中深层地热资源勘探开发技术与典型应用 被引量：4

1

作者 孙焕泉 高楠安 +5 位作者 吴陈冰洁 国殿斌 方吉超 赵磊 刘健 周总瑛 《地学前缘》 北大核心 2025年第2期230-241,共12页

在全球能源结构转型和清洁能源需求不断增长的背景下,中深层地热资源作为一种现实的本土、稳定可再生能源,正受到国际社会的极大关注。中国的地热资源分布呈现出明显的地域性特征,东部和西南部地区具有较高的地热资源开发潜力。中深层... 在全球能源结构转型和清洁能源需求不断增长的背景下,中深层地热资源作为一种现实的本土、稳定可再生能源,正受到国际社会的极大关注。中国的地热资源分布呈现出明显的地域性特征,东部和西南部地区具有较高的地热资源开发潜力。中深层地热资源的理论能量储量相当于12500亿吨标准煤。目前,我国已经建立了一套相对成熟的中深层地热资源勘探开发技术体系,覆盖了从全面勘探到高效开发的各个环节,极大提升了资源的勘探精确度和开发效率。在地热勘探评价技术中,地热系统要素综合分析技术揭示地热资源富集规律和形成机制,地球物理综合探测技术重点聚焦刻画断裂构造样式和含水热储展布,地热资源选区评价技术逐级聚焦圈定有利开发目标区,这一系列技术有效应用于华北地区地热勘探工作,部署的勘探井成功率超过80%;地热高效开发技术中,地热田多场耦合模拟技术指导优化开发参数,在满足生产需要的同时防止热突破;地热能开发钻完井技术因地制宜完善井身结构、钻完井工艺,保证地热井安全高效的施工;地热水自然回灌技术和取热不耗水技术在开发过程中有效保护地下热储和维持水层压力,保障地热能的可持续开发。在我国众多中深层地热资源规模开发实践中,渤海湾盆地的雄安地区和关中盆地的咸阳地区分别是盆地内碳酸盐岩热储和砂岩热储开发的典型代表。针对两个地区不同的地热地质条件,运用地质建模和数值模拟技术,提出了井网布局和开发参数优化方法,确保地热项目的长期稳定运行,为具有类似地质条件地区地热资源的高效、环保和可持续开发提供了参考借鉴。 展开更多

关键词 中深层地热资源 勘探开发技术 地热系统要素 可持续开发

在线阅读 下载PDF 职称材料

机器学习模型在地热开发水温预测中的应用

2

作者 董珮瑶 杜利 +2 位作者 赵磊 包一凡 尹茂生 《地质科技通报》 北大核心 2025年第3期388-398,共11页

地热作为一种清洁能源具有广阔的应用前景,可持续地开发和利用地热资源中地热水的温度评估是重要的研究课题。人工智能技术已成为矿产和油气资源勘探开发研究的热点和前沿方向,然而在地热资源开发方面相关研究和应用较少。剖析了油气资... 地热作为一种清洁能源具有广阔的应用前景,可持续地开发和利用地热资源中地热水的温度评估是重要的研究课题。人工智能技术已成为矿产和油气资源勘探开发研究的热点和前沿方向,然而在地热资源开发方面相关研究和应用较少。剖析了油气资源开发中大数据与人工智能应用的重要价值,对当前地热资源开发中人工智能技术的应用与探索进行了介绍。以陕西咸阳地热田为例,采用长短期记忆(long short-term memory,简称LSTM)神经网络构建了以灌定采模式下单井水温的时间序列模型;采用随机森林和XGBoost算法,建立了多个井地热水温度的预测模型。研究结果表明,建立的机器学习模型在地热水温度预测方面表现优秀,模型准确度均在95%以上,且速度快。该地区地热水温度的首要影响因素是取水段顶深,模型验证了渭北断裂带对热储的重要作用。实例应用验证了机器学习模型在解决地热资源开发复杂难题中的优越性,人工智能技术的合理应用能够为地热资源的高效开发和科学降本提质增效提供更多有效的决策依据。 展开更多

