地热工程跨学科集成课程建设研究

地热能作为一个新兴学科方向,其开发利用涉及多学科交叉,综合性强、创新要求高,核心战略科技人才缺乏,亟须构建产教融合的高质量人才培养体系和跨学科核心课程。基于此,分析传统石油类高校开设地热工程课程的可行性和必要性,提出课程思政、知识学习和人才培养的目标,构建“地热勘探—地热建井—地热开发—地热利用”工程全链条、跨学科集成课程体系架构。通过与行业内领军企业联合,建立地热产学研用高层次平台,训练学生的实践能力和工程素养。

油田水文地质勘查和地热工程设计分析

我国经济发展迅速,加强了对油田的重点开发,与此同时油田地热资源的应用也备受关注,进而提升了对油田地热资源的开发力度。由于在开发设计油田地热资源的时候,需要完成对水文地质的勘探工作。所以,本文首先对油田水文地质勘探进行了分析,又对油田水文地质勘查的主要作用和具体工作内容进行了全面的研究,并最后结合实际情况制定出了油田地热工程设计的具体措施,希望能够给油田地热工程的设计工作提供参考性的意见或者是建议,以便于地热资源能够被充分的利用。

地热工程生命周期的环境影响评价

地热资源作为一种清洁能源,具有巨大的开发潜力。随着地热资源开发利用规模的扩大,其开发利用过程中的环境影响及其保护日益受到人们的关注。本文探讨了生命周期评价法(LCA)在地热工程环境影响综合评价中的应用,并利用此法对某深层地热供暖工程的环境影响进行了综合评价。结果表明:地热供暖工程地下部分建设期消耗大量原材料,对环境造成的影响占总影响的98.67%,其他时期环境影响较小;地热供暖工程运营期环境酸化严重。对地热工程进行生命周期环境影响评价,将有利于从根源上分析问题并提出解决方案,并可与传统供暖工程比较评价节能减排的环境效益。

基于层次分析法和灰色关联法的地热工程方案优选

针对目前地热工程方案在选择过程中普遍存在的主观随意性和不确定性,结合工程中的实际问题,将层次分析法融入灰色关联法耦合使用,使灰色关联模型的建立和求解更趋完善,并结合北京市某体育公园地热工程多方案优选的实际案例,综合考虑经济、技术、环境等指标,为地热工程多方案的优化选择问题提出了一套客观化的方案参考。

陕西汉子铁骨柔情 高奏地暖凯歌——访渭南环绿地热工程有限公司总经理安建辉

人常说,心态决定思维,思维决定思想,思想决定行为,行为决定性格,性格决定成功。渭南环绿地热工程有限公司创始人内外兼修,既精通地暖技术又擅长企业管理。安建辉早在1999年就进军地暖行业,历经十余年的辛勤耕作,如今已是硕果累累,地暖项目工程深受用户广泛好评,公司荣誉纷至沓来。

油田水文地质勘探和地热工程设计

在我国当前的油田开发中,已经开始逐渐重视油田区域的地热资源利用,在地热工程的设计过程中,通常涉及水文地质勘探过程。基于对油田水文地质勘探技术的了解与研究,本文提出了油田水文地质勘探措施,并在此基础上对地热工程进行设计,让地热资源能够被合理有效应用。

河南首次将PVC-U管应用于浅层地热工程

河南省地矿局近日首次将PVC—U管应用于浅层地热能及地下水资源开发工程中，在郑州成功组织实施了两眼400m和437m浅层地热能开发管井示范工程。日前，由河南省地矿局第二水文队承担的《PVC-U塑料管在浅层地热能和地下水资源开发工程中应用与研究》项目通过了专家鉴定。

浅析聚氨酯保温管道在地热工程中的应用

硬质泡沫聚氨酯往往具备优质的隔热性能,再加上该材料往往具有较高的抗热性能,应用于管道铺设的时候不会轻易出现吸水,非常适合应用于管道保温。基于此发展背景,本文首先分析当前普遍将聚氨酯保温管道应用于地热工程的价值体现,接着立足于此,结合一些地区的地热工程施工案例,全面分析将聚氨酯保温管道应用于地热工程的具体施工技术,以期能够诠释出聚氨酯材料无可比拟的性能。

《地热工程学》正式出版

我国是世界上最早利用地热资源的国家,地热资源十分丰富。目前我国地热资源勘探开发的技术落后于生产的需要,在地热开发特别是干热岩开采方面的研究还没有形成核心技术,在地热工程领域没有可供参考的教科书。《地热工程学》是由中国地质大学(武汉)工程学院窦斌教授主编,中国地质大学出版社出版的第一部地热开采利用方面的教材。

