初始裂陷→强烈裂陷→弱裂陷→热坳陷的完整沉积充填与演化过程。在研究区识别出波状、亚平行或乱岗状地震相,平行、亚平行席状地震相,楔形杂乱充填地震相,帚状或楔形前积反射地震相,斜交型或S型前积反射地震相和低幅丘形地震相,它们在垂向上具有关联性。研究区主要发育辫状河三角洲、近岸水下扇、扇三角洲、湖泊与浊积扇等沉积相类型,受控于湖盆演化的各个阶段,沉积体系在垂向上具有明显的旋回性特征。综合分析认为:SQ2层序内辫状河三角洲前缘亚相为陆丰南地区勘探的有利相带,SQ3和SQ4层序内近岸水下扇、扇三角洲和浊积砂体均为潜在的勘探目标。

雄安新区岩溶热储钻井地质关键要素分析

基于区域地质、二维地震和131口地热井等资料,分析雄安新区热储—热盖层组合、热盖层特征和岩溶热储内幕3个地质关键要素,进行有利区带优选。结果表明:雄安新区发育2种热储—热盖层组合,新近系—蓟县系雾迷山组组合,发育于热储顶面埋深小于1500 m的容城和牛驼镇凸起;古近系—蓟县系雾迷山组组合,发育于热储顶面埋深大于1500 m的牛北斜坡。新近系砂岩热盖层成岩作用较弱,热储和热盖层接触不稳定,凸起区埋深为450~700、800~1000 m的厚层疏松砂岩层段更易发生井壁失稳坍塌事故。热储内幕具有纵向分层、平面分带特征。潜山岩溶作用控制优质热储的形成,Ⅰ类、Ⅱ类热储主要发育于距雾迷山组顶部不整合面350 m范围;地热井取水层段优化厚度由西向东逐渐变小,容城凸起厚度为1000 m,牛北斜坡厚度为880 m,牛驼镇凸起厚度为500 m。容城和牛驼镇凸起周缘热储顶面埋深为1250~1500 m区带,热储埋藏适中、储层物性好,热盖层成岩作用强、钻井风险小,是最有利的勘探开发区。该结果可为雄安新区岩溶热储地热井的成功钻探和地热资源的有效开发提供指导。

珠江口盆地陆丰凹陷南部文昌组储层发育特征及其控制因素

珠江口盆地陆丰凹陷文昌组为裂陷期沉积,裂陷初始期沉积的文五段发育优质储层。为了揭示优质储层成因机理,综合利用地震、钻井、岩心、铸体薄片、扫描电镜和压汞曲线等资料,对凹陷南部LF-A洼文五段的沉积、储层及成岩作用进行了研究。结果表明,LF-A洼文五段主要为辫状河三角洲前缘亚相沉积,岩石类型以长石质石英砂岩和岩屑质石英砂岩为主,储集空间主要为残余原生粒间孔,具有低孔隙度、低-中等渗透率、低-中等排驱压力特征。优质储层主要发育在杂基含量少、成熟度高的厚层河道砂岩中,反映高能环境对优质储层发育的控制。成岩作用对储层的影响主要表现为压实和早期胶结使孔隙减少,而晚期溶蚀有助于改善储层物性。早期构造抬升使文五段在后期未经受上覆地层的强烈压实,使大量原生孔隙得以保存,是优质储层形成的关键因素。

沧县隆起北部地区地热资源特征及开发潜力

【研究目的】地热资源特征研究及开发潜力分析是开发区域地热资源的重要依据。【研究方法】本文将前人研究成果与最新钻井资料相结合,通过对沧县隆起北部地区地热地质背景、热储分布、地温场特征、水化学资源类型等主要因素进行剖析,建立了该区的地热成藏模式。【研究结果】沧县隆起北部地区是在渤海湾伸展型沉积盆地高大地热流值背景下,由北部燕山裸露区基岩接受的大气降水作为近源补给水源,进入基岩的冷水在深层循环过程中受到深部热源加热增温,沿断裂破碎带和不整合面向上运移富集,形成的以传导型传热机制为主的地热系统。【结论】本区地热资源特点为热储类型多、盖层地温梯度高、补给速度快、资源量巨大。主要表现为:区内分布馆陶组砂岩热储,奥陶系、蓟县系雾迷山组岩溶热储三套主力热水储集层;地温场分布主要受基底构造形态控制,基岩凸起区的平均地温梯度为45℃/km;地下水类型随着埋深的增加由HCO_(3)-Na、HCO_(3)·SO_(4)-Na型水向成熟的Cl-Na型水过渡;本区内三套热储的可采地热资源量为1.67×10^(10)GJ,折合标煤5.72×10^(8)t,年可开采地热资源量可满足供暖面积2亿m^(2),若在采灌平衡的条件下,沧县隆起北部地区年可采地热资源量为7.06×10^(7)GJ,折合标煤2.41×10^(6)t,可满足供暖面积0.85亿m^(2),具有良好的地热市场开发前景。

