秦岭山前眉县低温地热水及伴生氦气成因机制

秦岭山前眉县地热水资源丰富,伴生气中氦气丰度较高,专门针对该区地热流体特征及成因的研究尚未开展。通过对地热流体的化学组分、同位素地球化学分析,结合区域构造断裂分析地热流体特征及成因机制。研究发现:地热水矿化度为638.96~1026.83 mg/L,水化学类型为HCO_(3)-Na型;地热水变质程度低,属于未平衡或部分平衡水,溶质主要来自硅酸盐类岩石风化;地热水δD为-77.3‰~-70.8‰,δ^(18)O为-10.9‰~-9.8‰,均位于大气降水线附近;地热水平均补给高程约为1030 m,补给水源温度4.9~7.0℃,最大循环深度约为3200 m。地热水伴生气以氮气为主,烃类气体含量低,氦气丰度相对较高;地热水伴生气中甲烷δ^(13)C平均值为-52.8‰,δD平均值为-247‰,伴生气具有较小的R/Ra值和较大的^(4)He/^(20)Ne值。研究揭示:秦岭山区的大气降水通过大断裂及其次生断裂下渗并储存于断裂裂隙和砂岩孔隙中,经地温加热后形成地热水;地热水水源近且充足,封闭性差,循环速度快且深度浅,是秦岭山前眉县地热水低温量大的主要原因;地热水伴生气中的氦主要来自壳源,由地壳岩石中铀、钍元素放射性衰变形成。研究成果为开发利用秦岭山前眉县地区的地热资源提供了重要的地球化学证据。

“双碳”目标下煤田区地热资源开发利用与储能技术

开发煤田地热不仅可以改善煤田开采的温度环境,还可以通过地热能的清洁利用变“害”为“利”,尤其是在目前“双碳”目标下利用煤田采空区储能大有前景。评估获得我国主要赋煤区地热资源热储量为1.12×10^(19) kJ,折合标煤3795.39亿t,可采热储量1.71×10^(18) kJ,折合标煤569.31亿t。其中,华北赋煤区的可采热储量约占74.7%,特别西区(晋陕蒙宁分区)拥有神东、晋北、晋东、晋中、陕北、黄陇(华亭)、宁东7大煤炭基地,资源最为丰富,占近48.7%。进一步指出“煤−热共采”是煤田区地热开发利用的主要形式,包括充填埋管取热、采空区矿井水取热和深部煤矿含水层取热等。此外,提出将采空区以及排水后腾出来的空间作为“储层”加以利用是下一步的工作方向,并对回填(相变)材料储热、废弃煤田抽水蓄能和废弃煤田压缩空气蓄能做了详细评述。最后,对煤田热害防治技术进行了简要评述。总之,煤田规模化储能与热害防治和地热利用将成为煤田地热研究和开发利用的主要方向,是实现煤矿绿色转型和国家“双碳”目标的重要抓手。

松辽盆地西部斜坡区换热井钻完井工艺实践

合理开发利用地热资源对于推动能源结构转型、推进绿色清洁能源发展和实现新时代下“双碳”目标方面具有重要意义。松辽盆地西部斜坡区大安地区具有丰富的中深层地热资源,但该地区目前尚未施工中深层换热井,缺乏成熟的钻完井工艺技术经验总结。依据探采结合井取得的地质资料,总结该地区地层岩性特征和钻井施工难点,并从换热井井深、孔径、结构和井群平面几何分布形式分析,确定了适宜该地区的直井和定向井的换热井方案。根据地层岩性特征差异,总结了二开井段软泥岩地层和三开井段花岗岩地层钻进工艺,认为能够大大缩短完井周期。根据钻井结构设计中心管规格并在底部设置稳流器,保证了换热井底充分换热和井内水流平稳。通过对钻完井工艺的探讨、总结,能够为该地区开发利用干热型中深层地热能提供参考。

