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小江断裂带南段典型地热泉群水文地球化学特征及形成机制研究 被引量：1
1
作者 肖勇 张雨晴 +4 位作者 杨文春 朱文祥 施文超 王杰 杨洪杰 《地球学报》 北大核心 2026年第1期65-77,共13页
大型断裂与岩溶复合区域水热活动机制复杂,厘清地热水成因是实现其地热资源科学合理开发利用的关键。本文以小江断裂南段热水塘地热泉群为研究对象,通过系统采集区域冷、热水样,综合运用水文地球化学、环境同位素及地质水文地质分析手段... 大型断裂与岩溶复合区域水热活动机制复杂,厘清地热水成因是实现其地热资源科学合理开发利用的关键。本文以小江断裂南段热水塘地热泉群为研究对象,通过系统采集区域冷、热水样,综合运用水文地球化学、环境同位素及地质水文地质分析手段,探究断裂带与岩溶发育对地热水形成、出露过程的控制作用。研究发现,热水塘地热泉水出露温度48.2~50.6℃,pH值6.6~7.0,TDS值784~851 mg/L,其水化学特征显著区别于抚仙湖临岸湖水与区域冷泉水。地热系统补给水源为抚仙湖湖盆东南火特村南部山区(高程2531~2716 m)大气降水;补给水沿断裂与岩溶通道下渗至2145~2447 m深处,热储层温度为179~201℃,地下滞留时间长达24~28 ka;地热水与围岩发生了充分水岩作用,但其在径流至排泄区浅表时遭遇岩溶通道控制的大量浅循环冷水混入(冷水混入比例86%~89%),改变了其水化学组成并破坏了水化学平衡状态,最终在抚仙湖湖岸出露形成富集SiO2(40.5~43.1 mg/L)、砷(0.05~0.06 mg/L)、氟(1.50~1.68 mg/L)等特征组分的中性至弱碱性低温地热泉水。 展开更多
关键词 水热型地热 地热水 成因模式 出露机制 岩溶 抚仙湖
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准噶尔盆地西部隆起现今地温场分布及地热资源评价
2
作者 芦慧 汪飞 +6 位作者 张译丹 汪俊伟 张金龙 陈磊 肖贝 杨皝 李臣 《新疆石油地质》 北大核心 2026年第1期92-102,共11页
地热资源作为清洁稳定的非碳基能源,对中国实现“双碳”目标具有重要意义,准噶尔盆地的地热研究较为薄弱。以准噶尔盆地西部隆起为研究区,开展现今地温场分布与地热资源评价,利用11口井的高质量连续测温数据,分析了地温梯度与大地热流... 地热资源作为清洁稳定的非碳基能源,对中国实现“双碳”目标具有重要意义,准噶尔盆地的地热研究较为薄弱。以准噶尔盆地西部隆起为研究区,开展现今地温场分布与地热资源评价,利用11口井的高质量连续测温数据,分析了地温梯度与大地热流分布特征,并利用一维稳态热传导方程,揭示了5 000 m以浅地层温度的平面分布规律,在此基础上,评价了石炭系及以上7套热储的地热资源量。结果表明:西部隆起平均地温梯度为(21.3±3.0)℃/km,平均大地热流为(43.9±6.9)mW/m^(2);中拐凸起为相对高热异常区,平均地温梯度为(23.3±2.8)℃/km,平均大地热流为(47.9±5.8)mW/m^(2);西部隆起埋深4 000 m处地层温度为78.0~122.9℃,中拐凸起平均地层温度为100.7℃,显示了良好的地热资源潜力;西部隆起地热资源量为411.24 EJ,二叠系地热资源量最大为132.61 EJ,石炭系次之,为121.52 EJ;白垩系流体资源量最高,为19.58 EJ。研究结果可为西部隆起地热开发利用提供关键参数,也可为准噶尔盆地其他区域地热评价提供参考。 展开更多
关键词 准噶尔盆地 西部隆起 现今地温场 大地热流 热导率 地热资源
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干热岩闭环地热系统井壁稳定及热能提取方法
3
作者 陈晨 李宏达 +4 位作者 姜升 许振华 侯星澜 张山岭 钟秀平 《吉林大学学报(地球科学版)》 北大核心 2026年第1期327-341,共15页
