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干热岩地热资源清洁化及效益化开发新方法
1
作者 刘永旺 王红 +4 位作者 霍韵如 巩亮 马广军 高清春 王增丽 《世界石油工业》 2025年第4期79-88,共10页
为了推动干热岩地热资源的清洁化及效益化开发,以单水平井闭式循环模式为基础,提出了一种全热取能新方法。研析了现有增强型地热系统、U型井闭式循环采热系统、重力热管循环采热系统及单井闭式循环采热系统的技术瓶颈,明确了高能耗、施... 为了推动干热岩地热资源的清洁化及效益化开发,以单水平井闭式循环模式为基础,提出了一种全热取能新方法。研析了现有增强型地热系统、U型井闭式循环采热系统、重力热管循环采热系统及单井闭式循环采热系统的技术瓶颈,明确了高能耗、施工难度大、作业成本高及环境不友好等问题。基于低沸点液体工质在井底环空受热汽化膨胀的原理,结合蒸汽压力及热量协同发电机制,研发了无需压裂作业和高压泵注入的自驱动循环系统。研究结果表明:①新方法通过单水平井结构显著提升换热面积,热利用效率较传统EGS提高20%~30%;②采用低沸点工质(如异戊烷等)可在180℃以上储层温度下高效汽化,蒸汽压力达2~5MPa,驱动发电装置运行;③系统能耗降低40%~50%,避免了传统EGS20%以上的工质流失问题;④封闭式循环设计杜绝了结垢、污染及压裂诱发地震等环境风险。结论认为,该方法在能耗、热效率及环保性方面具有显著优势,为干热岩资源规模化开发提供了新思路,但还需要进一步优化工质选择及现场验证。 展开更多
关键词 干热岩 清洁化开发 效益化开发 增强型地热系统 单水平井闭式循环 全热取能 低沸点工质 热利用效率
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热-流-固全耦合下的干热岩热采效率研究——以青海共和GR1井为例 被引量：1
2
作者 李佳豪 祝爱玉 +1 位作者 崔光磊 李迎春 《地震学报》 北大核心 2025年第2期200-220,共21页
建立了热-流-固全耦合模型,考虑了流体压力变化和温度变化引起的储层变形、受储层变形影响的储层孔隙率、渗透率和断层裂隙开度、受温度控制的流体性质(密度、黏度等)和流体流动引起的热传导,以青海共和GR1井为例,研究了定流量和定压力... 建立了热-流-固全耦合模型,考虑了流体压力变化和温度变化引起的储层变形、受储层变形影响的储层孔隙率、渗透率和断层裂隙开度、受温度控制的流体性质(密度、黏度等)和流体流动引起的热传导,以青海共和GR1井为例,研究了定流量和定压力两种典型生产模式下,储层渗透率、断层渗透类型对于地热资源(干热岩)开发过程的影响。研究结果表明:(1)定压力生产模式下,阻隔型断层降低了地热开采效率,提升热储层渗透率可以大幅度提高地热开采效率,但是过高的渗透率会造成资源浪费,不利于持续性开采;(2)定流量生产模式下,地质因素对地热开采效率的影响很小,开采效率主要由注采速率决定;(3)从安全角度看,在定流量模式下,过小的渗透率和阻隔型断层会引起很大的孔隙压力响应,导致一系列施工安全问题;(4)对于青海共和地区的地热开采,应综合考虑开采效率和施工安全,建议若采用定压生产模式,需将储层渗透率改造至1×10^(-13)—1×10^(-12)m^(2)的范围内,若采用定流生产模式,需将储层渗透率改造为1×10^(-13)m^(2)以上,且两种生产模式都应避免注水井与生产井之间存在阻隔型断层。 展开更多
关键词 热-流-固耦合 青海共和干热岩 采热效率 数值模拟
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松辽盆地现今岩石圈热结构特征及主控因素
3
作者 代登亮 王守志 +3 位作者 边远 王鹏 刘宗堡 赵容生 《地质科技通报》 北大核心 2025年第5期135-143,共9页
