江西洪江—钱山断裂带中低温高氟地热水水文地球化学特征与成因机制

江西洪江—钱山断裂沿线中低温地热资源较为丰富,但地热水中氟离子浓度较高,长期使用影响人体健康,探究高氟地热水循环演化机制对合理开发、利用区域地热资源具有重要意义。前人针对本区域地热水的研究仅局限于单一地热田水文地球化学特征分析,未系统分析区域尺度高氟地热水水文地球化学特征和成因机制。为揭示研究区高氟地热水成因机制,本文在洪江—钱山断裂共采集20组水样,基于水化学和氢氧同位素测试结果,结合地热水分布规律及其水文地球化学特征,应用水文地球化学图解法和离子比例关系法探究深大断裂沿线中低温高氟地热水循环演化机制和成藏模式。结果表明:研究区地表水、地下水和地热水中阳离子以钙离子和钠离子为主,阴离子以重碳酸盐为主,水体呈碱性,高氟水主要存在于HCO_(3)-Na型地热水中,氟浓度超过国家标准2~12倍,地表水和地下水中氟含量均未超标。地热水主要接受大气降水补给,补给高程为797~2186m,循环深度为893~1893m,基于石英温标估算热储温度为79.4~113.1℃。高氟地热水化学特征受多种水文地球化学作用叠加影响,富氟矿物风化、溶解是高氟地热水中氟的主要来源,碱性地热水环境和阳离子交换作用也间接影响氟富集过程。

基于工程经济分析的中低温地热综合利用模式研究

中国拥有丰富的水热型地热能资源,但普遍品位较低,利用程度较低,中低温地热利用效率的提升更是迫在眉睫。主要研究了中低温地热综合利用方式中的单一供热与供热供冷两种模式,并结合不同热储特征以及工程项目经验数据,对不同利用方式的工艺流程、工艺计算、设备选型、经济评价进行了分析。结果表明,在单一供热与供热供冷两种模式中,供热供冷模式经济性最佳,且对于某热储二地热资源(120℃)而言,在1采1灌的地热井配比下,税后财务内部收益率可达14.13%;在实际工程应用中,应结合下游市场进行判定,当具备开展供热供冷条件时,宜优先采用供热供冷模式。

苏北盆地老子山地热田成因模式

老子山地热田是苏北盆地的典型地热田之一,阐明其成因模式对于该地热田的进一步开发和热水资源的可持续利用具有一定的指导意义。基于大地热流测试和水文地球化学方法对其进行了系统研究。结果表明:该区大地热流背景值为63.9mW/m2,地热水与浅层地下水和地表水之间在水化学和同位素组成上存在明显差异。经分析,该地热系统属于中低温对流型。其补给区位于距地热田南部约60km处的盱眙—张八岭一带的丘陵地区,热储温度为73～120℃,循环深度为2 350～4 200m,循环周期约为7 800a,热水在区内NNE—SSW向与NW—SE向断裂的交汇处上涌,形成地热田。

陕西省关中盆地东大地热田成因机制分析

东大地热田是关中盆地地热资源较为丰富的地区之一,阐述其成因模式对于可持续开发利用热水资源具有一定的指导意义。应用同位素水文地球化学方法,结合区域内地质构造条件,对地热田成因机制进行了系统研究,结果表明该地热田属于中低温对流型地热系统。补给来源于西南部秦岭山区大气降水,深层热水的补给高程下限为1320 m。地下热水经深循环在较大的大地热流背景值下被围岩加热,深层热储最高温度为110℃,热水最大循环深度为3120 m,循环周期约为14461 a。区域内地质构造复杂,处于多条不同方向活动断裂的交汇地带,为热水提供了良好的运移通道。热水在上涌的过程中会混有更多的当地冷水,由于上覆较厚第四系松散堆积物盖层,区域内形成地热异常。