为应对增强型地热系统在压裂刺激、诱发地震及地层渗流不确定性等方面的技术挑战,本研究探索了一种更具环境友好性和运行稳定性的替代开发路径——闭环地热系统(CLGS)。通过对比分析,明确了CLGS的技术优势。首先系统梳理了CLGS在长周期... 为应对增强型地热系统在压裂刺激、诱发地震及地层渗流不确定性等方面的技术挑战,本研究探索了一种更具环境友好性和运行稳定性的替代开发路径——闭环地热系统(CLGS)。通过对比分析,明确了CLGS的技术优势。首先系统梳理了CLGS在长周期运行条件下的力学稳定性与高效采热模式研究进展,重点分析了不同注采参数对采热性能的影响,并对多种采热模式的热能提取效率进行了综合评估;进而探讨了井壁在热-流-固耦合作用下的稳定性影响机制。结果表明,对于CLGS:螺旋形井筒结构可显著提升长期换热能力,在50 a周期内平均每延米换热量提高23.73%;间歇采热模式能够显著提升热交换效率,平均产热率提高3.95 kW,累计发热量增加34.6%;此外,注入速率被证实对采热周期演化及井壁应力扰动过程具有关键调控作用。 展开更多
关键词 干热岩 井壁稳定 热能提取方法 增强型地热系统 闭环地热系统
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基于集成学习Stacking算法的南极热流预测模型
4
作者 蔡轶珩 张晓晴 +3 位作者 稂时楠 崔祥斌 何彦良 张恒 《大地测量与地球动力学》 北大核心 2026年第1期55-62,85,共9页
大地热流(heat flow,HF)是指地球内部传递至地表的热能,它能够揭示地球深部的各种作用过程及能量平衡信息。在南极洲地区,掌握热流情况对于模拟冰盖动态变化具有极其重要的意义。本研究运用机器学习中的Stacking堆叠算法,构建一个南极... 大地热流(heat flow,HF)是指地球内部传递至地表的热能,它能够揭示地球深部的各种作用过程及能量平衡信息。在南极洲地区,掌握热流情况对于模拟冰盖动态变化具有极其重要的意义。本研究运用机器学习中的Stacking堆叠算法,构建一个南极洲热流预测模型。该模型整合13种与热流相关的地质及地球物理特征的观测输入数据,并集成GBDT、XGBoost、RF、LightGBM、ET和MLP等6种常用于解决回归预测问题的机器学习算法,对热流的分布特征进行预测。实验结果表明,采用Stacking模型的预测精度优于多种基准模型。通过该模型得到的新的南极热流分布预测图,与其他传统方法所绘制的大规模估计热流分布图相比,更加契合南极洲热流的实际分布情况,展现出更为卓越的性能。 展开更多
关键词 集成学习 Stacking算法 大地热流 南极洲
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法向应力下的裂隙岩体有效导热系数模型研究
5
作者 盛建龙 吴兵 +2 位作者 王楠 杨晓亮 杨一宏 《矿业研究与开发》 北大核心 2026年第1期150-158,共9页
深部隧道温度场及深部矿产资源开发均涉及岩体导热性能问题。针对法向应力下的裂隙岩体有效导热系数非线性变化规律,基于双弹簧Hooke模型与有效导热系数串并联理论,建立了法向应力作用下裂隙岩体有效导热系数理论模型,分析了模型参数对... 深部隧道温度场及深部矿产资源开发均涉及岩体导热性能问题。针对法向应力下的裂隙岩体有效导热系数非线性变化规律,基于双弹簧Hooke模型与有效导热系数串并联理论,建立了法向应力作用下裂隙岩体有效导热系数理论模型,分析了模型参数对应力作用下的裂隙岩体有效导热系数的影响,并通过尼格隧道温度场变化的数值模拟结果,验证了该模型工程应用的可靠性。结果表明:理论模型预测结果与试验数据吻合较好;低应力条件下,裂隙岩体有效导热系数主要受软体孔裂隙闭合影响,有效导热系数随应力增大呈非线性增大;高应力条件下,裂隙岩体有效导热系数主要受硬体孔裂隙闭合影响,有效导热系数随应力增加呈近似线性缓慢增大;裂隙面与热传递方向夹角越大,相同应力条件下的岩体有效导热系数越小,随应力变化的非线性程度越高。数值模拟结果与实测数据的对比表明,完整岩体导热系数偏大,与应力无关的有效导热系数模型得到的有效导热系数值偏小,而法向应力与导热系数耦合模型得到的结果更符合实际测量值。 展开更多
关键词 裂隙岩体 有效导热系数 双弹簧Hooke模型 应力 温度场 数值模拟
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群井采灌条件下地热田渗流传热特性及布井方案数值模拟研究
6
作者 汪新伟 向鹏飞 +7 位作者 周露明 赵志宏 刘健 王婷灏 贺洁 卢星辰 任小庆 马子宁 《石油科学通报》 2026年第1期276-287,共12页
