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。

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。

“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。

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。

山西省地热资源规律及其地质背景研究

中国大陆蕴藏丰富的地热资源,山西省局部地热异常特征明显。通过收集山西省典型地热区域流体数据,选取典型钻孔分析,探讨并总结山西省地热资源赋存规律和成因机制,为后期地热资源勘探及开发利用提供重要参考依据。通过分析研究结果得出以下几点认识:山西省水热型地热储层水温分布在28~78℃,北部以太古代花岗片麻岩为主,中部以古生代灰岩为主,南部以古生代碳酸盐岩为主;北部热源主要来自花岗岩中放射性元素衰变产生热量,中部和南部热源受地幔上隆及岩浆活动影响;省内深大断裂构成地下热水运移通道,热传导性较好;第四纪和第三纪松散层为省内地热良好的保温盖层,岩性以粘土、砂质粘土及砂层为主。结合前人水文地球化学研究成果,认为山西省地热水pH值呈弱碱性,其中Sr、Li、SiO_(2)与Cl大体上存在正相关关系,大部分地热水氚含量小于1TU,水源主要为大气降水补给,部分地热田出现δ^(18)O漂移,氧同位素交换作用显著。

深部含水层储热系统的数值模拟研究

深部含水层储热系统,是一种以深部含水层介质为载体的“地热+”多能互补储/供能系统。该系统可将各种形式的能量储存于地下并按需求取出加以利用,能够弥补能源供需的时空分布的不平衡,是综合利用多种可再生能源,实现节能减排的有效途径。深部含水层储热是一种水热型地热资源开发利用的新方式。传统的水热型地热资源开采,受限于地热尾水回灌导致的热突破,热田寿命有限。而利用深部含水层储能,不但可以增强热储能力,而且能够延长热田寿命。本研究通过数值模拟研究表明,与传统的水热型地热系统相比,通过采取深部含水层储热技术,在相同开采流量下,可以提升单井供热能力20%。其储热效率可以达到60%~90%,能够保证更高的地热能提取率;同时,与传统水热型地热井寿命受限于热突破时间的情况不同,深部含水层储热系统可以延长地热井寿命,实现可持续开采。通过参数敏感性分析的方法进一步评估了不同参数对深部含水层储热性能的影响。通过参数研究发现,储层渗透率和储热温度等是影响储热能力和效率的关键参数。本研究为后续开展深部含水层储热系统工程的设计与优化提供科学参考。

基于层次分析法的地热资源评价体系研究——以河北省曹妃甸地区中深层水热型砂岩储层为例

为定量评价目标区域中深层水热型地热资源品质,以沉积盆地内中深层水热型地热资源为研究对象,以地热资源品质评价为主要内容,深入分析地热地质条件、地热资源量和地热流体质量3个部分。选择对地热资源影响较大的16项指标,使用层次分析法对每项指标进行权重赋值,将中深层水热型地热资源划分为三级7类。Ⅰ级区域为资源优势区,可进行高效开发;Ⅱ级区域为资源富集区,满足工业开发要求;Ⅲ级区域为资源不富集区,最终形成一套可量化评价的资源评价体系,为地热资源是否可进行利用提供数据分析结论。通过河北省唐山市曹妃甸区地热供暖项目的实际应用效果作为案例,验证了评价体系的针对性、实用性。

潜山油藏开发后期驱油、储气及地热利用协同联动探索

针对潜山油藏开发后期剩余油潜力不明、注气提高采收率难度大、采出高温水处理难、地热资源未有效利用等问题,开展理论与技术探索,根据油藏型地下储气库驱油储气地热协同联动一体化建设实践,取得以下成果及认识:(1)潜山油藏具有得天独厚的建库优势;(2)通过调控注气速度控制油气界面缓慢推进,保持油水界面稳定,有望实现潜山油藏大幅提高采收率与调峰供气一体化;(3)结合油田现有规划,将地热井、换热站、油田管线进行区域整合,建立了潜山油藏注气开采—余热利用—回注闭环模式,实现多套地热资源和油田集输余热综合利用;(4)开展驱油储气地热协同联动一体化建设试验,取得良好效果,预测提高采收率20%以上。潜山地热开发利用推广以来,已在冀中地区建成205×10^(4)m^(2)/a供暖能力,利用地热能折合标准煤5.11×10^(4)t,减排CO_(2)达14.15×10^(4)t,提高了清洁能源综合利用能力,缓解了供暖压力。

基于热储法的卜南堡地热田地热资源评价及利用方向研究

卜南堡地热田内地热资源丰富,但区内缺少对地热资源量的科学性评价,导致区内地热资源开发利用程度较低。通过分析区内地热地质条件,初步圈定了资源量范围,并利用热储法对雾迷山组热储层的地热资源量、可开采量进行了计算。卜南堡地热田地热资源量为8.422×10^(17)J,折合标准煤2.874×10^(7)t,地热水储存量为374.300×10^(6)m^(3);100 a内可开采地热资源量为4.211×10^(16)J,折合标准煤1.437×10^(6)t,地热水可开采量为281.716×10^(6)m^(3),属于中型低温热田。区内地热水不能作为生活饮用水、农田灌溉水和渔业用水,适宜作为理疗用水、供暖和天然矿泉水使用。

永城市寒武奥陶系地热资源赋存特征

地热资源是一种可以再生的绿色能源,其凭借储量大、分布广、低碳环保、利用价值大等优势,近年来受到人们的广泛关注。当前,地热资源的开发利用是全球可再生能源发展的优先方向之一。永城市位于河南省最东部,受区域构造影响,地热资源丰富,尤其是寒武奥陶系地层。本文以永城市为例,结合区域地质背景,分析地热地质特征,采用热储法计算地热资源储量,从而明确寒武奥陶系地热资源赋存特征,推进地热资源可持续开发利用。

沂沭断裂带地热资源特征及成因分析——以山东省临沂城区地热为例

临沂城区位于沂沭断裂带西侧,沂沭断裂带是一条巨型新华夏系断裂构造带。临沂城区赋存着丰富的地热资源,通过对研究区地球物理勘探、地温测量、水质分析等资料的研究,分析了研究区地热地质特征,论述了地热资源成因。临沂城区东北部热储类型为基岩构造裂隙带状热储,地热水类型为基岩构造裂隙水,补给来源为大气降水,沂沭断裂带及其次一级断裂为导水、导热构造,浅部地下水经过深循环后被加温形成地热资源。地热水主要为溶滤型的陆相沉积水,水化学类型为Cl-Na·Ca型,地热水中常规组分随热储层深度的增加而增大。选择钾镁地球化学温标和无蒸汽损失的石英温标计算热储温度在78~104℃,为中低温热储,为断裂控制的深循环对流型地热田模式。

华晨宝马新世代工厂零碳供热方案探析

针对华晨宝马铁西新工厂周边能源资源整合进行分析,从项目建设地周边可利用资源分布情况,到能源分类禀赋及热负荷分配,再结合宝马需求情况,基于实际情况,探讨了解决工厂零碳供热的可行性。

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。

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 。

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。

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。

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。

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。