广元地区龙门山前缘中低温对流型地热系统分析

通过广元地区龙门山前缘的遥感地质解译,野外地质考查以及结合前人地热水勘查成果,对其地热水的热源、水源、构造特征等综合分析认为,该区无附加热源,热源为深循环加热,水源以大气降水为主,具有深部循环的有利地质构造条件,为在正常的区域地温场背景条件下。出现在裂隙介质发育的深部碳酸盐岩地层之中的地下热水环流系统——中低温对流型地热系统,具有很好的勘探开发前景。

中低温地热发电循环参数的优化

采用工程计算软件EES编制了计算程序,对循环主要状态点的热力参数和热力性能进行了理论计算,确定了最佳蒸发温度,分析了地热流体干度、地热流体初温、冷凝温度和工质对最佳蒸发温度和系统净输出电功的影响。在同种工质的情况下,地热流体干度、温度升高,最佳蒸发温度和系统净输出电功随之升高;冷凝温度升高,最佳蒸发温度升高,但系统净输出电功降低。对于不同工质,地热流体温度为80~120℃时,R601和R134a最佳蒸发温度和系统净输出电功基本相同;地热流体温度大于120℃时,R134a不存在最佳蒸发温度,系统净输出电功R134a高于R601。

中低温地热井钻井完井工艺技术研究与实践

为了提高中低温地热井工程质量,保障单井产能,优化了地热井钻井完井工艺技术,形成了适用于砂岩热储的二开井身结构和适用于基岩热储的三开井身结构;采用悬挂器连接、连接重叠段固井水泥密封的方式,防止泵室段底部水层窜通;优化了适用于不同地区、不同储层完井的花管、绕丝筛管和割缝衬管的设计参数;针对热储层极易漏失的特点,发展了钻井液正循环钻进、清水正循环钻进、清水充空气正循环钻进和气举反循环钻进等4种钻进工艺;根据生产需求,明确了地热井测井参数要求、固井技术要点及组合洗井工艺。该技术在清丰XBXZ-1井现场应用后,下入多级泵试水24h,流量120m3/h,水温68℃,静液面15.50m,动液面48.00m。中低温地热井钻井完井工艺成功解决了地热钻井完井过程中存在的钻井液漏失严重、水位衰减快、沉砂严重和开采水层与表层水之间的互窜等问题,具有较好的推广应用价值。

河北遵化汤泉地热田成因模式

河北遵化汤泉地热资源丰富,阐明其成因模式对于该地热田的进一步开发和热水资源的可持续利用具有一定的指导意义。基于地温测量和水文地球化学分析等方法对其进行了系统研究,结果表明该地热田属中低温对流型地热系统。地热田在其以北的山区接受大气降水补给,补给高程下限约为935 m。地热流体在深循环过程中于正常的大地热流背景下被围岩逐渐加热,热储温度约为130℃,循环深度约为4 800 m。在汤泉福泉宫至疗养院一带,构造切割花岗岩体,使得深部地热流体沿破碎带上涌,混合并加热赋存于蓄水构造中的片麻岩裂隙水,形成汤泉地区的地热异常。

地热发电技术及其关键影响因素综述

为促进中国地热发电的大规模发展,收集、整理了我国的地热资源数据,总结了我国地热资源的特点和地热发电的相关政策及发展现状,综述了水蒸气朗肯循环、闪蒸循环、有机朗肯循环、卡林那循环和全流发电系统五种典型的地热发电技术,探究并总结了影响地热发电利用的关键因素。我国的地热资源是以150℃以下的中低温地热为主,有机朗肯循环和卡林那循环在地热发电领域有更大的发展空间;地热的温度越高、流量越大、干度越高、水质条件越好,当地的环境气温越低、成井率越高,地热发电的开发潜力越大;丰沛的水资源及高的上网电价和投资补贴也有利于地热发电行业的发展壮大。

内蒙古阿尔山温泉热结构

首先通过对阿尔山温泉区的热源研究 ,确定阿尔山温泉为中低温对流型地热系统。继而在对温泉区进行地球物理、地球化学综合勘探的基础上 ,研究阿尔山地热区的热储温度、温泉水循环深度、水热资源规模及温泉在阿尔山地堑中的空间展布 ,最后根据各种研究方法所获得的数据建立了阿尔山温泉概念性地热系统模型。