在“双碳”目标下,地热能因其清洁高效、储量丰富和低碳环保的特点,成为能源转型的重要方向。针对群井采灌条件下地热田的渗流—传热演化特性及布井优化问题,本文以雄安高铁片区地热田为研究对象,基于COMSOL Multiphysics构建三维渗流... 在“双碳”目标下,地热能因其清洁高效、储量丰富和低碳环保的特点,成为能源转型的重要方向。针对群井采灌条件下地热田的渗流—传热演化特性及布井优化问题,本文以雄安高铁片区地热田为研究对象,基于COMSOL Multiphysics构建三维渗流—传热耦合数值模型,并结合现场生产井水温和水位监测数据进行参数校正。在此基础上,设计新增20口地热井(10采10灌),通过模拟线性布井、交错布井和三角形布井3种布井方案下的生产井水位、温度及动态可采地热资源量的变化,系统对比分析了不同方案对储层稳定性及换热效率的影响。结果表明:线性布井方案结构简单、便于实施,但热能动员范围有限,整体可采资源量最低,且边界生产井易形成局部水位降落漏斗;交错布井方案采灌分布更均匀,能够有效抑制局部超采,延缓冷水突破并维持较高的储层热稳定性,动态可采地热能演化最平稳;三角形布井方案在运行初期热能动员能力最强、可采资源量最高,但在高密度生产井区域冷水渗透风险增加,运行后期存在局部热衰减趋势。50年尺度上,交错布井与三角形布井的可采地热资源总量均较线性布井提高1%以上,其中交错布井在资源利用效率与系统稳定性之间取得最佳平衡,建议作为研究区地热田高效、可持续开发的优选布井模式。研究结果可为中深层水热型地热田群井采灌条件下的布井方案优化、开发效果评价及可持续运行提供理论参考。 展开更多
关键词 群井采灌 渗流传热 布井优化 动态可采地热能 数值模拟
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江西新泉—温汤断裂东段中低温地热流体水化学特征及成因机制 被引量：1
7
作者 王路瑶 刘凯 +5 位作者 万力 张垚垚 张寿川 贾伍慧 岳鑫蕊 卜高杨 《地球学报》 北大核心 2026年第1期49-64,共16页
江西新泉—温汤断裂带东段赋存丰富的中低温地热资源,但对地热流体成因机制的研究相对匮乏,制约了该区水热型地热资源的科学开发。本研究聚焦新泉—温汤断裂带东段地热流体,综合运用水文地球化学和多同位素(H-O-Sr-C)示踪技术,识别地热... 江西新泉—温汤断裂带东段赋存丰富的中低温地热资源,但对地热流体成因机制的研究相对匮乏,制约了该区水热型地热资源的科学开发。本研究聚焦新泉—温汤断裂带东段地热流体,综合运用水文地球化学和多同位素(H-O-Sr-C)示踪技术,识别地热水化学循环演化过程,阐释地热资源成因机制。结果表明,研究区地热水温度为23.1~40.5℃,呈弱碱性(pH:8.20~8.94),溶解性总固体(TDS)为135.0~225.2 mg/L,水化学类型为HCO_(3)-Na型。主要溶质摩尔比、Sr同位素及水文地球化学模拟表明,硅酸盐矿物溶解是控制地热水化学特征的主要地球化学过程,其次为阳离子交换作用。氢氧同位素特征与放射性^(14)C测年技术揭示地热水来源于约4 kaBP的古大气降水,补给区位于研究区西南侧海拔719~1104 m的武功山山区。通过集成多组分溶质地温计估算热储温度为74.2~115.5℃,循环深度1660.0~2881.9 m,浅层冷水的混合比例为71.1%~76.2%。地热水成因机制为:大气降水沿花岗岩风化裂隙下渗至深部热储,经地壳深部热源加热后,因密度差异在浮力驱动下沿深大断裂带快速上升,最终受地形切割作用于沟谷部位出露形成水热型地热资源。该成果不仅阐明了断裂带地热流体的运移-富集机制,也为区域地热资源勘探与可持续利用提供了理论支撑。 展开更多
关键词 地热能 水化学特征 同位素特征 水-岩相互作用 成因机制 新泉—温汤断裂
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新疆地热资源分布、成因及开发利用方向:第三次新疆综合科学考察地热科考成果综述
8
作者 孔彦龙 董远卓 +26 位作者 叶灿滔 程远志 乃尉华 庞忠和 马伟斌 张健 龚宇烈 李义曼 姜光政 王迎春 古丽波斯坦·吐逊江 田小明 李棱雪 师德扬 张程凯 田逸楠 李斌 陈锋 张磊 王珂 任亚倩 张伟尊 罗冠中 段佳斌 陈娅奎 张小雷 汪集暘 《地学前缘》 北大核心 2026年第1期283-295,共13页