松辽盆地的热结构分析多局限在南北分区的沉积层尺度,缺乏岩石圈尺度的全盆地热结构刻画,制约了以地球动力学为背景的成因分析。综合利用已发表的地表热流、地温梯度以及热物性参数,补充了姚家组、青山口组和泉头组的热物性测试分析,并... 松辽盆地的热结构分析多局限在南北分区的沉积层尺度,缺乏岩石圈尺度的全盆地热结构刻画,制约了以地球动力学为背景的成因分析。综合利用已发表的地表热流、地温梯度以及热物性参数,补充了姚家组、青山口组和泉头组的热物性测试分析,并增加了多个地温场数据,全面刻画了整个松辽盆地的地温场特征,剖析了现今岩石圈尺度的热结构特征。结果表明,松辽盆地地温梯度范围为21.10~63.45℃/km,平均值为(41.41±7.97)℃/km,高于全球平均的地温梯度值30℃/km;地表热流值的分布范围为30.38~106.58 mW/m^(2),平均值为(71.85±12.87)mW/m^(2),也高于全球平均的地表热流值60 mW/m^(2),是一个典型的“热”盆。受太平洋板块俯冲作用、拆沉作用和热侵蚀作用的影响,热岩石圈明显减薄至现今的58.59 km。由减薄地壳中放射性元素生热产生的热流仅为16.40 mW/m^(2),占地表热流的22.83%;而受滞留板片脱水作用的影响,部分熔融的地幔热物质上涌,地幔热流贡献高达55.45 mW/m^(2),占地表热流的77.17%。因此,受控于岩石圈减薄作用和地幔上涌作用,松辽盆地具有“热”盆属性和“热幔冷壳”的岩石圈热结构特征。 展开更多
关键词 地温梯度 地表热流 热幔冷壳 热岩石圈厚度 岩石圈热结构 松辽盆地
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复杂热传递作用下冀中坳陷深、浅部地热资源差异分布
4
作者 江晓雪 朱传庆 《地球科学》 北大核心 2025年第4期1485-1498,共14页
渤海湾盆地冀中坳陷地热资源开发潜力巨大,但目前仅对浅部中-低温地热资源的成因机制进行了大规模的研究,深部高温地热资源成因机制尚不明确.以区域地质、地热地质、岩石热物性为基础,分析了研究区深部温度场特征和控制因素,探究了传导... 渤海湾盆地冀中坳陷地热资源开发潜力巨大,但目前仅对浅部中-低温地热资源的成因机制进行了大规模的研究,深部高温地热资源成因机制尚不明确.以区域地质、地热地质、岩石热物性为基础,分析了研究区深部温度场特征和控制因素,探究了传导-对流复杂热传递作用下深部高温聚热机制.渤海湾盆地冀中坳陷地温梯度和大地热流较高,地温梯度介于27.4~39.7℃/km,平均约34.8℃/km,大地热流主要分布在50~70 mW/m^(2)之间.地温场受到岩石热导率、基底构造起伏以及地下水流动的影响,平面和垂向分布均表现出复杂的差异性.通过实测数据计算研究区深部地温,认为凸起区浅部温度高但深部温度低,凹陷区浅部温度低深部温度高.因此形成了冀中坳陷5000 m内高温地热资源主要分布在凹陷区深部的特征,地层温度可达190℃,可作为潜在干热岩勘探的有利目标.从地质构造、源、储、盖、流体等方面研究了冀中坳陷凸起区水热型地热资源和深部潜在干热岩型地热资源的特征,建立了浅部凸起区水热型地热资源与深部凹陷区潜在干热岩地热资源聚集模式.研究加深了对冀中坳陷乃至渤海湾盆地深部高温地热成因机制和分布规律的认识,对干热岩地热资源的开发利用具有参考价值. 展开更多
关键词 地温场 地热资源 热折射 热对流 干热岩 渤海湾盆地 地球物理学
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漳州汤头地区干热岩地热资源勘探研究——基于区域地球物理场与电性特征分析
5
作者 李汉青 杨生吉 +6 位作者 林明义 王绪辉 黄永元 张星宇 刘芳 刘明松 许福美 《龙岩学院学报》 2025年第5期38-46,共9页
基于前人区域地球物理研究基础,结合区域地质构造、热流分布和地球物理异常特征,应用大地电磁测深和可控源音频大地电磁测深技术对漳州市汤头地区进行探测,分析研究区的重力、磁力、电性和速度结构,揭示了汤头干热岩勘探区的电性特征与... 基于前人区域地球物理研究基础,结合区域地质构造、热流分布和地球物理异常特征,应用大地电磁测深和可控源音频大地电磁测深技术对漳州市汤头地区进行探测,分析研究区的重力、磁力、电性和速度结构,揭示了汤头干热岩勘探区的电性特征与控热构造的关系。结果表明,汤头地热区的电阻率剖面显示出复杂的构造特征,存在3条隐伏控热构造断裂,其中,F_(3)断层是发生时期最早的挤压破碎带,F_(2)断层形成时期最晚,且切割F_(3)断层和F_(1)断层。地壳至上地幔的低阻层在区域内主要沿F_(1)、F_(3)断裂构造展布,具有深部热源向浅层迁移的特性,而二者交汇带的显著低阻异常,指示了导水导热特性良好,为干热岩体的形成提供了主要热源,是深部钻探的优选孔位。 展开更多