关键词 地热开发 机器学习 模拟 地下水 水温预测

在线阅读 下载PDF 职称材料

评论:基于多源融合建模和热−流耦合模拟的张掖盆地地热资源分布特征及成因机制

3

作者 郭清海 《地质科技通报》 北大核心 2025年第5期1-2,共2页

地热能是典型新能源、可再生能源,亦是相对清洁能源,对于全球能源结构转型和优化意义重大[1]。与太阳能、风能等易受气象条件以及昼夜和季节变化强烈影响的间歇性能源相比,地热能在稳定性和可靠性方面具备明显优势;不同类型地热资源可... 地热能是典型新能源、可再生能源,亦是相对清洁能源,对于全球能源结构转型和优化意义重大[1]。与太阳能、风能等易受气象条件以及昼夜和季节变化强烈影响的间歇性能源相比,地热能在稳定性和可靠性方面具备明显优势;不同类型地热资源可用于发电、区域供暖、温室种植、康养等领域,利用前景广阔[2]。然而,地热资源的勘查与开发始终面临比其他类型新能源更为严峻的挑战,其核心难点在于地热系统在一定程度上是“黑箱”系统,为深部热源、区域地质条件、水文地质条件等多重因素在漫长地质历史时期内深度耦合作用的结果。 展开更多

关键词 张掖盆地 多源融合建模 地热资源

在线阅读 下载PDF 职称材料

四川盆地涪陵页岩气立体开发区压裂后取心技术与认识 被引量：1

4

作者 孙焕泉 路智勇 +5 位作者 刘莉 方吉超 郑爱维 李继庆 张玉强 肖佳林 《石油勘探与开发》 北大核心 2025年第3期653-664,共12页

在涪陵页岩气三层立体开发区开展压裂后取心试验,系统设计不同井型取心井6口,基于页岩压后钻井、取心和监测一体化工程技术及裂缝溯源分析,开展页岩气立体开发压裂后缝网评价。压后岩心裂缝数据表明,压裂后形成天然成因、水力成因、机... 在涪陵页岩气三层立体开发区开展压裂后取心试验,系统设计不同井型取心井6口,基于页岩压后钻井、取心和监测一体化工程技术及裂缝溯源分析,开展页岩气立体开发压裂后缝网评价。压后岩心裂缝数据表明,压裂后形成天然成因、水力成因、机械外力成因3大类裂缝,细分为天然构造缝、天然层理缝、水力压裂缝、压裂激活缝、钻井诱导缝、岩心搬运缝6个小类。压后人工缝网形态丰富,水力压裂缝和压裂激活缝相互交织,呈现8种人工缝网形态,以“一”字形简单裂缝最为常见,约占总裂缝的70%。至压裂井筒距离小于35 m时,人工缝网密度较高;距离为35~100 m时,人工缝网密度较低;距离大于100 m时,密度逐渐增大。取心区裂缝溯源结果证实,目前压裂工艺可基本实现涪陵焦石坝主体区块储层的差异化改造,三层立体开发模式能够高效动用页岩气储量,但在裂缝复杂度及扩展均衡性上仍有提升空间,需进一步优化密切割+缝内/缝口暂堵转向、限流射孔等技术,促进裂缝均衡起裂延伸扩展。 展开更多