基于“冷壳冷幔”的理论认识,新疆一直被认为是地热资源相对贫瘠的地区,其总体勘查和开发利用情况远落后于内地。第三次新疆综合科学考察课题“地热等清洁能源资源综合调查与评价”在收集整理全疆地热已有成果的基础上,重点开展野外补... 基于“冷壳冷幔”的理论认识,新疆一直被认为是地热资源相对贫瘠的地区,其总体勘查和开发利用情况远落后于内地。第三次新疆综合科学考察课题“地热等清洁能源资源综合调查与评价”在收集整理全疆地热已有成果的基础上,重点开展野外补充调查,新发现了地热点位11处,补充确定了地热资源赋存形式2种,估算新疆地热资源量折合超过18亿吨标准煤。调查结果显示,新疆地热资源主要分布于盆间隆起山地,与其主要人口分布保持高度一致,而较少的人口基数决定了新疆人均地热资源量较高,反而说明了其具有较大的开发利用潜力。新疆地热资源表现出“北疆禀赋差,南疆禀赋好”的分布格局:北疆天山、阿勒泰山地区广泛发育以断裂深循环成因的中低温水热型地热资源,而在南疆帕米尔高原,受印度欧亚板块碰撞的影响,形成了目前新疆唯一发现的高温地热资源。然而,新疆地热资源开发利用整体水平相对较低,开发利用方式单一,以洗浴保健和旅游疗养为主,且主要在经济发展较好、交通较方便的北疆,南疆地热开发利用程度较低。通过本次科学考察摸清了新疆地热资源分布与开发利用现状情况,结合新疆国土空间规划,围绕新疆“双碳”发展战略,课题组提出新疆地热能源资源开发利用路线建议:在南疆塔什库尔干塔吉克自治县等地区推动“地热发电+综合利用”发展,在北疆温泉县等地区大力推进“地热+”综合能源开发,在乌昌石城市群全面深化浅层、中深层岩土地热能利用。 展开更多
关键词 第三次新疆综合科学考察 能源转型 资源禀赋 地热开发 地热发电 地热供暖
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松辽盆地干热岩热储水力压裂参数敏感性分析
9
作者 张延军 孙铭浩 +1 位作者 于子望 刘玉龙 《郑州大学学报(工学版)》 北大核心 2026年第1期88-94,共7页
水力压裂是提取地热能的关键技术,通过提高储层岩石的渗透性来增加产热量。为此,以松辽盆地干热岩热储层为研究对象,基于ABAQUS软件建立水力压裂二维数值模型,结合正交试验法,对影响水力裂缝特性的参数进行了敏感性分析。结果表明:数值... 水力压裂是提取地热能的关键技术,通过提高储层岩石的渗透性来增加产热量。为此,以松辽盆地干热岩热储层为研究对象,基于ABAQUS软件建立水力压裂二维数值模型,结合正交试验法,对影响水力裂缝特性的参数进行了敏感性分析。结果表明:数值模拟结果相比室内试验结果的误差为2.6%,说明该模型用来研究水力压裂是准确可靠的;通过极差分析法对各参数进行敏感性分析可知,对裂缝宽度影响最大的因素是岩石弹性模量,压裂液排量的影响程度最小;对起裂压力影响最大的因素为水平应力差异系数,岩石弹性模量的影响程度最小。研究结果可以为松辽盆地干热岩储层水力压裂施工提供一定的指导。 展开更多
关键词 干热岩 水力压裂 数值模拟 敏感性分析 有限元
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济宁中部凹陷区奥陶系热储特征及成因
10
作者 孟甲 宋帅良 +4 位作者 常超鹏 史启朋 范建国 贾琛 张丰 《现代地质》 北大核心 2026年第1期76-86,共11页
鲁西南潜隆起区地热系统水文地质结构复杂,其岩溶水系统水力联系与成热机制亟待深入研究。本研究综合利用岩溶水位动态、水化学与同位素数据,对济宁中部凹陷奥陶系热储特征及其成因进行了系统分析。结果表明:济宁凹陷岩溶热水与东部兖... 鲁西南潜隆起区地热系统水文地质结构复杂,其岩溶水系统水力联系与成热机制亟待深入研究。本研究综合利用岩溶水位动态、水化学与同位素数据,对济宁中部凹陷奥陶系热储特征及其成因进行了系统分析。结果表明:济宁凹陷岩溶热水与东部兖州凸起岩溶冷水系统水力联系密切,动态特征一致,均受大气降水补给,地热水^(14)C校正年龄为5.37~18.02kaBP。岩溶冷水在深部运移过程中,水岩作用导致石膏大量溶解,使得SO_(4)^(2-)、Ca^(2+)、Mg^(2+)等离子富集,形成以SO_(4)-Ca·Mg型为主的地热水。综合水动力场、化学场与地温场,本研究构建了该凹陷区水热成因概念模型,提出其存在以大地热流面状传导为主,构造裂隙对流导热与侵入岩体优势导热为辅,并被巨厚盖层聚敛的“传导-对流”复合成热机制。研究成果对深化华北盆地东南缘岩溶热储形成理论及指导地热勘探开发具有重要意义。 展开更多
关键词 地热 奥陶系 岩溶热储 水化学 成因模式 济宁凹陷
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断裂控制型地热流体成因机制研究进展
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作者 刘凯 张寿川 +8 位作者 万力 张垚垚 史浙明 贾伍慧 闫金凯 张秋兰 王路瑶 任天翔 岳鑫蕊 《地球学报》 北大核心 2026年第1期31-48,共18页