深泽县地热资源条件研究

河北省深泽县地热资源具有良好的开发利用价值,目前境内主要开采新近系馆陶组砂岩热储。对深泽县地热地质条件、热储层特征、地热井产能等方面展开系统分析。经计算,馆陶组砂岩热储储量丰富,地热资源量可达8.33×1012 MJ,可采量为2.08×1012 MJ。在目前回灌条件下,地热井开采权益保护半径为505.80 m。结合本研究结果和目前深泽县地热资源开发利用现状,为该地区地热资源的合理开发利用提出建议。

银—额盆地查干凹陷下白垩统碎屑岩储层成岩作用及其对储层物性的影响

大量岩石薄片、扫描电镜以及分析化验、测试资料表明,查干凹陷下白垩统碎屑岩储层主要发育岩屑长石砂岩和长石岩屑砂岩,处于中成岩A1和A2亚期。储层物性主要受控于成岩作用,机械压实作用在早成岩期对储层物性影响最大,其使粒间孔隙迅速减小、物性变差。胶结作用进一步导致物性变差。碳酸盐胶结物的溶蚀作用有效地改善了储层物性,形成次生孔隙发育带（2 100~2 800m）。火山喷发和构造运动也促进储层次生孔隙的形成。从浅层到深层,储层成岩程度逐渐增强。银根组主要发育早期胶结相,受机械压实和胶结作用影响,储集空间以原生孔为主,苏二段主要处于早期胶结和早期溶蚀相,储层物性较好,苏一段和巴二段主要发育中、晚期溶蚀相,次生孔隙发育,埋藏相对浅的苏一段物性更好,巴一段主要发育晚期胶结相,储层物性偏差。

川藏铁路沿线地热资源形成机理与开发潜力

川藏铁路从西至东依次穿越了拉萨-喜马拉雅活动带、昌都-川西造山带与四川盆地3个大地构造单元,其沿线地热资源成因机制的研究对于陆-陆碰撞型地热域不同类型地热田展布规律的认识及其开发利用有着重要的理论与现实意义.本文在系统总结前人成果的基础上,根据区域构造演化、构造变形对地热田成因要素的影响,对比了川藏铁路沿线地热田在热源、热储构造与水运移模式方面的差异性.川藏铁路沿线的地热域依照变形强度分别以怒江断裂带、龙门山断裂带为界,从西至东划分为板缘碰撞造山型、板内逆冲推覆型、盆内稳定坳陷型3个地热带,分别发育高温岩浆岩型、中-低温断裂深循环型、低温坳陷盆地型3类地热田,其大地热流值从西至东逐步减少(即从138.2 mW/m^(2)→71 mW/m^(2)→51 mW/m^(2));热储的构造模型可归纳为伸展地堑型、冲起构造型、花状构造型与隐伏背斜型,热储的层位亦逐渐变老、埋藏变深(即从Q+J-T_(3)→T_(2-3)→T_(1-2)).尽管各类地热田有着相同的水源(主要来自大气降水),基本相似的水化学类型(以Cl-Na型、HCO_(3)-Na型为主)与矿化度(2500~3500 mg/L),但有着完全不同的地热水运移模式,尤其在水循环深度、壳源流体的贡献、垂向/水平径流路径等方面.依据不同类型地热田资源禀赋的差异,分别建议川藏铁路沿线地热开发的主要方式为:林芝-拉萨段的高温发电、供暖与制冷;雅安-林芝段的中低温发电、供暖与制冷;以及成都-雅安段的低温供暖、温泉洗浴等.