中深层U型井供热技术原理与实践

中深层U型井供热技术原理是采用U型井钻探与成井工艺形成循环工质的闭式循环,实现“取热不取水”。为探索中深层U型井供热技术在建筑供暖中的适用性,本文通过文献调研与工程实例分析,估算了其投资与运行成本,评估了其应用潜力。结果表明,中深层U型井供热技术在一定条件下经济可行:单位供暖面积投资成本在350~450元之间,运行成本在8~10元之间,且适用地区广泛。通过与常见的供热技术相比,指出在水热型地热资源条件较差的区域,中深层U型井供热技术具有显著的推广价值。进一步给出了中深层U型井供热技术的改进思路,并提出水平井存在极限长度的概念,应作为未来的研究重点。最后建议在优化利用、经济评估、施工工艺、适宜区评价和标准建设等方面加强研究,使其具有更显著的市场竞争力。

地热能供暖制冷技术及应用

随着人类对可再生能源需求的增加,能源问题已经成为了当下我国经济发展过程当中的关键性问题。"双碳"目标下,地热能的规模化开发利用势在必行。基于此,本文主要从我国当前时代发展背景下的能源现状来出发,对怎样能够利用"地热+"来达到建筑节能的目的进行分析和探讨,并且也分析了如何实现一机多用,使其不断以清洁的地热能供暖之外,还能够将其应用在地热能制冷供给当中。

CSAMT法在福建省惠安地热勘查中的应用

通过在福建省泉州市惠安县聚龙小镇地区进行地热水探测以解决当地的温泉洗浴用水问题。该区域主要为燕山晚期二长花岗岩,通过采用可控源音频大地电磁法(CSAMT),在深部从构造分析出发,共布设了6条CSAMT勘探线,共166个测点,测线总长度3.96 km。在对野外数据进行了采集、处理、反演、解释之后,根据反演解释结果共发现3条断裂构造,确定了4个可能含水的低阻带,查明了区域内含水层系的埋藏深度。在此基础之上,进行了1口地热井的施工,井深1 150 m,井底温度44℃,井口出水量600 m^(3)/d,出水温度34℃,很好地验证了CSAMT在花岗岩地区进行地热水探测的实用性和有效性。

碳中和下低温地热水资源利用技术研究

在我国明确提出“碳中和”目标与清洁取暖背景之下,利用低碳能源进行建筑供暖是必然趋势。为探索改造既有建筑燃煤锅炉供暖为低温水热型地热资源供暖的可行性,以陕西某县城老城区为例,结合低温水热型地热能的特点进行了细化设计。通过分析既有建筑群冬季采暖热需求,初步确定采暖设计供/回水温度,对比了单级离心式热泵机组并联系统和两级螺杆式热泵机组串联系统设计。随后,对“小温差,大流量”的并联系统和“大温差,小流量”的串联系统进行了技术经济对比,串联系统比并联系统运行能效高8.1%,增量投资收益率为22.6%。进一步分析了冷凝燃气锅炉作为热源调峰的必要性。研究可为其他地区的既有建筑供暖改造提供技术参考。

黄陵地区中深层地热能赋存与U形井岩-水换热潜力分析

中深层U形地热井供暖工艺模式逐渐成为地热界供暖新的方向。以鄂尔多斯盆地南缘黄陵地区为研究对象,系统分析了研究区中深层地质条件与热储层特征,分析得出研究区地温梯度为3.05℃/100m,属于地温异常地区;其中埋深3155m的马家沟组具有低渗透率、低孔隙度、无流体或含极少量流体等地质特征,其热储资源总量为3.72×10^(20) J,为良好的热传导型热储层和理想的干热岩类型地热资源层;通过注水换热循环试验、理论分析与同类型已建供暖项目对比研究,得出影响中深层U形地热井出口水温的因素有:入口温度、注水流量(流速)、水平段长度、井深、井眼直径(换热接触面积)、出水井的保温措施等;为有效提高换热效率,以中深层U形地热井裸眼换热工艺为依据,采用注水换热循环方法预测得出运行时水量采取100m^(3)/h,换热量可达3128.47kW,单位每延米换热量为427.21W/m。研究成果对鄂尔多斯盆地南缘黄陵地区中深层地热能开发具有重要的借鉴意义。