断裂控制型地热资源赋存特征受深大断裂带通道效应和控热作用主导,涉及复杂的深部流体循环与水岩作用,而当前对其“源-通-储”认知尚不完善,制约了地热资源的精准勘探与可持续开发。本文基于地热资源补给来源、循环路径和热储特征综述... 断裂控制型地热资源赋存特征受深大断裂带通道效应和控热作用主导,涉及复杂的深部流体循环与水岩作用,而当前对其“源-通-储”认知尚不完善,制约了地热资源的精准勘探与可持续开发。本文基于地热资源补给来源、循环路径和热储特征综述断裂控制型地热流体成因机制研究进展。在补给来源识别方面,系统评述氢氧、碳、稀有气体同位素示踪技术在地热流体补给端元识别与来源判别中的应用及局限性;在水化学特征及主控因素识别方面,通过水化学图解和离子比例关系探究水岩作用、阳离子交换作用和混合作用过程;在热储评价方面,对比分析水化学地热温标、多矿物平衡法、硅氯焓混合模型及机器学习方法在热储温度与循环深度估算中的适用性,明确不同方法的误差来源与校正方法。当前断裂控制型地热流体成因机制的研究,仍面临同位素具有多解性、复杂水岩作用定量表征不足及热储参数估算精度有限等挑战,未来需通过构建多同位素联合示踪技术方法、发展多过程耦合数值模拟技术与可解释机器学习模型,将为断裂控制型地热资源“源-通-储”耦合机制的精细刻画及可持续开发提供关键理论与技术支撑。 展开更多
关键词 断裂控制型地热资源 水化学 同位素 水岩作用 热储温度 成因机制
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郯庐断裂带中段及周缘地区深部地温和岩石圈热结构
12
作者 冯磊 邱楠生 +3 位作者 冯乾乾 于泰炎 李晨星 李科甫 《地球物理学报》 北大核心 2026年第1期278-291,共14页
郯庐断裂带处于西太平洋东亚大陆边缘,是贯穿华北克拉通岩石圈尺度的深大断裂,影响着东亚地区深层高温地热的聚集.然而郯庐断裂带中段及其两侧的深部热背景和郯庐断裂带的四条平行断裂的控热作用尚不明确.本文通过采集测量郯庐断裂带中... 郯庐断裂带处于西太平洋东亚大陆边缘,是贯穿华北克拉通岩石圈尺度的深大断裂,影响着东亚地区深层高温地热的聚集.然而郯庐断裂带中段及其两侧的深部热背景和郯庐断裂带的四条平行断裂的控热作用尚不明确.本文通过采集测量郯庐断裂带中段及其两侧地区的地表岩石密度、热导率以及U、Th、K含量,结合区域地层厚度构建了地层热物性柱,并利用地表热流数据,计算了研究区深部温度、热岩石圈厚度以及岩石圈壳幔热流比.结果表明,郯庐断裂带中段在2 km、3 km、4 km和5 km温度分别介于79~123℃、107~164℃、136~204℃和165~244℃;热岩石圈厚度约为49~92 km;岩石圈壳幔热流比约为0.29~0.66.由郯庐断裂带向东西两侧地区,深部温度降低,热岩石圈厚度和壳幔热流比增大.郯庐断裂带中段具有极薄的岩石圈,深部地幔热源较浅,使其在3 km局部温度超过150℃,4 km全区温度基本已超过150℃,具有丰富的深层高温地热.郯庐断裂带中段深部温度的极大值、热岩石圈厚度的极小值以及壳幔热流比的极小值均出现在西支断裂,这指示了西支断裂是郯庐断裂带中段岩石圈最薄弱的部分,是华北克拉通与苏鲁造山带的地热界线,也是深层高温地热最丰富的地区. 展开更多
关键词 郯庐断裂带 热导率 生热率 深部温度 热岩石圈厚度 壳幔热流比
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两淮地区逆冲推覆构造对区域地温场分布的影响
13
作者 王朱亭 顾承串 +4 位作者 鲁海峰 王一波 胡圣标 姜光政 张超 《地学前缘》 北大核心 2026年第2期451-461,共11页
区域地温场分析是地热地质学研究中的重要部分,厘清各要素对其空间分布的影响大小是正确理解其成因机制的前提,进而可为后续区域岩石圈热状态或地热资源开发利用提供支撑。在本研究中,通过对两淮地区7口代表性钻孔测温数据、不同年代岩... 区域地温场分析是地热地质学研究中的重要部分,厘清各要素对其空间分布的影响大小是正确理解其成因机制的前提,进而可为后续区域岩石圈热状态或地热资源开发利用提供支撑。在本研究中,通过对两淮地区7口代表性钻孔测温数据、不同年代岩石热物性参数、264个地温梯度值和191个大地热流值进行系统整理,对区域地温场分布特征开展研究,分析研究区地层热量传输的主要方式及大地热流空间分布特征;并结合区域典型的地质剖面,以地热地质、水文地质条件为约束,开展水热耦合数值模拟,重点分析区域典型逆冲推覆构造对地温分布的影响,同时开展地形海拔对地温场分布影响的简要研究,并分析导水断裂不同厚度对地温场分布影响的差异性。