关键词 区域地球物理场 大地电磁测深 漳州地热资源 干热岩 低阻异常
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考虑强地下水渗流影响的地热开采综合评估
6
作者 金涛 杨乐 +3 位作者 温凯 郭攀 杨金才 刘冠男 《能源与环保》 2025年第2期165-174,共10页
在常规的U型管地热开采工程中,采热管跨越地下水渗流地层,其采热效率会受到不同程度的影响。宁夏平原青铜峡库区地热储层地下水充沛,因施工、采热、基建等因素导致地下水渗流现象普遍且复杂,地热储层孔隙率有着复杂的时空非线性演化特... 在常规的U型管地热开采工程中,采热管跨越地下水渗流地层,其采热效率会受到不同程度的影响。宁夏平原青铜峡库区地热储层地下水充沛,因施工、采热、基建等因素导致地下水渗流现象普遍且复杂,地热储层孔隙率有着复杂的时空非线性演化特性。为此,提出了地应力、热传导效应及地下水压力耦合效应下的U型管地热开采模型,并采用有限元方法求解强地下水渗流特性下地热开采效率、地热储层温度及地下水压力的时空演化规律。结果表明,数值模型计算结果与实地地热开采数据吻合较好;不同地下水渗流方向对地热开采的影响显著,由下至上的地下水渗流方向对地热开采最有利;不同地热储层孔隙率对地热开采也有着较为明显的影响。对于地下水由地下向地表渗流的工况来说,更大的地热储层孔隙率有着较好的采热效率;而对于其他地下水渗流方向,更小的地热储层孔隙率更有益于地热开采。研究成果将为宁夏平原强地下水渗流背景下的地热开采提供重要的理论参考依据。 展开更多
关键词 地热储层 地下水渗流 孔隙率 多场耦合 数值模拟
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超临界二氧化碳增强型地热系统研究综述
7
作者 秦佐己 金轶斌 +2 位作者 胡俊杰 王全荣 丁雁 《安全与环境工程》 北大核心 2025年第4期1-11,共11页
随着全球气候变化和能源转型的加速推进,超临界二氧化碳增强型地热系统(carbon dioxide enhanced geothermal system,CO_(2)-EGS)因其兼具高效热能提取与碳地质封存的双重优势,成为地热开发领域的研究热点。系统回顾了CO_(2)-EGS技术的... 随着全球气候变化和能源转型的加速推进,超临界二氧化碳增强型地热系统(carbon dioxide enhanced geothermal system,CO_(2)-EGS)因其兼具高效热能提取与碳地质封存的双重优势,成为地热开发领域的研究热点。系统回顾了CO_(2)-EGS技术的发展历程,重点分析了其在储热特性、储层稳定性和经济性方面的研究进展。与传统水基增强型地热系统相比,CO_(2)作为工作流体表现出低黏度、高流动性和优异的热传导性能,不仅提升了储层的热提取效率,还有效降低了储层损伤和设备腐蚀风险。对当前研究的梳理表明,尽管当前技术仍面临系统储热性能提升、储层稳定性和实际工程应用成本控制的挑战,但通过深入研究储热效率优化、储层响应机制、经济性评估及设计改进,CO_(2)-EGS有望在全球能源转型和碳中和目标的实现中发挥重要作用。CO_(2)-EGS在复杂地质条件下的裂隙网络优化设计、长期注采过程中储层性能的动态演化,以及多能互补技术的集成应用是未来发展的关键方向。 展开更多
关键词 超临界CO_(2) 增强型地热系统(EGS) 储热性能优化 储层稳定性 经济性分析
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鲁中南典型地热区地热水氟分布特征及其驱动机制 被引量：3
8
作者 李曼 张薇 +3 位作者 廖煜钟 刘峰 魏帅超 何雨江 《地质科技通报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期36-47,共12页