关键词 涪陵页岩气 立体开发 压后取心 取心工艺 裂缝分类 裂缝溯源 缝网评价 储量动用

在线阅读 下载PDF 职称材料

复杂地层地热钻井防砂技术与废弃井地热改造研究与实践

5

作者 王培义 张林洁 +3 位作者 马鹏鹏 张海雄 袁明叶 刘慧盈 《地质与勘探》 北大核心 2025年第4期862-871,共10页

当前地热井工程面临多项关键技术瓶颈,主要包括岩溶热储安全高效钻井、砂岩热储防砂控砂技术以及油田废弃井地热改造等技术难题,这些问题严重制约地热资源的高效开发与利用。本研究基于京津冀地区岩溶热储储-盖组合特征与裂缝发育规律... 当前地热井工程面临多项关键技术瓶颈,主要包括岩溶热储安全高效钻井、砂岩热储防砂控砂技术以及油田废弃井地热改造等技术难题,这些问题严重制约地热资源的高效开发与利用。本研究基于京津冀地区岩溶热储储-盖组合特征与裂缝发育规律的系统分析,研发了适用于易漏失地层的高效钻井技术。针对华北地区碎屑岩热储生产过程中普遍存在的出砂问题,易导致采水和回灌困难、严重影响正常地热供暖运行效果,系统揭示了碎屑岩热储出砂机理和影响因素,建立了出砂预测模型并开发了配套软件,同时研发不同砂岩热储的防砂和治砂工艺技术。该技术已在30口新投井中推广应用,单井年均可节约措施费用超过25万元。针对油田企业数量众多的废弃井,提出了将其改造为地热井的可行性方案,建立了不同类型废弃井井筒的改造方案,并研发了三类井筒改造工具,形成了一套完整的废弃井改造成地热井的改造方案及配套技术,费用节约率达52%,为地热资源的规模化开发提供了重要的技术支撑。 展开更多

关键词 井筒工程 岩溶热储钻井 防砂技术 废弃井改造 复杂地层

在线阅读 下载PDF 职称材料

储层渗流对单地热井同轴换热器取热特性的影响

6

作者 杨心柳 刘强 +2 位作者 曹倩 崔岳铭 方朝合 《化工进展》 北大核心 2025年第7期3860-3868,共9页

单地热井同轴换热器只取热不耗水,解决了抽灌采热方式面临的回灌困难、地表热污染和化学污染等问题,在废弃油气井改造地热井等领域具有广阔的应用前景。地下水渗流影响储层温度场,进而影响单井换热器的取热特性,本文构建了中深层单地热... 单地热井同轴换热器只取热不耗水,解决了抽灌采热方式面临的回灌困难、地表热污染和化学污染等问题,在废弃油气井改造地热井等领域具有广阔的应用前景。地下水渗流影响储层温度场,进而影响单井换热器的取热特性,本文构建了中深层单地热井同轴换热器的热渗耦合模型,以大庆油田一废弃油井改造的地热井为例,探讨了不同渗流参数下储层的温度分布,揭示了渗流作用下工质回注参数对同轴换热器取热特性的影响规律。井下换热过程受岩体导热和渗流热质传递的协同影响,当渗流速度低于10^(-6)m/s时,井下传热以岩体导热为主,换热器出口温度较无渗流时仅升高1.1℃,取热功率增加4.3%;渗流速度达10^(-5)m/s时,储层内热流密度提高,换热器出口温度可升高9.7℃,取热功率提高65.2%。井筒取热的热影响半径在渗流速度为10^(-5)m/s、孔隙度为28%时最大,约为无渗流时的4.5倍。在回注温度低、循环水流量大时,系统对回注参数变化的响应幅度大,换热器取热功率提高,但出口温度降低。 展开更多