研究结果表明:逆冲推覆构造是造成区域地温场偏低的主要原因,主要是由于推覆体中碳酸盐岩具有较高的岩石热导率和孔渗性,从而使其内部冷水下渗最终导致区域地温较低;研究区内地形海拔与热流分布呈反相关关系,但并不是造成研究区高海拔区块低热流的主要原因,更可能是由于碳酸盐岩山体接受大气降水等地下水补给下渗所造成的;就本研究而言,导水断裂随着厚度的增加对地温分布或热流的影响越大。本研究成果可丰富区域地温场影响要素方面的成果,为深入认识区域地温场分布特征提供案例参考。 展开更多
关键词 钻孔测温 岩石热物性 地温场 逆冲推覆构造 两淮地区
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单裂隙增强型地热储层的产热能力数值模拟分析
14
作者 张晨雨 姜振蛟 +2 位作者 王金鑫 李思源 黄亮 《可再生能源》 北大核心 2026年第1期52-59,共8页
受地应力各向异性和天然裂隙影响,深部地热储层在压裂改造中普遍存在裂隙优势发育的现象,形成近似单裂隙的人工热储层。单裂隙地热储层能否提供具有商业开发价值的热能,目前仍存在较大争议。针对该问题,文章基于单裂隙地热系统假设,模... 受地应力各向异性和天然裂隙影响,深部地热储层在压裂改造中普遍存在裂隙优势发育的现象,形成近似单裂隙的人工热储层。单裂隙地热储层能否提供具有商业开发价值的热能,目前仍存在较大争议。针对该问题,文章基于单裂隙地热系统假设,模拟研究了不同裂隙结构参数和井场参数影响下的地热系统产热能力。结果表明:裂隙张开度由1.0降至0.1,有助于延缓热突破,降低热损失率37.7%;而将注、采井间距由141 m增至424 m或优化注入流量由1 m^(3)/min增至3 m^(3)/min,系统采热能力分别提升3.1 MW和10.6 MW。单裂隙地热系统可以通过对裂隙结构参数精确设定与调整以及井场优化达到理想的采热效果。在储层含有一条张开度小于0.1 mm的水平裂隙情况下,当井间距超过420 m、注入流量小于1 m^(3)/min、注入温度超过30.0℃,系统运行30 a内的热损失率可控制在15%以内,采热能力稳定在12 MW以上。 展开更多
关键词 增强型地热系统 单裂隙 产热能力 数值模拟
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高温花岗岩张拉与剪切裂隙的渗流与传热性能试验
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作者 蒋政 舒彪 路伟 《吉林大学学报(地球科学版)》 北大核心 2026年第1期315-326,共12页
为对比张拉裂隙与剪切裂隙在渗流与传热性能方面的差异,本研究利用定制的渗流传热试验装置,分别对张拉裂隙与剪切裂隙花岗岩进行了渗流传热试验。试验分别在50、100、150和200℃的恒温条件下进行,每个试验中的围压逐步从5 MPa增加到20 ... 为对比张拉裂隙与剪切裂隙在渗流与传热性能方面的差异,本研究利用定制的渗流传热试验装置,分别对张拉裂隙与剪切裂隙花岗岩进行了渗流传热试验。试验分别在50、100、150和200℃的恒温条件下进行,每个试验中的围压逐步从5 MPa增加到20 MPa。结果显示:在渗流特性方面,随着围压的升高,张拉与剪切裂隙的水力开度和渗透率均呈下降趋势,但剪切裂隙的水力开度和渗透率要大于张拉裂隙,其中水力开度高20%~24%,渗透率高44%~56%;在传热特性方面,随着围压的升高,张拉与剪切裂隙的热提取率和总传热系数也有所下降,但剪切裂隙在各温度下的热提取率和总传热系数都要比张拉裂隙更高,其中在50℃下高约140%,在100~200℃下高80%~84%。研究表明剪切裂隙具有比张拉裂隙更好的渗透性能及传热性能。 展开更多
关键词 地热能 高温花岗岩 张拉裂隙 剪切裂隙 渗流传热
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基于深度神经网络的南极洲大地热流预测
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作者 初东方 范晓鹏 +3 位作者 李静 白利舸 王卓 郭井学 《地球与行星物理论评(中英文)》 2026年第2期177-190,共14页