南京汤山温泉区地热水成因模式分析

汤山温泉是中国四大著名温泉疗养胜地之一,阐明其成因模式对于该温泉区的进一步开发和热水资源的可持续利用具有一定意义。基于硅-焓图解法和水文地球化学方法对其进行了系统研究,结果表明该区热储温度为90℃,岩溶热水与岩溶冷水、孔隙潜水和地表水之间在水化学和同位素组成上存在明显差异,地热井深度越大,冷水混入相对较少,地热水温度相对较高。经分析,该地热系统成因上属于中低温对流型。其补给区主要来自汤山山体（宁镇山区）及句容盆地东侧茅山山脉,循环深度为2.6-2.9 km,地热水通过汤山-东昌街断裂在浅部与区内NW向断裂、NE向断裂交汇形成温泉水。

西张地区中低温地热资源利用前景分析

西张地区为北亚热带沿海湿润气候区域,季风盛行,夏季需要制冷,冬季需要供暖。因此,对于浅层地热能的开发利用具有得天独厚的自然条件。通过地温测量的调查方法,观测和研究地球内部各种热源形成的地热场随时间和空间的分布规律,进一步推断西张家地区地质构造,确定地热钻井位置,再通过可控源大地音频电磁测深方法,推断深部地层结构、热储埋深及断裂位置,确定地热钻井位置,最后进行地热钻井验证和单井地热资源评价。研究结果表明:本区地热资源具有很大的利用前景。

中低温对流型地热系统的典型成因——南京汤山地热系统的分析

根据中低温对流型地热系统的理论和汤山温泉、汤山热水井的地质、地热背景，南京汤山地热系统为一典型的中低温对流型地热系统。该系统以汤山背斜控热构造提供的大地热流为热源；以受迫对流为机制。大气降水和地表水通过断裂和溶穴入渗并受迫进行深循环。在此过程中，吸取围岩热量形成地热水。在地形高差影响和相应的水力压差作用下形成环流。在巨厚页岩地层的阻隔下，地热水沿断裂带和特定层位出露形成温泉，或赋存于地下。

胶东半岛地热资源的特征

胶东半岛是山东省地热资源最丰富的地区，地热资源以天然温泉形式产出，地热系统属中低温深循环对流型，分布区域较为集中，大部分温泉出露在背斜核部与多组断裂交汇处．稍为偏高的大地热流是其主要热源，他表水是地下热水的主要补给水源，热水化学成分差异很大，水质以中性和偏碱性为主．胶东半岛地热主要用于洗浴和疗养，利用率很低，大量地热资源尚待勘探开发．

中低温对流型地热系统中氢同位素的变化

中低温对流型地热系统在阐明地区构造活动性、地热资源形成与分布、水-岩相互作用以及有用元素富集成矿等方面具有十分重要的意义。而水作为地热系统的载体,研究其同位素变化机制是分析此系统中水-岩相互作用和地热水来源的必要前提。文中统计了中国大陆前人发表的167个温泉水与同一地区冷水的氢同位素(δD值)资料,并讨论了这些温泉水与区域活动构造的空间分布关系。结果表明,温泉水δD值均低于同一地区冷水,且91.11%的温泉发育于活动构造周边。文中还对造成温泉水δD值低于冷水的原因进行了分析:主要是水由地表向地下渗透的过程中,水分子H-D同位素产生分馏作用(深循环作用),且分馏速率与温度相关,温度越高H-D分馏作用越明显;其次,对于围岩中含高岭土矿物的地区,水与高岭土的H-D同位素也可能发生交换反应,从而降低温泉水中D同位素的含量。

