中国油田地热开发利用现状与发展方向

基于中国地热发展现状、地热资源赋存和分布特点、不同地热开发方式对比,分析了油田地热资源开发利用潜力,并探讨了中国地热产业,尤其是油田地热未来的发展方向。研究结果表明:(1)中国的地热资源较为丰富,以中低温地热资源为主。浅层地热资源分布全国;中低温地热资源分布于沉积盆地、东南沿海和隆起山区,在不同深度形成了大面积分布的含地热水的热储层,为水热型地热资源;高温地热资源集中分布在西藏南部、四川西部、云南西部和台湾地区。中国浅层地热能资源(浅于200 m)年可开采量折合7×10^(8)t标准煤。(2)由于浅层地热能开发利用的环境与效率问题、深井直接换热的效率问题,以及干热岩开发利用的技术瓶颈问题,中深层水热型地热资源将是当今中国地热资源开发利用最主要和最现实的领域。(3)油田地热开发中形成了地热资源勘查与评价、砂岩地层回灌、废弃井改造为地热井、高温钻完井等一批关键技术,均在大型地热开发项目中得到成功应用。油田拥有丰富的采出水资源,可以直接利用,大量的废弃井或低效油井可以通过工艺改造为地热井进行地热资源开发,从而降低地热开发成本,提高地热项目的经济性。(4)油田地热除用于油田生产用能替代和清洁供暖外,中低温地热发电、氦气等伴生资源的开发、废弃油气藏储热和CO_(2)封存等领域的发展潜力巨大,地热综合开发利用是油田地热未来发展的主要方向。

渤海湾盆地南堡凹陷X平台馆陶组热储潜力评价

伴随能源结构调整及“双碳”目标的推进,地热资源的勘探开发逐渐成为热点。通过地质资料整理、地温梯度计算、热储厚度解释、水质分析及采灌数值模拟等方法,探讨了渤海湾盆地南堡凹陷X平台馆陶组地热地质条件,明确了地热资源潜力。研究表明,研究区馆陶组热储岩性以砂岩为主,砂地比介于36.5%~54.9%;层顶界埋深在2 160~2 340 m,底界埋深在2 880~2 996 m,热储层有效厚度在223.4~349.6 m;热储层孔隙度介于11.4%~39.0%,渗透率平均为348.8×10^(-3)μm^(2);地层温度介于80.8~95.6℃。热储资源量为10.683×10^(18) J,折合标准煤约3.65亿t;在流量为120 m^(3)/h的采灌平衡条件下,得出地热水开采稳产30年的采灌井合理间距为400 m。研究结果为中国含油气盆地的中深层水热型地热资源勘探开采提供了有效借鉴。

“风光热储”多能协同的智慧油气田发展研究

在“双碳”目标、新型能源体系建设的背景下,化石能源与风能、太阳能、地热能等新能源的融合发展与智慧调控成为未来能源体系发展的新模式;油气行业正在开展数字化、智能化转型,发展智慧油气田将降低勘探开发成本、增加社会和经济效益。本文阐述了多能协同的智慧油气田理念与内涵,新型智慧油气田对油气增储上产,油气行业绿色、低碳、智能化转型的关键推动作用;递次梳理了“风光热储”多能协同系统、油气田与“风光热储”多能协同系统融合、智慧油气田等的发展现状,凝练了我国智慧油气田发展面临的挑战和关键问题;总结了未来“风光热储”多能协同的智慧油气田场景:智慧油气田绿电利用、废弃稠油热采油藏的新地热系统、基于风/光发电微网的抽油井群生产运行优化、天然气就地转化与油田伴生气发电利用、高效低碳油气生产综合能源管控系统、电/热/氢储能智能协同优化。“风光热储”多能协同的智慧油气田建设的核心产出是低碳油气田及超级能源盆地,需在保障油气产量的前提下,围绕“补充基础短板-增加技术优势-强化应用能力-实现自主可控”发展主线,突破关键核心技术,形成实用发展方案。