南极冰盖对全球气候系统的调控作用愈发显著,其中大地热流(GHF)作为基底热状态的关键指标,了解其分布特征对研究动力学演化具有重要意义.南极洲GHF测量受限于极寒地质条件与高昂钻孔成本,已知的热流点仅有52个.基于地质与地球物理数据... 南极冰盖对全球气候系统的调控作用愈发显著,其中大地热流(GHF)作为基底热状态的关键指标,了解其分布特征对研究动力学演化具有重要意义.南极洲GHF测量受限于极寒地质条件与高昂钻孔成本,已知的热流点仅有52个.基于地质与地球物理数据估计的热流分布存在较大不确定性,无法解释基底的非线性传热过程.深度学习算法可以捕捉热流与不同数据特征的耦合关系,对稀疏数据的插值重构具有较高的预测精度.本研究构建了一种深度神经网络(DNN)与高维不确定性量化框架,用于预测南极洲GHF分布.通过将4000多个全球热流观测点及22类地质与地球物理特征参数(地壳厚度、重磁异常、莫霍面等)作为训练数据,对澳大利亚与南极已知热流点进行了测试对比.不确定性量化方法通过相关性、灵敏度和主成分分析重组训练集,结合DNN模型评估南极洲最佳热流分布.预测结果显示南极洲热流范围为24~103mW/m^(2),平均值为60.1mW/m^(2),与已知热流误差为10.05%,其中甘布尔采夫冰下山脉表现出显著高热流异常(50~74mW/m^(2)).通过不确定量化结果证实甘布尔采夫冰下山脉的高预测热流具有较高置信度.该模型解译了南极地壳热结构的空间异质性特征,预测结果可用于南极尺度的冰盖动力学或热力学模拟,为冰盖运动、冰下湖分布等研究提供了可靠的数据支持. 展开更多
关键词 深度神经网络 大地热流 南极洲 不确定性量化
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砂岩热储回灌开采参数优化:以黑龙江通河县为例
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作者 贺一倮 王国文 张延军 《世界地质》 2026年第1期164-174,共11页
为了实现地热资源的可持续利用,避免回灌低温尾水导致热突破,保障地热资源长期稳定地开采,笔者根据详实的地质勘探和测井资料,采用热储法系统评估了黑龙江省通河县的地热资源总量和可开采潜力,在此基础上,基于COMSOL Multiphysics平台... 为了实现地热资源的可持续利用,避免回灌低温尾水导致热突破,保障地热资源长期稳定地开采,笔者根据详实的地质勘探和测井资料,采用热储法系统评估了黑龙江省通河县的地热资源总量和可开采潜力,在此基础上,基于COMSOL Multiphysics平台构建了考虑地层结构、水热耦合机制和回灌边界条件的三维数值模型,模型尺寸为1600 m×1200 m×500 m,埋深约1400 m,中部含水热储层厚度为174 m。通过设置“一注一采”开采模式,采用周期性采灌运行机制,设置回灌井与生产井等流量运行,综合分析不同采灌量及井间距组合方案下的热储层温度场演化规律,分析了低温扰动锋面的迁移路径及其对生产井温度的影响,并以生产井温度下降2℃作为热突破判定标准,进而确定合理的井间距与采灌量。研究结果表明,黑龙江通河县地区地热资源总储热量约2.07×10^(18)J,可开采量折合标准煤2.17×10^(7)t,地热开发潜力较大;同时模拟显示,低温尾水在回灌过程中形成的冷锋随系统运行时间不断向生产井推进,过小的井间距或过大的采灌量会加剧热干扰并导致热突破,影响系统运行寿命和换热稳定性,为确保系统持续稳定运行100 a不发生热突破,不同采灌量对应的最小安全井间距需严格匹配。具体而言,当采灌量为30 m^(3)/h时,井间距需大于300 m才能确保系统在100 a运行周期内不发生热突破;采灌量分别为40、60、80、100、120 m^(3)/h时,所需合理井间距也需相应增大至350、400、450、500、550 m。 展开更多
关键词 地热回灌 水热耦合 热突破 井间距 数值模拟 通河县
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基于机器学习的地下温度预测方法研究现状
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作者 马昕 张钱江 +2 位作者 尹文斌 陈倩文 蒋艳祥 《物探化探计算技术》 2026年第1期67-77,共11页