关键词 传热 多孔介质 数值模拟 地热能 渗流 同轴换热器 取热特性

在线阅读 下载PDF 职称材料

莺歌海盆地X气田基于地热模型的地热资源评价

7

作者 梁玉凯 郑华安 +3 位作者 曾倩宜 宋吉锋 田中原 蒋恕 《油气藏评价与开发》 北大核心 2025年第5期891-899,共9页

莺歌海盆地是中国南海西部海域天然气勘探的重点区域,近年来在X气田黄流组不仅发现了具有商业潜力的气层,而且钻遇了大量高温地层水,显示出水热型地热资源开发的良好前景。然而,当前尚缺乏针对该系统的地热资源量评价研究。以莺歌海盆地... 莺歌海盆地是中国南海西部海域天然气勘探的重点区域,近年来在X气田黄流组不仅发现了具有商业潜力的气层,而且钻遇了大量高温地层水,显示出水热型地热资源开发的良好前景。然而,当前尚缺乏针对该系统的地热资源量评价研究。以莺歌海盆地X气田为例,综合钻井、测井、岩心和地震资料,构建了非均质三维热储地质模型,实现了孔隙度、渗透率、温度和含水饱和度等关键属性的网格化建模与分配。模型构建过程中引入多次随机模拟与地震属性约束,以增强地质参数空间展布的合理性与精度。基于该模型,采用容积法对黄流组热储进行了地热资源量评价,并识别了主要地热富集区。研究表明:黄流组热储地层温度介于167.0~197.6℃,平均温度达186.5℃,具备高温地热开发条件。地热总资源量为3.84×10^(16)kJ,折合标准煤1310.5×10^(6)t,其中细砂岩为主要热储。按8%的可采系数计算,可采资源量约为0.31×10^(16)kJ,折合标准煤104.8×10^(6)t。资源空间分布揭示了2个主要地热富集区,均位于黄流组深水浊积水道砂体中,具有高温、良好物性和细砂岩发育等特点,是未来开发的优选区域。同时,含水饱和度模型分析显示,黄流组东部与西部含水率均较高,发育独立水体,可作为潜在的开发区。研究成果为莺歌海盆地地热资源的分布特征和开发潜力提供了更直观的认识,对推动中国海上气田与地热协同开发具有重要指导意义。 展开更多

关键词 莺歌海盆地 油气田地热 热储建模 海上地热资源评价 容积法

在线阅读 下载PDF 职称材料

“深地工程安全”专题序言

8

作者 李邵军 张国华 《安全与环境工程》 北大核心 2025年第5期I0001-I0002,共2页

随着国家基础设施建设和能源资源开发的深入推进,水利水电、交通、矿山等领域的深部重大岩土工程呈现出规模更大、埋深更深的发展态势。受复杂地质条件和探测技术局限的制约,深地工程常面临高地应力、高地温、高渗透压、强地震烈度等极... 随着国家基础设施建设和能源资源开发的深入推进,水利水电、交通、矿山等领域的深部重大岩土工程呈现出规模更大、埋深更深的发展态势。受复杂地质条件和探测技术局限的制约,深地工程常面临高地应力、高地温、高渗透压、强地震烈度等极端环境挑战。同时,极端环境下的岩体性态感知、工程智能化建造与长期健康运维等瓶颈问题,也严重制约着深地工程的安全性。因此,迫切需要突破相关理论方法、灾变监测和防控技术。 展开更多

关键词 安全性 高地应力 高地温 复杂地质条件

在线阅读 下载PDF 职称材料

600℃超高温干热环境下铝酸盐水泥石性能评价

9

作者 李小江 王越洋 +3 位作者 肖京男 魏浩光 杨睿月 贾慧 《钻井液与完井液》 北大核心 2025年第4期531-536,共6页

油页岩原位开采时井下为超高温干热环境,温度可达500℃以上,对油井水泥环的密封完整性提出了挑战。对此,评价了600℃长期干热环境下铝酸盐水泥石与加砂铝酸盐水泥石性能演变规律,分析了微观结构特征与水化产物变化。研究结果表明,铝酸... 油页岩原位开采时井下为超高温干热环境,温度可达500℃以上,对油井水泥环的密封完整性提出了挑战。对此,评价了600℃长期干热环境下铝酸盐水泥石与加砂铝酸盐水泥石性能演变规律,分析了微观结构特征与水化产物变化。研究结果表明,铝酸盐对水泥石高温强度衰退具有一定抑制作用,经过600℃干热环境后,水泥石强度先升高后缓慢降低,这是因为硬度较高的刚玉等矿物取代硬度较低的三水铝石等矿物,水泥石以块状和粒状结构为主,结构尚可,但孔喉尺寸变大,渗透率提高。加砂铝酸盐水泥石强度低于纯铝酸盐水泥石,经过600℃干热养护后石英和刚玉含量显著升高,水泥石微观结构演化规律与纯铝酸盐水泥石基本一致,石英砂参与反应程度低,虽可部分优化水泥石孔喉结构,但其胶结性更差,水泥石内部微裂缝增多,导致渗透率升高。研究结果可为适用于油页岩等原位开采高温工况的铝酸盐水泥浆体系开发提供参考。 展开更多