郑州市地热资源类型分布及资源量

地热资源的利用对于郑州市的生态环境保护具有积极现实的意义,但郑州市地热资源整体分布规律和资源量尚不清楚。通过对大量地质成果资料的搜集梳理分析,对郑州市地热资源类型、分布及其资源量进行了系统的研究,全面阐明了郑州市地热系统类型,系统刻画了郑州市热储平面展布特征,详细划分了郑州市地热分区,最后分区评价计算了郑州市地热资源量。成果表明:(1)郑州市划分为构造隆起断裂对流型地热系统(嵩箕台隆地热区)、构造沉陷层状热储传导型地热系统(洛阳-开封台凹地热区)两大分区;(2)洛阳-开封台凹地热区新近系热储层地热产流能力一般为中等-强。嵩箕台隆地热区以碳酸盐岩裂隙带热储为主,地热产流能力为强;(3)洛阳-开封台凹地热区地热储存热能量2.71×10^(20)J。三李、新郑矿区地热田计算深度500 m,储存热能量分别为1.91×10^(17)J和2.04×10^(18)J。

华北地区基岩热储回灌段地温场变化特征及热源分析

选取华北平原区典型基岩地热田—献县地热田作为研究对象,对基岩热储回灌井进行了垂向温度场监测,论述了供暖季后回灌井地温场的变化特征,并根据获取的地热地质数据对基岩热储回灌段温度恢复的热源进行了综合分析。研究结论表明:供暖季内持续的低温回灌会造成回灌井内回灌段热储温度大幅降低,并且在非供暖季内热储温度恢复速率缓慢;献县地区供暖季后基岩热储温度恢复的主要热量是热储层外围同层相对高温的地层传导以及同层相对高温地热流体流动所带来的热量;华北基岩热储集中开发区更应该合理布设开采井与回灌井,以增加热储有效使用寿命。

广东省沉积盆地型地热资源分布及其特征研究

广东省地热资源类型按其分布地貌结构特征及热传递主要方式划分为隆起山地型与沉积盆地型两种。隆起山地型地热资源现状显示广泛而分散,局部集中,沉积盆地型地热资源多分布于沿海地带。通过对广东省沉积盆地型地热资源分布现状、热储埋藏条件及水文地质特征进行阐述及分析,查明沉积盆地型地热资源在广东的分布及特征。研究结果表明:广东沉积盆地型地热资源主要分布于湛江市雷州半岛沉积盆地型地热田、茂名市茂名沉积盆地型地热田、汕头市澄海沉积盆地型地热田、潮州浮洋沉积盆地型地热田及潮州东凤沉积盆地型地热田5处地方,地热流体温度多为35.0℃~50.0℃,属低温地热资源,且均为孔隙型层状热储。沉积盆地型地热资源以热传导为主要传热方式,同时也存在热的对流传递。研究结论为了解广东省地热资源情况提供基础认识,也为研究盆地型地热资源热储成因及传热机制提供方向。

“双碳”目标下基于热储法的赤城断陷盆地地热资源评价

河北省地热资源较丰富,开发利用历史悠久,断陷盆地地热资源具有量大、质优的特点,具备大规模开发利用价值。本文通过热储法对冀西北赤城断陷盆地进行进行系统评价,结果表明赤城断陷盆地地热资源量达662.85×10^(16)J,地热水储量达34.43×10^(8)m^(3),估算100年的地热流体可开采量为1.72×10^(8)m_(3)。年可采热水资源热量272×10^(6)MJ,折合热能10.08MW,计算折合标煤9280.87t/a,减排二氧化碳22144.15t/a,具有显著的经济环境效益,对实现“双碳”目标具有重要作用。