山东省鲁中南典型地热区主要包括沂沭断裂带地热区和鲁中隆起地热区,为了探明研究区地热水氟分布特征及其富集规律,综合运用水化学图解、地球化学模拟和主成分分析等方法,分析沂沭断裂带地热区和鲁中隆起地热区地热水水化学数据。结果表... 山东省鲁中南典型地热区主要包括沂沭断裂带地热区和鲁中隆起地热区,为了探明研究区地热水氟分布特征及其富集规律,综合运用水化学图解、地球化学模拟和主成分分析等方法,分析沂沭断裂带地热区和鲁中隆起地热区地热水水化学数据。结果表明:研究区地热水以Na-Ca-Cl型、Na-Ca-SO_(4)-Cl型和Na-Cl^(-)SO 4型为主,基本为弱碱性水,优势阳离子为Na^(+),氟质量浓度在0.38~4.5 mg/L之间,富钠弱碱性环境有利于地热水中氟的富集。地热水中F-质量浓度与Na^(+)、Cl^(-)和总溶解固体(TDS)质量浓度呈显著正相关,而沂沭断裂带地热水样中F-质量浓度还与K^(+)、SO_(4)^(2-)质量浓度呈显著正相关,与Mg^(2+)和HCO_(3)质量浓度呈显著负相关;鲁中隆起地热区地热水中阳离子交换作用较沂沭断裂带地热区更为强烈,Na^(+)反应强度明显强于Mg^(2+)。鲁中隆起地热区和沂沭断裂带地热区均为裂隙型热储,热储岩性分别为石灰岩、灰岩热蚀变带和安山岩破碎带,水岩作用强烈。研究区地热水中氟离子的物质来源主要为萤石等含氟矿物的溶解沉淀,受控于阳离子交换等水岩相互作用影响,最终形成高氟地热水,其中高温和富钠对研究区地热水中氟离子富集影响较大。研究成果为地热资源开发利用提供了参考。 展开更多
关键词 氟 鲁中隆起地热区 沂沭断裂带地热区 地热水 水岩作用 驱动机制 裂隙型热储
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海南地幔柱的资源环境效应——以地热异常与玄武岩碳封存为例
9
作者 李宗祎 何庆成 张保建 《上海国土资源》 2025年第3期43-52,共10页
海南地幔柱已经被越来越多的地球物理、地球化学数据所证实。海南地幔柱不仅导致了大规模的岩浆活动,还会形成与碳中和密切相关的资源环境效应,主要体现在地热清洁能源降碳和玄武岩碳封存自然吸碳、工程除碳等方面。本文研究表明:(1)海... 海南地幔柱已经被越来越多的地球物理、地球化学数据所证实。海南地幔柱不仅导致了大规模的岩浆活动,还会形成与碳中和密切相关的资源环境效应,主要体现在地热清洁能源降碳和玄武岩碳封存自然吸碳、工程除碳等方面。本文研究表明:(1)海南地幔柱引发的大规模的岩浆活动,使雷琼火山区保持着一个相对较高的地热背景。玄武岩配合合适的地质构造,使福山凹陷在玄武岩分布区和沉积岩下部形成了明显的地热异常,是寻找干热岩的有利靶区,在5000 m左右已成功实施2眼干热岩孔(花东1R井在4387 m深度地温达185℃;福深热1井在5200 m深度地温达到188.71℃)。(2)海南地幔柱活动在琼北地区形成了大面积的玄武岩,其赋存特征与美国Wallula项目的哥伦比亚玄武岩类似,玄武岩钙、镁、铁金属元素丰富且孔隙比较发育,初步估算琼北地区CO_(2)理论矿化封存量可达2.0~48.5 Gt,具有较大的CO_(2)矿化封存潜力。(3)良好的玄武岩地质条件,不但使雷琼地区有可能率先建成国内玄武岩CO_(2)原位矿化封存工程,还有望形成以碳封存为主、同时产生可溶性钾盐和氢气等高附加值产品的低碳产业链。 展开更多
关键词 海南地幔柱 资源环境效应 玄武岩 地热异常 碳封存
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中深层同轴地埋管换热系统的换热性能研究
10
作者 刘素平 粟琼玉 +1 位作者 旷巍 伍唐怡杰 《太阳能》 2025年第5期96-102,共7页
以长沙市黄花机场地区采用的中深层同轴地埋管换热系统为例,对其结构进行了介绍,并通过开展现场换热测试,对该系统的换热性能进行了分析。分析结果显示:1)在循环工质的流量为28 m^(3)/h、进口温度为10℃的测试工况的后9天,中深层同轴地... 以长沙市黄花机场地区采用的中深层同轴地埋管换热系统为例,对其结构进行了介绍,并通过开展现场换热测试,对该系统的换热性能进行了分析。分析结果显示:1)在循环工质的流量为28 m^(3)/h、进口温度为10℃的测试工况的后9天,中深层同轴地埋管换热系统的平均换热功率约为535 kW,对应的循环工质出口温度为29℃,这表明该中深层同轴地埋管换热系统的热源较为稳定,具有较好的换热能力。2)在循环工质进口温度恒定的情况下,当循环工质流量增大时,会导致循环工质出口温度降低;但在循环工质流量增加初期,换热功率可能因流量的乘数效应而增大,但随着流量进一步增加,换热功率增速放缓并最终趋近于地层热传导能力的极限值。3)工况1测试结束后,经过15天的间歇期,井底2500 m处的地层温度接近井底初始地层温度的99%。这表明该地热井具有较好的补热能力,这一特性为地热能的长期稳定利用提供了有力保障。 展开更多