关键词 原位开采 铝酸盐水泥石 抗压强度 渗透率 微观结构 水化产物

在线阅读 下载PDF 职称材料

冀中坳陷中部中元古界雾迷山组热液活动特征

10

作者 鲁锴 张涛 +8 位作者 王哲麟 鲍志东 张军涛 鲍逸非 王启超 班舒悦 郭妍晶 胡小龙 张辛雨 《古地理学报》 北大核心 2025年第4期823-839,共17页

冀中坳陷中部中元古界雾迷山组中赋存着大量的油气和地热资源,但目前对于雾迷山组储集层所经历的热液活动研究相对较少。本次研究在野外和岩心观察的基础上,利用电子探针、碳氧稳定同位素、锶同位素和流体包裹体测温等手段,对雾迷山组... 冀中坳陷中部中元古界雾迷山组中赋存着大量的油气和地热资源,但目前对于雾迷山组储集层所经历的热液活动研究相对较少。本次研究在野外和岩心观察的基础上,利用电子探针、碳氧稳定同位素、锶同位素和流体包裹体测温等手段,对雾迷山组中热液活动特征及其对储集层的改造作用进行探讨。结果显示:雾迷山组中发育多种热液相关矿物,其热液活动可分为3类,分别为幔源流体活动、以碳酸盐矿物为主的热液活动和硅质热液活动。其特征主要体现在白云岩发生大理岩化作用;热液白云石矿物较基岩泥晶白云石的δ^(13)C和δ^(18)O值均偏负和锶同位素值升高;一些白云石、石英和萤石胶结物中流体包裹体的均一温度异常增高。雾迷山组中热液活动强度的差异受控于区域幔源流体活动和输导通道。当研究区内断层和幔源流体活动时期相耦合时,热液活动强度达到最大。其强度西北强于东南;级别越高、规模越大的断层附近的热液活动越强的特征。热液活动产生的溶蚀作用、重结晶作用和水压力破裂作用对储集层有着建设性改造作用;充填作用、胶结作用和硅化作用减少了储集空间,是破坏性改造作用;而大理岩化的过程基本没有改变原岩的储集性。 展开更多

关键词 流体包裹体 热液活动 雾迷山组 潜山构造带 冀中坳陷

在线阅读 下载PDF 职称材料

高压磨料射流冲蚀储气库区老井落鱼成孔特征研究

11

作者 高玮 黄中伟 +3 位作者 武晓光 高清春 姚建蓬 赵炎 《流体机械》 北大核心 2025年第4期1-8,共8页

针对储气库区落鱼型老井的落鱼水眼有效封堵问题,建立了针对落鱼水眼封堵的高压磨料射流冲蚀射孔封井方法,进行了高压磨料射流冲蚀落鱼钻杆试验研究,以开孔时间和成孔直径为评价指标,分析了射流参数和磨料参数对开孔性能的影响,获得了... 针对储气库区落鱼型老井的落鱼水眼有效封堵问题,建立了针对落鱼水眼封堵的高压磨料射流冲蚀射孔封井方法,进行了高压磨料射流冲蚀落鱼钻杆试验研究,以开孔时间和成孔直径为评价指标,分析了射流参数和磨料参数对开孔性能的影响,获得了不同射流压力下磨料射孔的极限喷距图版。结果表明,不同类型磨料的成孔效率不同,磨料的冲蚀破坏能力:金刚砂>陶粒>石英砂,推荐选用硬度较大的金刚砂作为施工磨料;相同射流压力条件下,磨料粒径和磨料体积分数影响开孔效果,推荐工程上采用40~60目的磨料颗粒,磨料体积分数为6%~8%;减小喷距、增大泵压是提高射孔效率和效果的关键;随着喷射角度的增大,冲蚀效率下降,实际作业中喷射角度建议不超过25°;磨料射流的冲蚀成孔效果随喷距增加而降低,存在极限喷距,预测了10~30 MPa喷射压力下,极限喷距应在24.7~42.5 cm之间;在采取上述措施的前提下,高压磨料射流可在2~4 min射穿Ф127 mm的钻杆本体,10~12 min射穿钻杆接头,成孔直径为11~26.9 mm。研究结果验证了高压磨料射流冲蚀落鱼开孔技术的可行性,可为储气库落鱼型复杂老井封堵提供理论和方法指导。 展开更多