“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。

雄安新区高阳低凸起区雾迷山组热储特征与高产能地热井参数研究

雄安新区范围内高阳低凸起地热资源条件优越,以往对高阳低凸起勘查开发利用较少。目前利用热储主要为浅部馆陶组砂岩,对于雄安新区规划建设迫切需要探测高阳低凸起深部热储,寻找高品质地热资源。本文以位于高阳地热田中北部的D35孔为依托,通过抽水试验、水样测试分析,研究雾迷山组热储岩溶热储的热储特征、主要参数等。主要结论为:①D35孔蓟县系雾迷山组裂隙岩溶热储,岩性主要为白云岩、泥质白云岩。裂隙(水层)总厚度43m,占地层总厚度的19.68%(裂隙率),孔隙度平均值为3.93%,渗透率平均值为3.16×10-3μm2;②D35孔在3600~3850 m深度共发育10个岩溶裂隙带,岩溶裂隙总厚度250 m,D35孔孔口水温106.6℃,孔底最高温度116℃;③D35孔抽水试验曲线具有水-汽二相混合特征,完井抽水流量170 m3/h,单井供暖潜力达38.5万m2,为目前发现的雄安新区范围内产能最大地热井。

深部水文地质研究的机遇与挑战

经济社会快速发展需要更多的能源与资源保障,地球深部资源与能源极其丰富。“向地球深部进军”是经济社会发展需要与资源勘查开发技术、经济效益成本承受能力相匹配的必然发展趋势。随着“碳达峰、碳中和”战略目标的提出,绿色低碳高质量发展成为时代发展的主旋律。为满足能源、资源保障和生态环境保护等重大需求,加大清洁能源勘探开发力度、提高碳封存能力、强化地质储能研究等显得尤为重要。深部水文地质作用与此息息相关,亟待重视和加强研究。本文采用文献分析法,通过学科发展历程与热点焦点问题的综合对比研究,对深部地下水分布与循环理论研究、深部地下水地质作用下地热与锂资源成藏、深部地热-干热岩与页岩气等清洁能源开发、深部咸水层CO;地质封存、地质储能等方面涉及的深部水文地质研究现状和未来趋势进行了分析总结,认为深部水文地质在高温高压条件下地下水循环动力机制、物质能量转换过程、水岩相互作用、成热成藏机理和勘查监测技术精准度等方面尚需深入系统的研究,而储层非均质性刻画、热源机制、深部资源能源可持续开发技术、人工干预下深部资源环境演变特征、水力压裂诱发地震以及断层对流体触发的敏感性和触发过程演变等是未来应给予重点关注的关键性问题。

基于热储法的鲁西平原地热资源评价

鲁西平原地处山东省的西南部,热储层主要有新近系馆陶组、明化镇组,古近系东营组和奥陶系。通过野外勘察和室内分析结果,选取合理的计算参数,利用热储法等对鲁西平原地热资源进行了评价。结果表明鲁西平原地区地热资源量达1.735 5×1021J,折合标准煤5.923 3×1010t;可利用地热资源量达3.252×1020J,折合标准煤1.110×1010t;热储层百年地热水储存量为4.229×1011 m3,地热水允许开发量为4.229×1011 m3。

西安地区地下热水资源开发利用现状及展望

西安地区地下热水资源早期在地下 70 0～1 1 0 0m段开采 ,目前主要在 1 1 0 0～ 1 70 0m段开采 ,正在向地下 1 70 0～ 2 3 0 0m(或更深 )段开采。开采的地下热水主要用于洗浴、采暖、疗养、游泳、养殖、种植及精密仪器加工等。目前存在的主要问题是 :管理和保护工作落后 ,存在可能的地面沉降和地面裂缝问题 ,以及地下热水开发利用中潜在的环境污染问题。为提高西安地区地热资源开发利用水平 ,建议加强地下热水的动态监测和研究工作 ,合理开采 ,充分利用 。