关键词 黄花机场 地热能 中深层同轴地埋管换热系统 换热测试 换热性能
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强地下水渗流下岩层裂隙粗糙程度的地热开采耦合预测
11
作者 韩冬 温凯 +3 位作者 叶大羽 杨乐 郭攀 杨金才 《能源与节能》 2025年第1期15-21,共7页
在地热开采过程中,若采热管跨越存在地下水渗流的热岩层,将会对管道传热及热能提取产生显著的影响。作为地下水渗流的主要通道,岩石裂隙的特性演化将显著影响水渗流的行为,继而影响采热管内流体的温度及热开采效率。然而,目前已发表的... 在地热开采过程中,若采热管跨越存在地下水渗流的热岩层,将会对管道传热及热能提取产生显著的影响。作为地下水渗流的主要通道,岩石裂隙的特性演化将显著影响水渗流的行为,继而影响采热管内流体的温度及热开采效率。然而,目前已发表的研究很少能综合探究岩石裂隙粗糙程度对地热开采的影响。因此,提出了一种针对跨越渗流岩层的全耦合地热开采模型,能够综合探究干热岩应力、地下水渗流效应、裂隙粗糙程度及管道传热效应,并提出了定量表征裂隙粗糙程度的参数h/a。结果表明:不同h/a对地层温度及管道流体温度影响显著;当h/a由0.15增加至0.30时,渗流地层水压最多减少了16.7%,地层温度最多降低了3.7℃。 展开更多
关键词 地热开采 地下水渗流 裂隙行为 裂隙粗糙度 数值模拟
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内蒙地轴东部(冀北部分)地热资源分布规律及远景预测
12
作者 韩冀春 史玲玲 +2 位作者 高志海 任晶晶 李祥新 《华北地震科学》 2025年第1期1-8,共8页
通过河北省内蒙地轴地区及周边已知地热泉(井)在地质、地球物理及地球化学异常空间分布上的对应关系,对其分布规律进行归纳总结;利用区域地质水文、物化探等多元信息,同时结合已知地热资料,对区内地热远景区进行了圈定,使地热远景区预... 通过河北省内蒙地轴地区及周边已知地热泉(井)在地质、地球物理及地球化学异常空间分布上的对应关系,对其分布规律进行归纳总结;利用区域地质水文、物化探等多元信息,同时结合已知地热资料,对区内地热远景区进行了圈定,使地热远景区预测更为准确。此项研究从不同专业角度,对远景预测区的级别进行了综合评价,使地热勘查工作针对性更强,能够有效地提高该区域地热勘查工作效率,具有较好应用前景。 展开更多
关键词 内蒙地轴 地热资源 分布规律 远景预测
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汝城热水镇地热成因机制研究
13
作者 刘素平 刘梅 +3 位作者 叶见玲 李奋强 伍唐怡杰 谢海英 《煤炭技术》 2025年第11期49-52,共4页
本研究以汝城热水镇地热系统为研究对象,采用地质调查、钻探测温、水化学分析等多种技术手段,系统分析了该区地热资源的形成机制与分布特征。研究结果表明:该地热系统主要受NE向F_(1)和NNE向F_(3)断裂及其伴生裂隙系统控制,具有多热源... 本研究以汝城热水镇地热系统为研究对象,采用地质调查、钻探测温、水化学分析等多种技术手段,系统分析了该区地热资源的形成机制与分布特征。研究结果表明:该地热系统主要受NE向F_(1)和NNE向F_(3)断裂及其伴生裂隙系统控制,具有多热源耦合特征(岩浆余热、放射性生热和断裂摩擦热);通过钻探测温数据和水化学特征分析,发现地热流体主要来源于大气降水补给,在深部循环加热后,沿断裂系统上升排泄,形成完整的热-水耦合循环系统;花岗岩与变质岩接触带构成良好盖层,断裂破碎带形成优质热储,显示出良好的地热资源开发前景。 展开更多
关键词 地热 裂隙 地温场
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枯竭油气藏储集库储热供暖耦合CO_(2)封存性能分析 被引量：4
14
作者 王延欣 《地质科技通报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期12-21,共10页