大数据背景下“地热钻井工程”课程教学方法改革研究

基于大数据背景,通过计算机、通信网络、数据库和多媒体技术的集成,形成一种全新的知识传播模式与学习方式。通过调研分析地热钻井工程技术所涉及的产品和技术方向,结合地热田企业钻井生产岗位的实际需求,构建合理的“地热钻井工程”课程教学内容体系。根据教学内容特点选择相应的教学方法,结合教学内容、实验室情况及学生动手能力,设计合理的实践环节。通过实践探索适合学生的学习内容和实践方式,形成了以学生为中心的课程教学模式,为培养工科创新型应用人才提供了参考。

深部地热能系统主要挑战与耦合储能的增强型创新开发模式

中国在中低温地热能直接利用方面早已领先全球,但在深部地热能发电方面却发展缓慢。深部高温高压环境下岩石渗透性降低,深部地热能开采需要建立工程型地热系统(Engineered Geothermal System,EGS),通过水力压裂对储层进行改造,以获得具有较高渗透性的人工地热储层。由于目前常用的深部地热能储层改造技术主要借鉴油气增产领域的水力压裂工艺,在热储改造效果、地震风险控制、高效取热等方面受到限制。首先总结深部地热能水力压裂的特点为:裂缝破坏主要以剪切机理为主;冷水回灌引起的温差效应产生拉应力会促使裂缝向更远处扩展;持续的注水使注入井井筒压力高于地层压力,有助于保持裂缝处于张开状态。因此,EGS水力压裂不需要使用支撑剂,与依靠支撑剂的油气井增产压裂完全不同。同时,系统剖析EGS面临的发电产能低、注采连通差、诱发破坏性地震以及无补贴难盈利4大难题与挑战。从创新压裂和循环利用层面提出耦合储能的增强型创新开发模式(Regenerative Engineered Geothermal System,REGS),通过数值模拟研究REGS的优点。结果表明,采用水平井非等距、非等面积、非等注水量分段压裂,可以提高注水井与生产井的连通能力。通过优化压裂工艺,采用多段压裂模式,每次压裂初始期间快速提高注水速率,而后期缓慢降低注水速率,避免井筒压力的突然波动,可以达到控制诱发地震震级的目的,避免产生实质性伤害地震。结合可再生能源大规模地下存储,既能实现多能互补,又能提高REGS项目生产寿命和盈利能力。研究成果有助于为我国深部地热能热电联产和储能一体化技术的试点和标准化推广奠定基础。

川西鲜水河、安宁河和龙门山断裂带地热水的水文地球化学特征及成因模式的讨论

[研究目的]研究川西鲜水河断裂带、安宁河断裂带和龙门山断裂带地热水的水化学特征及成因模式,可为川西地热水资源的合理开发利用提供重要参考依据。[研究方法]本文运用水文地球化学、热储温度计算、氢氧同位素等方法分析了分布在3条断裂带上的48处典型温泉(地热井)的水化学组分、水化学过程、热储温度和深度、热水补给来源等特征,并探讨了其形成模式。[研究结果]结果显示:(1)鲜水河断裂带热水水化学类型以HCO_(3)-Na型为主;龙门山断裂带主要为SO_(4)-Na和Cl-Na型;安宁河断裂带包括HCO_(3)·Cl-Na、HCO_(3)·SO_(4)-Ca·Mg和Cl·SO_(4)-Na型等。(2)3条断裂带地热水组分主要受硅酸盐矿物溶解和离子交换作用控制。(3)鲜水河断裂带热储温度为129.6~210.6℃,深度为2532~4184 m,冷水混入比为66%~82%;安宁河断裂带热储温度为81~121.9℃,深度为2155~3519 m,冷水混入比为52%~95%;龙门山断裂带热储温度为108.2~153℃,深度为3573~5654 m,冷水混入比为68%~89%。(4)3条断裂带的地热水接受大气降雨补给,补给高程分别为鲜水河断裂带2493~5034 m、安宁河断裂带3235~3839 m和龙门山断裂带1628~4574 m。(5)鲜水河断裂带地热水的“δ^(18)O漂移”程度强于安宁河断裂带,龙门山断裂带部分地热水出现“δ^(18)O漂移”和“负向漂移”特征。[结论]基于本次研究得到的3条断裂带地热水成因模式,鲜水河断裂带地热水的开发潜力优于安宁河断裂带、龙门山断裂带,是四川省中高温地热资源开发利用的优势靶区。