废弃矿井地下空间反季节循环储能研究

随着我国“碳达峰,碳中和”目标的提出,煤炭在一次能源消费结构中的比例逐步下降,关停矿井数量逐年增多。直接关闭或废弃矿井不仅造成巨大的资源浪费,还极有可能诱发一系列的安全、环境等问题,需要因地制宜的提出符合我国废弃矿井现状的剩余资源开发利用模式。基于此,系统梳理了国内外废弃矿井开发再利用现状,着重讨论了废弃矿井地下空间储能的利用模式,针对性的提出了废弃矿井反季节循环储能工艺系统,该系统充分考虑了废弃矿井地下空间资源、地热资源、水资源和地上可再生资源,通过在沉陷区布置太阳能和风能发电设备,为周边用户和整个系统提供电能,以井下恒温岩土体中的巷道群和采空区为储能空间,以矿井水为储能介质,通过太阳能集热和地热能资源为周边用户供热/制冷,在无需供热/制冷的季节将热能储存至矿井地下,实现反季节循环储能。阐述了废弃矿井地下反季节循环储能亟需突破的3个关键技术:多尺度空间热储评估方法、废弃矿井反季节循环储能井上井下整体优化设计方法以及反季节循环储能多源耦合的运行模式。最后,以京西王平村废弃矿井为例研究了该系统的节能减排效益,结果表明:与传统化石燃料相比,应用反季节循环储能系统供热制冷,每年可减排二氧化碳约2781.1 t。若加入太阳能、风能集热发电系统,节能减排效果将更加明显。应高度重视废弃矿井资源开发利用,加大废弃矿井资源开发利用科学问题的研究力度。相关部门和矿山企业应积极稳步推进废弃矿井绿色低碳开发利用,提高可再生清洁能源利用比例,实施碳排放总量和强度“双控”,为国家“双碳”目标的实现提供助力。

安徽长江经济带地热资源赋存特征及潜力评价

【研究目的】安徽长江经济带地热资源储量丰富,未来开发利用前景好,对该区域进行地热资源评价可为安徽省能源结构优化及地热资源可持续开发利用提供科学依据。【研究方法】在分析研究区地质构造、地层岩性、地热流体水化学类型等地质与水文地质条件的基础上,揭示了安徽长江经济带地热资源概况及分布特征,探讨了隆起山地对流型和沉积盆地传导型地热资源的赋存特征,并对其储量及开发利用潜力进行评价。【研究结果】安徽长江经济带地热资源热储主要赋存在巢湖—和县基岩隆起区、大别山隆起区、沿江基岩隆起区、江南隆起等隆起山地及定远断陷盆地、肥东断陷盆地、霍山—九井盆地、庐枞断陷盆地、安庆断陷盆地、宣城断陷盆地等沉积盆地。前者隆起区热储类型为带状,岩性以断裂破碎带中花岗岩为主,后者断陷盆地热储类型为层状及层状兼带状,岩性以砂岩和碳酸盐岩为主。带内热储主要为偏硅酸·氟热矿水,隆起山地型地热流体水化学类型主要为SO_(4)、HCO_(3)型水,沉积盆地型地热流体水化学类型主要为HCO_(3)型水。通过潜力评价可知,隆起山地型地热资源潜力较小,且处于开发利用状态的地热田基本处于超采状态;沉积盆地型地热资源潜力相对较大,其中潜力大、中和小的盆地分别有4处、6处和10处。【结论】安徽长江经济带区域内地热资源潜力分布不均,地热资源需要分区规划利用,并且需要考虑高氟、高矿化度热矿水利用造成的地表水环境污染。

河南省地热资源综合评价

河南省地热资源类型按照所处的大地构造环境分为沉积盆地型和隆起山地型。计算结果表明,沉积盆地区4000 m以浅储存的地热水总量为82063.23×10^8 m^3,储存热能总量为7734086.01×10^12 kJ。不考虑回灌时,全省沉积盆地型地热可采流体量为92223.93×10^4 m^3/a,可利用热能量196.6×10^12 kJ/a;考虑回灌时,全省沉积盆地型地热流体可开采量5931841.92×10^4 m^3/a,可利用热能量为13003.47×10^12 kJ/a。统计分析显示,按地热流体可采量为92223.93×10^4 m^3/a、地热流体可开采热量196.46×10^12 kJ/a计算,即使按50%利用,其经济效益也是十分可观的。另外,地热开发可带动第三产业经济的发展,产生的间接经济效益更加巨大。

浅层岩土蓄能加浅层地温能才是地源热泵可持续利用的低温热源

当前对地源热泵低温热源的认识存在分歧,并有将浅层地能资源化的趋势。通过对土壤源热泵低温热源认识过程的回顾,结合我国地源热泵发展的实际情况,提出了浅层岩土蓄能加浅层地温能才是地源热泵可持续利用低温热源的观点。认为应基于浅层岩土层储能的思路去研究和发展地源热泵。根据冬季供热的需要和当地的地质构造决定夏季的蓄热量,并采用先进技术保证热能蓄存。