利用枯竭油气藏储存热能并封存CO_(2),既可解决太阳能跨季节储热难题,又可扩大可再生能源供暖占比,同时还可提高CO_(2)地质封存的经济性。提出了枯竭油气藏储热供暖耦合CO_(2)封存的新方案,以CO_(2)作为循环工质,夏季吸收太阳热量储存... 利用枯竭油气藏储存热能并封存CO_(2),既可解决太阳能跨季节储热难题,又可扩大可再生能源供暖占比,同时还可提高CO_(2)地质封存的经济性。提出了枯竭油气藏储热供暖耦合CO_(2)封存的新方案,以CO_(2)作为循环工质,夏季吸收太阳热量储存于油气藏背斜构造中,而冬季取出供暖,建立了储释能过程的数学模型,重点分析了枯竭油气藏储能系统热工性能和CO_(2)封存性能。结果表明:(1)新方案储能系统热工性能优异。单井平均采热功率4808.95 kW,每个采暖季可有效利用的平均储热量49859.21 GJ,平均能量储存密度28984.23 kJ/m^(3)。(2)CO_(2)密度对温度敏感的特性降低了热损失,提高了系统效率。枯竭油气藏储能系统平均能量回收效率95.84%,平均热回收效率83.66%。(3)储能加速了CO_(2)溶解。储释能过程中周期性的注入和采出工作气导致气液界面反复膨胀收缩,增加了气水接触面积,提高了传质动力,加速了CO_(2)在水中的溶解。对比储能模式和仅CO_(2)封存模式,CO_(2)溶解比例增量由0.26%上升至2.22%。枯竭油气藏储热供暖耦合CO_(2)封存新方案既有优异的热工性能,又加速了CO_(2)的地质封存,是一种高值化的枯竭油气藏利用和可再生能源供暖方案,具有大规模推广应用的潜力。 展开更多
关键词 枯竭油气藏 太阳能跨季节储热 可再生能源供暖 CO_(2)封存 地热太阳能联合供暖 储热供暖
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三种热电效应的相互关系研究及应用进展 被引量：1
15
作者 王磊 李克文 +4 位作者 朱昱昊 何继富 陈金龙 杨路余 杨国栋 《现代地质》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1594-1606,共13页
近年来,随着化石能源引起的环境污染加剧,可持续发展理论的兴起以及我国“双碳”政策的出台和执行,基于热电效应的各种技术在地热勘探开发、传感器供电与热能发电等领域的应用越来越广泛。热电效应主要包括塞贝克效应、帕尔帖效应和汤... 近年来,随着化石能源引起的环境污染加剧,可持续发展理论的兴起以及我国“双碳”政策的出台和执行,基于热电效应的各种技术在地热勘探开发、传感器供电与热能发电等领域的应用越来越广泛。热电效应主要包括塞贝克效应、帕尔帖效应和汤姆逊效应。关于这三种热电效应的基本原理的文献很多,但是论述其基本原理、相互关系以及应用场景适应性的报道很少。本文系统地阐述了这三种热电效应的基本原理及其相互关系,描述表征这三种热电效应的热电系数之间的关系表达式。在此基础上,概述基于这三种热电效应技术各自的优缺点、不同的应用场景以及适应性。同时,讨论了这些热电技术在多个领域,尤其是在地热能勘探与开发利用等清洁能源领域方面的应用进展。 展开更多
关键词 塞贝克效应 帕尔帖效应 汤姆逊效应 热电效应
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干热岩压裂储层布井方式优选数值模拟
16
作者 张立刚 胡志楠 +5 位作者 范森 罗晓雷 丁河嘉 马媛媛 李庆龙 宋永扬 《地质科技通报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期1-11,共11页
增强型地热系统(EGS)是从干热岩储层中提取热能的重要手段,而布井方式是影响其采热效果的关键因素,目前开展的布井方式研究较少考虑压裂储层开采模型的影响。建立了干热岩压裂储层采热的数值模型,通过不同位置的基质岩体温度下降幅度、... 增强型地热系统(EGS)是从干热岩储层中提取热能的重要手段,而布井方式是影响其采热效果的关键因素,目前开展的布井方式研究较少考虑压裂储层开采模型的影响。建立了干热岩压裂储层采热的数值模型,通过不同位置的基质岩体温度下降幅度、热提取率、采出温度和采热功率对比分析了4种不同的布井方式对EGS采热性能的影响。结果表明:相较于直井,水平井的流体热交换的面积更大,能充分开发裂缝间的热量。在生产30 a时,考虑水力压裂裂缝连通的情况下,水平井一注两采模型的采热效率最高,其在垂直于井方向上温度波及范围约690 m,基质岩体平均温度下降38.09 K,热提取率为24.42%,采热功率为3.5 MW。研究成果为提高地热系统产热量、实现干热岩高效可持续开发提供了理论参考。 展开更多