珠江口盆地陆丰凹陷深层砂岩储层特征及主控因素

珠江口盆地陆丰凹陷深层碎屑岩储层埋深普遍大于3 000 m,储层质量较差且非均质性强,制约油气高效勘探。综合运用岩心、薄片鉴定、物性测试、压汞测试以及测录井等分析手段,对陆丰凹陷古近系文昌组和恩平组深埋碎屑岩开展了储层岩石学特征、成岩作用及优质储层主控因素研究。研究表明,古近系文昌组岩石类型为岩屑质石英砂岩,储层孔隙主要由原生孔和次生孔构成,表现为一套特低—低孔隙度(平均孔隙度为9.42%)、超低—低渗透率(平均渗透率为8.38 mD)储层特征;恩平组储层主要由长石岩屑质石英砂岩构成,储层总体属于低—中孔隙度(平均孔隙度14.66%)、低—中渗透率储层(平均渗透率为198.43 mD),以原生孔为主。在3 600~4 400 m深度段,发育一套高孔隙度的优质储层带,主体为原生孔,可见大量次生溶蚀孔隙,孔隙度可达20%,渗透率可达263.74 mD。这套优质储层形成条件包括:①先天条件好,长距离搬运的辫状河三角洲前缘中厚层砂体,具备岩性较粗、石英含量高、杂基含量低和结构成熟度高的特征,保留了较多的原生孔隙;②与生烃液态窗埋深对应良好,有机酸易对储层中长石和岩屑产生强烈溶蚀,明显改善了储层物性;③油气充注发生在长石和岩屑溶蚀之后、晚期碳酸盐胶结物大量形成之前,是优质储层得以保存的又一重要条件。总体而言,沉积条件、溶蚀作用和油气充注时间三者的良好匹配是深层优质储层形成的根本原因。这些认识对于珠江口盆地深层油气勘探以及相似地质背景的优质储层预测具有一定的启示作用。

辫状河三角洲沉积特征及成因差异——以珠江口盆地陆丰凹陷恩平组为例

基于岩心、测井和三维地震资料,研究了珠江口盆地陆丰凹陷始新统恩平组辫状河三角洲类型、沉积特征和演化规律。钻井、测井曲线和地震反射终止关系研究表明,陆丰凹陷恩平组可划分为4个三级层序(自下而上分别为ESQ1、ESQ2、ESQ3和ESQ4),发育了S型前积、斜交前积、叠瓦前积和隐性前积4类辫状河三角洲体系,其具体特征如下:①S型前积型三角洲具有典型的顶积层、前积层和底积层三层结构,岩性以粗砂岩—细砂岩为主,含砂率为35%~65%,地震地貌响应表现为面积小于100km^2的朵叶状,主要发育于ESQ1和ESQ2时期;②斜交前积型三角洲仅包括前积层和底积层两层结构,岩性以砾岩和粗砂岩为主(偶含火山碎屑岩),含砂率为55%~75%,在地震地貌上表现为伸长状的朵叶体,面积可达200km^2,发育于ESQ1和ESQ2时期;③叠瓦前积型三角洲在地震剖面显示为低角度的叠瓦前积反射结构,岩性以粗砂岩为主,含砂率为50%~72%,地震地貌响应为面积大的朵状和树枝状(面积为250~700km^2),主要分布于ESQ3层序;④隐性前积型三角洲在地震剖面上表现为亚平行结构或不明显的叠瓦状前积,岩性为中—细砂岩夹薄层的煤层或杂色泥岩,含砂率为30%~58%,地震地貌以振幅分带的河道状为特征,展布面积可达900km^2,仅识别于ESQ4层序。从S型前积到隐性前积三角洲,湖盆水体逐渐变浅(由120~180 m到10~30 m),可容纳空间与沉积物供给比值(A/S)逐步趋近于0。研究区发育的4种类型的三角洲地震反射结构、沉积特征和地震地貌响应变化,是湖盆由鼎盛到消亡演变过程中水体变化和A/S比值的综合反映。该研究成果为陆相湖盆三角洲的沉积特征和分布演化提供了新的实例,也可为其他湖盆三角洲研究提供类比和参考。