世界地热发电开发新动向

近年来世界地热发电发展迅速,全球地热发电装机容量从2000年的8594MW,增加到2014年的12594MW。亚太地区与北美地区地热发电装机容量居主导地位,分别为4.5GW和3.4GW。美洲地热发电市场以美国、墨西哥和尼加拉瓜为主。亚太地区的地热发电市场主要有印尼、日本、菲律宾和新西兰。美国拥有全球最多的地热资源,估计地热储量约为30000MW,地热能开发规模最大,地热发电居世界第一。北欧冰岛是全球地热开发的楷模,约1/3的电力来自地热发电,地热在一次能源中占54%。菲律宾是发达的地热发电国家,地热发电量仅次于美国,约占国内总发电量的20%。印尼的活火山数和地热潜能居世界第二位。2014年印尼地热发电装机容量居世界第三。目前地热发电量占印尼全国总用量的3%,印尼的地热储量约为29000MW,占全球总量的40%。肯尼亚地热发电开发以惊人的速度向前推进,2014年装机容量达到590MW,肯尼亚的地热发电量占总用电量的49%。地热发电仍以普通型干蒸汽方式与闪蒸方式为主。最近10年利用中-低温地热能的双工质方式发电发展较快。美国不少地热发电企业采用双工质发电方式。近10年来,美国科学家倡导研发了增强型地热系统技术。美国第一个商业增强型地热系统（EGS）项目已成功并网供电。据估计,EGS将使美国100~500GW的潜在地热资源获得利用。

可控源音频大地电磁测深法在中低温对流型地热田勘查中的应用

中低温对流型地热资源广泛分布于我国东部沿海地区,是我国主要的地热资源类型。为了进一步开发中低温对流型地热资源,通常需要对其进行地球物理勘查,可控源音频大地电磁测深是目前地热资源勘查的主要手段。本次研究采用可控源音频大地电磁测深法对岫岩沟汤温泉、凤城东沟温泉和海城西荒地地热田进行勘察,结果表明,可控源音频大地电磁测深结果能够形象地描绘出该类地热田深部和浅部热储空间展布及与之相关的热循环系统的分布情况,可为进一步的地热资源开发提供可靠依据。

冀东北地区中低温对流型地热系统的氟指示意义研究

为查明冀东北地区中低温对流型地热系统中氟的富集过程,通过对地热流体水化学特征和同位素数据的分析,研究地热流体中氟的分布特征、富集规律、水化学过程及影响因素。结果表明:研究区地热流体F^-含量为1.36~23.83 mg/L,呈现北高南低的趋势;在HCO3^-—Na^+和SO4^2-·HCO3^-—Na^+等Na型水中富集程度高于HCO3^-—Ca^2+和HCO3^-—Ca^2+·Mg^2+等Ca型水;碱性环境、温度和循环深度是影响氟离子富集的主要因素;水岩作用、含氟矿物溶解及阳离子交换作用,是控制高氟地热水水化学特征的主要地球化学过程。氟浓度异常可为寻找地热资源提供基础参考线索,为地热资源的科学合理利用提供科学依据。

长白山仙人桥温泉断裂岩溶复合型地热成因模式

长白山仙人桥温泉是我国著名的矿泉水疗养旅游胜地,阐明其成因模式对于温泉区的进一步开发和热水资源的可持续利用具有一定的指导意义。笔者采用地质学、水文地质学和地球物理学结合的方法对其进行了系统研究。结果表明,该区属中低温对流型地热系统,地热成因模式为断裂岩溶复合型。热储层主要为古生界寒武系和奥陶系灰岩,灰岩本身的孔渗条件较差,但后期发育的构造裂缝和溶蚀裂缝却极大地改善了热储层的储集性能;盖层主要为中生界侏罗系安山岩和安山质火山碎屑岩,封闭性较好。长白山一带的大气降水沿侧向断裂和溶蚀裂缝渗入热储层中成为地下水;然后经正常大地热流加热成为地热水,热储温度为89~118℃,循环深度为2 853~3 820m;最终地热水在区内NE向与NW向断裂交汇处富集并沿导水断裂上涌形成温泉。因此,该区断裂交汇和岩溶发育的部位是地热勘探的有利部位。该结论为该区类似地热资源的勘探提供了理论依据。

中低温对流型地热系统及其研究方法简介

介绍了中低温对流型地热系统的本质特点及其经典模式，在此基础上介绍了研究该地热系统的地质。