关键词 干热岩 压裂储层采热 增强型地热系统(EGS) 数值模拟 布井方式 水平井 敏感性分析
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松辽盆地南部大情字井区青山口组地热水化学特征及成因模式 被引量：4
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作者 杜先利 王泓博 +6 位作者 赵容生 季辉 朱焕来 代登亮 王颖 李迎九 肖红平 《地质科技通报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期22-35,共14页
位于长岭凹陷鞍部的大情字井地区水热型地热资源丰富,其中储层温度较高、岩性好、含水量高的青山口组是最佳热储层,因此,阐明地热水的成因模式对于该区地热资源的可持续开发利用具有重要意义。通过青山口组7口井地热水样的水化学测试,... 位于长岭凹陷鞍部的大情字井地区水热型地热资源丰富,其中储层温度较高、岩性好、含水量高的青山口组是最佳热储层,因此,阐明地热水的成因模式对于该区地热资源的可持续开发利用具有重要意义。通过青山口组7口井地热水样的水化学测试,结合收集的8组氢氧同位素数据,研究了目标区地热水的来源及混合过程,并分析了成因模式。结果表明,青山口组地热水主要为部分平衡的Cl^(-)Na型流体,补给来源为长白山地区的大气降水和原生沉积水,补给高程为2347~2370 m;通过2210~3470 m的循环吸热过程形成现今温度为81.25~112.80℃的地热流体存储于半开放体系的青山口组碎屑岩储层中。另外,研究区NE、NW向2组断裂系统是地热流体循环的主要导水通道,地热流体在深循环过程中与围岩矿物发生水岩反应,碳酸盐岩及硅酸盐矿物的溶解,形成了以Na^(+)、Cl^(-)和HCO^(-)3离子为主的地热水资源。 展开更多
关键词 松辽盆地南部 大情字井地区 地热水 水化学特征 成因模式 地热储层 碎屑岩储层
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地热水回灌耦合CO_(2)地质封存系统安全性分析 被引量：4
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作者 罗亚南 蒋坤卿 +2 位作者 黄思浩 冯波 卜宪标 《地质科技通报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期59-67,共9页
在圈闭良好的水热型地热储层,开展CO_(2)随回灌水同时注入储层的研究,既具有经济效益又具有碳封存的环境效益。建立了3D储层模型,对不同井距、地层倾角、筛管位置和采灌速率下CO_(2)突破时间以及富含CO_(2)的盐水在储层中的运移情况进... 在圈闭良好的水热型地热储层,开展CO_(2)随回灌水同时注入储层的研究,既具有经济效益又具有碳封存的环境效益。建立了3D储层模型,对不同井距、地层倾角、筛管位置和采灌速率下CO_(2)突破时间以及富含CO_(2)的盐水在储层中的运移情况进行了研究。结果表明:(1)在采灌速率为20 kg/s,20 a运行时间内井距为1200 m时CO_(2)未突破;(2)在倾斜地层中,当回灌井位于开采井下游时,随地层倾角增加,CO_(2)突破时间延长,沿地层下倾方向碳酸水运移距离增大;(3)综合考虑筛管位置对突破时间和突破后开采井中CO_(2)质量分数的影响,回灌井筛管位于储层上部30 m、开采井筛管位于储层下部30 m时,有利于CO_(2)地质封存的安全性和有效性;(4)采灌速率对CO_(2)突破时间影响较大,当采灌速率为12 kg/s时,CO_(2)未突破;当采灌速率增加到28 kg/s时,突破时间缩短到11.8 a。因此,在实际工程应用中可以通过对操作参数和地层固有特性的研究延缓CO_(2)突破,提高CO_(2)地质封存安全性。 展开更多
关键词 地热水回灌 CO_(2)地质封存 延缓突破 安全性