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。

江西省地热资源赋存特征及潜力评价

【研究目的】江西省地热资源丰富,具有较好的地热资源开发利用潜力。【研究方法】本文介绍了江西省地热资源分布特征、地热成因类型、地热水化学特征,并评估了各设区市的地热资源潜力。【研究结果】江西省地热资源主要可分为隆起山地循环对流型和沉积盆地型两种类型,其中隆起山地循环对流型占95%以上。隆起山地循环对流型地热系统主要分布在九连山、武功山、九岭山和罗霄山脉一带,主要受控于周围的断裂构造尤其是深大断裂构造,通常出露在两大断裂交汇的位置。【结论】江西省地热资源分布基本与地温梯度、大地热流和深部温度格局特征相吻合,地热流体水化学类型以HCO_(3)-Na型为主,矿物度较低,以淡水为主,地热流体主要来源于大气降水。地热资源潜力评价结果显示赣州和宜春地热资源最为丰富,地热资源量均超过45000×10^(10)kJ。

冀鲁豫三省交界处临清坳陷大名次凹陷地热系统成因模式及开发潜力

【研究目的】建立地热系统的成因模式对地热田地热资源量评价以及后期有利区带的优选有着重要指导作用。大名次凹陷为渤海湾盆地临清坳陷馆陶凸起南端的一个次一级构造单元,其馆陶组砂岩热储可以构成一套完整的地热系统。【研究方法】本文结合前人研究成果和区内地热钻井资料,通过对临清坳陷大名次凹陷地热系统“源、储、通、盖”主要地质因素分析研究,建立了研究区地热系统的概念模型,并在此基础上开展了地热资源量评价。【研究结果】馆陶组热储层在区内分布均一,底板埋深在1550~2000 m,储层厚度在268~324 m,孔隙度介于14%~32%,储厚比最高可达70%。区内钻遇至馆陶组的地热井,地热水井口水温多在54~60℃,水化学类型以Cl·SO_(4)-Na为主。上部沉积的第四系和明化镇组,地温梯度在22~60℃/km,构成了良好的盖层。地热系统热源主要来自于新生代断陷盆地背景下的高大地热流值,约52~57 mW/m^(2),南部临漳—大名断裂和东部冠县断裂为其深部热流向上运输的有利通道。热储整体接受来自西部太行山和东部鲁西南隆起的大气降水补给,经深部热传导和局部热对流增温后,富集于热储之中。【结论】馆陶组砂岩地热系统资源量超过127.42×10^(8)GJ,每年可开采地热资源量为31.86×10^(6)GJ,折合标煤1.09×10^(6)t。年开采地热资源量可满足超3.14×10^(7)m^(2)的供暖面积,开发潜能较大。

黑龙江林甸地热田热水微生物多样性与群落结构分析

【研究目的】研究地热系统微生物群落组成有助于揭示地热流体地球化学演化和指示热储地球化学环境。已有研究显示,林甸地热田热水还原性强且富含甲烷,但关于微生物在甲烷形成中的作用研究较少。本文旨在分析林甸地热田热水中微生物的群落结构和多样性特征,并揭示其甲烷生成途径。【研究方法】在地热供暖季和非供暖季采集并测试了9个热水微生物样品,并对热水中微生物多样性、群落结构及功能基因进行了分析。【研究结果】属水平上,林甸地热水中优势细菌主要为不动杆菌属(Acinetobacter,>80%),与已有报道的地热系统有一定差异,而同油田热水相似;供暖季和非供暖季热水中细菌多样性差异较大,非供暖季细菌多样性高于供暖季,但古菌多样性基本不受开采影响;优势古菌以广古菌门(Euryarchaeota)产甲烷菌为主,地热流体中的甲烷气体主要源于H_(2)还原CO_(2)产甲烷途径,而甲基歧化产甲烷作用和H_(2)还原甲基化合物产甲烷途径次之。【结论】林甸地热田热水中微生物多样性和群落结构较为独特,与地层中有机质含量较高、地热开采扰动有关。