滨海新区地热资源潜力分析及开发利用对策

随着滨海新区战略地位的提高,地热地质工作正面临新的机遇和挑战。该区蕴藏着丰富的地热资源,据估算,滨海新区4000m以内的地热资源储量为2.7×1017kJ,可开采量按100年计相当于15万吨标准煤。文章据已有成果和地热开发利用现状,对本区各热储层尤其是尚处于地热勘查空白的东营组地热资源潜力进行了初步分析,并进行了相应的开采潜力强、中、弱分区,提出初步的地热资源开发利用对策。

西安与咸阳孔隙型热储尾水回灌堵塞机理对比

在分析西安与咸阳两市地质条件、热储环境特征和水化学类型的差异的基础上,采用水文地球化学理论模拟、室内堵塞模拟试验及现场回灌试验多种方法耦合的方法,对西安、咸阳孔隙型热储尾水回灌堵塞机理进行对比研究。动态岩心驱替试验结果表明,在同一温度下,西安回灌模拟试验各个堵塞率均大于咸阳回灌一号井堵塞率。两地化学、微生物堵塞对比显示,西安回灌井水体含铁量高,在回灌过程中产生大量铁细菌及铁类矿物黏泥,而咸阳回灌井水体铁类矿物影响微乎其微。研究表明,在开放环境下,地下水中Fe2+与空气中的O发生氧化反应生成Fe2O3和Fe(OH)3等矿物沉淀,这些胶状沉淀物进入地层后造成了堵塞。试验表明,西安三桥回灌井回灌地层适宜性不及咸阳回灌一号井;且西安三桥回灌井开放式回灌方式加重了化学、微生物堵塞。

喜马拉雅东构造结地热资源赋存特征与开发利用潜力

喜马拉雅东构造结地热资源丰富,未来开发利用前景较好,对西藏地区的高质量发展、助力实现国家“双碳”目标具有重要意义。本文通过对喜马拉雅东构造结典型温泉开展野外调查、水化学同位素分析、地温温标与硅-焓模型计算等方法,分析了地下热水水文地球化学与地热资源赋存特征,评价了地热资源储量与开发利用潜力。研究结果表明,喜马拉雅东构造结地热资源分布受活动断裂控制,地下热水主要赋存于雅鲁藏布江缝合带、通麦-通灯断裂、嘉黎-察隅活动断裂带三个水热活动区,地热资源丰富。区内地下热水具有高温度、高TDS、高偏硅酸和偏硼酸含量等典型特征,符合理疗矿泉水认定标准,可作为理疗矿泉水开发应用。区内地下热水为大气降水起源,补给高程为4309~4988 m,循环深度为1403~7202 m,热储温度为65.5~303.2℃,受热对流影响,沿构造薄弱部位向上径流,接受72%~96%比例的冷水混合,于地表形成不同类型地热显示。区内地热能资源总量为173.42×10^(18)J,可采地热能资源量为26.013×10^(18)J;地热水资源总储量为2.191×10^(10)m^(3),可采地热水资源量为3.286×109m^(3),现状开采系数仅0.86%~27.84%,极具开采潜力。地热资源的梯级利用和集成应用措施与技术是该地区未来重点研究的方向。

太原市亲贤地垒区地下热水成因及地热资源评价

为了科学合理开发利用地热资源,在分析太原市亲贤地垒区地热田形成背景的基础上建立了地热田地质模型,分析了热水补给来源和运移机制,并对地热资源进行了评价。结果表明,太原市亲贤地热田地热水来源于大气降水补给,属滞流型无氚老水;亲贤地垒区热田具备了良好的盖层、热储、热源和水循环通道等地质条件,热水是经深循环(受深部热源加热)而形成的;热水开采量不能超过3 600m3/d,热水储存资源量为9.76×108 m3,可实现开采的地热能折合标准煤约1 500×104t。