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闽东南及邻区重力异常特征及其对地壳深部热背景的启示 被引量：1
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作者 张星宇 刘复焜 +6 位作者 林明义 李汉青 刘芳 邱占林 刘明松 王东明 许福美 《地质科学》 CSCD 北大核心 2024年第6期1532-1542,共11页
自中生代古太平洋板块碰撞俯冲欧亚大陆作用下,闽东南地区的地壳结构被强烈改造,区内断裂发育、岩浆活动广泛分布,造就了该区现今丰富的地热资源。为了更好地研究闽东南地区的地壳结构和深部热背景特征,本文基于最新发布的全球高分辨率... 自中生代古太平洋板块碰撞俯冲欧亚大陆作用下,闽东南地区的地壳结构被强烈改造,区内断裂发育、岩浆活动广泛分布,造就了该区现今丰富的地热资源。为了更好地研究闽东南地区的地壳结构和深部热背景特征,本文基于最新发布的全球高分辨率地球重力场模型V32.1,首先采用重力正演技术,计算得到了闽东南及邻区的布格重力异常;然后采用地震数据约束的手段,获得了适用于该区莫霍面反演所需的最佳平均深度;最后通过重力场分离和界面反演的手段,得到了研究区的莫霍面深度分布。结果显示:研究区莫霍面深度在25~32.5 km之间,大陆与海洋区域大致以28 km为界,自东南往西北方向呈增大趋势,这与前人研究结果基本一致,但在一些局部地区(如漳州盆地),莫霍面显示出局部上隆的特征;布格重力异常的短波长部分(20~100 km)与区内断裂带显示出良好的对应性,在一系列NE向和NW向断裂带的控制下,显示出与“东西分带、南北分块”构造格架相一致的块状特征;对其进一步线性识别发现,在地壳深部线性特征主要以NE向为主,福安—南靖断裂带较之政和—大埔大断裂对地壳切割更深,可能到达深部中-下地壳;大地热流局部高值主要出现在莫霍面上隆和重力异常指示的深大断裂带附近,说明闽东南地区丰富的地热资源与该区的地壳结构紧密相关,相对较薄的地壳厚度(莫霍面上隆)形成了局部较高的地温场,而(莫霍面隆起)上覆的深大断裂带则为深部热源的向上运移提供了良好的通道。 展开更多
关键词 闽东南及邻区 重力异常 莫霍面隆起 地壳结构 深部热背景
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华北克拉通东北缘改造:来自吉林辉南地区构造热事件的古地磁记录
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作者 金继浩 任收麦 +4 位作者 王胜建 刘永江 侯啓东 刘一珉 王浩 《地质通报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期289-301,共13页
华北克拉通东北缘处于构造运动活跃地区,古地磁研究可为构造演化和岩浆热事件提供依据。笔者在吉林辉南地区中寒武统32个采点共采集246块样品进行了岩石学、岩石磁学及系统热退磁实验。古地磁实验表明,徐庄组砂质泥岩主要磁性矿物是赤... 华北克拉通东北缘处于构造运动活跃地区,古地磁研究可为构造演化和岩浆热事件提供依据。笔者在吉林辉南地区中寒武统32个采点共采集246块样品进行了岩石学、岩石磁学及系统热退磁实验。古地磁实验表明,徐庄组砂质泥岩主要磁性矿物是赤铁矿和磁铁矿,张夏组灰岩主要磁性矿物是颗粒较小的磁铁矿和黄铁矿,且均发生了重磁化,并记录了稳定的中温分量,前者中温分量地理坐标平均方向为D/I=10.9°/50.8°,α_(95)=11.7°,对应的极位置为76°N,264.6°E,A_(95)=13°,与早白垩世岩浆活动记录的古地磁极位置一致;后者中温分量地理坐标平均方向为D/I=29.1°/59.0°,α_(95)=6.5°,对应的极位置为68°N,213.7°E,A_(95)=8.4°,与第四纪火山岩记录的古地磁极位置一致。综合区域地质背景分析,早白垩世—第四纪,吉林辉南及邻区古地磁记录的2次较为强烈的构造热事件,以及因敦化-密山断裂带左旋走滑运动造成的北向运移形成的古纬度差,一定程度上对华北克拉通东北缘起到双重改造作用。 展开更多
关键词 华北克拉通东北缘 中寒武世 重磁化 构造热事件
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