土耳其地热能产业发展对中国的启示

【研究目的】地热能作为一种清洁高效的可再生能源,在能源紧缺与气候变化的双重驱动下,正逐渐受到各国重视。开发地热资源,成为加快能源结构调整以及“双碳”目标实现的重要途径。近年来,土耳其地热能产业高速发展,截至2021年,地热发电总装机容量约为中国的30多倍,地热能直接利用则由2005年的1177 MW增加到2022年的4000 MW,取得了举世瞩目的成绩。土耳其与中国共处于地中海—喜马拉雅地热带上,地热资源丰富,土耳其地热能产业发展对于中国具有重要借鉴意义。【研究方法】本文采用文献综述的方法,分析土耳其地热资源条件,研究地热能产业发展现状,总结其快速发展的原因。结合中国地热资源条件与发展现状,借鉴土耳其经验,剖析影响中国地热发展的主要问题,提出对策与建议。【研究结果】研究表明,21世纪以来,土耳其政府大力支持地热能产业发展,其快速发展的原因和主要经验有:(1)政府承担前期勘探工作,有效降低企业开发风险;(2)政策引导、立法补贴,有效提高开发企业积极性,降低投资成本;(3)融资支持,为地热能发展提供资金保障;(4)国际合作、技术引领,有力促进地热能高效开发利用。【结论】借鉴土耳其地热能产业快速发展经验,结合中国实际,提出以下建议:(1)立法先行,完善管理机制,明确地热开发利用规程;(2)政策激励、补贴支持,充分调动企业积极性;(3)科学布局,实现地热产业高效发展;(4)加强国际交流,助力技术进步;(5)增强公众意识,提高地热能认知度。

山西大同盆地北部地热地质特征及资源潜力

【研究目的】大同盆地为新生代断陷盆地,具有较优越的地热地质条件,但由于盆内地球物理和钻探资料较少,针对盆地结构、沉积地层分布、地热地质特征和资源评价研究相对薄弱,在一定程度上制约了对大同盆地地热资源的潜力认识和开发利用。【研究方法】本文综合应用新的二维地震及钻测井等油气和地热勘探资料,开展了大同盆地北部地质结构、断裂、沉积地层、地热地质特征等研究,评价了地热资源潜力,估算了地热资源量,指出了地热资源有利区。【研究结果】将大同盆地划分为怀仁凹陷、桑干河凹陷、应县凹陷和黄花梁低凸起、桑干河西凸起5个二级构造单元;盆地北部(大同市境内)具有较好的地热地质条件及地热资源潜力,主要发育新近系砂岩和太古界基岩两套热储层,并发育较厚的第四纪热盖层,新生代拉张作用和火山活动强烈,总体处于大地热流高值区,具备新近系砂岩和太古界基岩层状地热资源潜力,总静态资源量约68.8×10^(15)kJ,折合标煤约23.47亿t。【结论】综合评价认为大同盆地怀仁凹陷西部和桑干河凹陷北部为水热型地热资源一类区,是地热勘探开发有利目标区,热储埋深大于2000 m,预测平均水温大于60℃,单井涌水量可达60 m^(3)/h,怀仁凹陷东北部和桑干河凹陷西南部为地热资源二类区,黄花梁低凸起和桑干河西凸起区地热资源相对较差。

广西地热资源特征与潜力评价

【研究目的】广西地热资源分布广泛,是一种极具竞争力的低碳可再生清洁能源。目前,针对广西地热资源赋存规律、分布特征和资源潜力的系统性研究相对薄弱,在一定程度上制约了广西地热资源的综合性开发和利用。【研究方法】本文基于“十二五”以来广西浅层地温、水热型和干热型地热资源调查评价最新成果,对广西壳幔圈层结构、现今地温场特征和地热资源分布规律进行系统性分析;采用不同的资源量估算方法,分别对浅层地热能资源、水热型地热资源和干热型地热资源的开发利用潜力进行评价。【研究结果】研究表明,广西地热资源丰富,发育明显的赋存规律和分区分带性特征。其中,广西浅层地热能资源和水热型地热资源均以直接利用为主要开发方式,13个主要城市浅层地热能资源总热容量为1.23×10^(15)kJ/℃,年可开采利用资源量为1.36×10^(12)kJ/a,折合标准煤1.67×10^(8)t;广西现有温(热)泉出露点24处,地热开采井28口,地热能资源总量为2.56×10^(17)kJ,折合标准煤87.58×10^(8)t;地热流体年可采热量为28.89×10^(12)kJ/a,折合标准煤315.65×10^(4)t。广西干热型地热资源量潜力巨大,陆域3~10 km范围内干热岩资源总量为55.42×10^(4)EJ,折合标准煤18.91×10^(12)t,按2%的可采率计算是中国2020年一次能源消耗总量(49.8亿t)的75.94倍,是最理想的传统化石能源的接替载体。【结论】广西在传统能源领域“缺煤、少油、乏气”,但在新能源领域具有“风大、水足、热持久”的优势,对地热资源的合理开发利用将有助于广西能源结构的优化和产业结构的战略性调整,助力于中国“双碳”目标的达成。