地下温度预测是地热资源高效开发与可持续利用的关键环节。传统预测方法受限于复杂地质数据的非线性特征和多源信息融合难题,难以满足精准化需求。机器学习算法凭借其强大的数据挖掘与非线性建模能力,为地下温度预测提供了新思路。笔者... 地下温度预测是地热资源高效开发与可持续利用的关键环节。传统预测方法受限于复杂地质数据的非线性特征和多源信息融合难题,难以满足精准化需求。机器学习算法凭借其强大的数据挖掘与非线性建模能力,为地下温度预测提供了新思路。笔者系统综述了机器学习在地下温度预测中的研究进展,重点分析了神经网络及其变体算法在多源数据融合、间接地温计优化中的应用效果,对比了不同算法的预测精度与适应性。研究表明,神经网络、聚类分析等创新方法显著提升了深层地热储层温度预测的可靠性。然而,现有研究仍面临时空动态特征缺失、模型泛化能力不足等挑战。笔者进一步提出融合时空序列分析、迁移学习与三维地质建模的优化路径,为地热资源勘探开发提供理论与技术参考。 展开更多
关键词 地热资源 热储温度 地温预测 机器学习
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南华北盆地裂隙型地热资源控热勘查模式——以嵩箕山前断裂带为例
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作者 张栋 张垚垚 +3 位作者 李丛 董果果 袁青松 张馨元 《地球学报》 北大核心 2026年第1期105-117,共13页
位于南华北盆地西南缘的嵩箕山前断裂带是研究区域裂隙型地热资源控热机制与开发模式的关键区带。本文综合研究区地质构造特征、重力异常反演、钻井测试与数值模拟等方法,重点分析了嵩箕山地区裂隙型地热系统的空间结构、控热断裂特征... 位于南华北盆地西南缘的嵩箕山前断裂带是研究区域裂隙型地热资源控热机制与开发模式的关键区带。本文综合研究区地质构造特征、重力异常反演、钻井测试与数值模拟等方法,重点分析了嵩箕山地区裂隙型地热系统的空间结构、控热断裂特征与热储分布规律。研究表明:①区域NW向与NE向断裂交汇构成热储聚集与导热的有利构造背景,构造活动对热储类型与分布具有明显控制作用;②重力异常识别结果揭示研究区隐伏断裂结构清晰,构造格架与重力异常区呈良好对应关系;③数值模拟结果显示井距为400 m时可实现较优的换热效率与水位控制效果,钻井实测温度与水位验证了模拟成果;④本研究提出了“构造控热-重力场多参数增强-数值模拟-实钻验证”的裂隙型地热资源勘查技术路径,适用于城市建成区高干扰环境下的裂隙型热储识别与优化开发。该研究可为南华北盆地及类似构造区裂隙型地热资源的可持续开发提供理论依据与技术示范。 展开更多
关键词 裂隙型热储 构造控热机制 地球物理识别 数值模拟 勘查模式
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济阳坳陷桩西潜山高温地热资源形成机理与勘探选区研究
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作者 姚松 李常锁 +2 位作者 魏善明 李波 孔德鑫 《地球学报》 北大核心 2026年第1期78-90,共13页
以往超深钻孔揭示桩西潜山4000 m以浅具有高温地热资源勘探开发潜力。本次研究基于钻孔热物理数据针对深部构造活动响应、区域热流计算、岩石热物性测试、天然场地震统计、深部岩溶裂隙动力作用,分析了区域壳幔活动机理、构造环境与特... 以往超深钻孔揭示桩西潜山4000 m以浅具有高温地热资源勘探开发潜力。本次研究基于钻孔热物理数据针对深部构造活动响应、区域热流计算、岩石热物性测试、天然场地震统计、深部岩溶裂隙动力作用,分析了区域壳幔活动机理、构造环境与特征、热源组成、岩石热物理参数等控热因素,认为华北克拉通破坏减薄背景下深部软流圈热物质易沿构造薄弱面或薄弱带上涌形成区域高热流值,高低差热导率岩石组合形成的热流聚集让桩西潜山凸起的构造温度显著高于周边区域,多期挤压拉伸构造特征在伸展环境下,促使脆性岩石沿先期断裂形成的薄弱面重新开放及脆韧地层转换带形成张性断裂,这些封闭的空间有利于下部热流对流形成局部热异常。桩西潜山南部边界桩南断裂的伸展、走滑环境,在断裂带内及下盘的碳酸盐岩形成了两类易厘定的储水断裂富水区,断裂上盘垂向上在碳酸盐岩范围对应的巨厚沉积砂岩含水层可为区域提供补给。基于研究区聚热导水机理,确定了高温地热资源勘探孔位1处,认为局部存在多处点状高温勘探区块,具有良好的勘探开发前景。 展开更多
关键词 济阳坳陷 桩西潜山 热源组成 岩溶动力作用 高温地热资源
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