关键词 储气库 老井 落鱼 磨料射流 成孔

在线阅读 下载PDF 职称材料

海南岛岩石热物性特征及其对地温场的影响

12

作者 李科甫 朱传庆 +3 位作者 马钊 杨俊生 苏宏 邢书頔 《地质学报》 北大核心 2025年第5期1755-1772,共18页

岩石热物性是影响区域地温场的基本参数,对研究地温场和地热资源量评估有着重要作用。为了定量认识岩石热物性特征和其对地温场的影响,对海南岛野外露头样品进行热物性测试,得到了62个岩石热导率数据,57个岩石生热率数据,并系统分析海... 岩石热物性是影响区域地温场的基本参数,对研究地温场和地热资源量评估有着重要作用。为了定量认识岩石热物性特征和其对地温场的影响,对海南岛野外露头样品进行热物性测试,得到了62个岩石热导率数据,57个岩石生热率数据,并系统分析海南岛岩石热物性特征以及岩石热物性差异对地温场的影响,为区域地热相关领域研究提供新的资料与参考。研究结果表明:①海南岛三类岩石热物性存在差异。对于热导率,所有样品热导率范围为1.03~7.02 W/(m·K),其中变质岩平均热导率最高(3.16±1.41 W/(m·K)),沉积岩次之(2.53±0.80 W/(m·K)),火成岩最低(2.40±0.74 W/(m·K));对于生热率,所有样品生热率范围为0.03~6.12μW/m^(3),其中火成岩平均生热率最高(2.68±1.68μW/m^(3)),沉积岩次之(1.90±0.92μW/m^(3)),变质岩最低(1.10±0.95μW/m^(3))。②不同物性参数与热导率表现出不同的相关性。孔隙度与热导率呈负相关关系,密度与热导率则呈正相关关系。岩石进行饱水校正之后,热导率值增加了1%~79%,平均增加率为17%±16%,针对海南岛地区,建立了符合海南岛地区的饱水校正经验公式。③岩石放射性元素产热贡献及其与生热率关系存在差异。岩石中U和Th为主要产热元素,并且均与生热率呈线性正相关;而K的产热贡献相对较低,其与生热率之间的正相关性也明显弱于U和Th。④岩石热物性影响了地层温度分布和地热差异聚集。岩石饱水性对热导率具有较大影响,在温度场模拟中应予以考虑。 展开更多

关键词 热导率 生热率 地温场 海南岛 放射性生热元素

在线阅读 下载PDF 职称材料

华北地区奥陶系白云岩晶体结构特征及成因分析

13

作者 向鹏飞 汪新伟 +3 位作者 刘睿 冯双奇 杨志波 季汉成 《西北大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第5期1154-1168,共15页

基于沉积背景,综合岩石学和XRD分析研究华北地区下、中奥陶统白云岩的类型及特征,探讨其成因,揭示奥陶系白云石化机理。研究表明:①根据白云石的晶体形态及晶粒大小,下奥陶统亮甲山组发育5类白云岩(LD1~LD5),中奥陶统马家沟组发育3类白... 基于沉积背景,综合岩石学和XRD分析研究华北地区下、中奥陶统白云岩的类型及特征,探讨其成因,揭示奥陶系白云石化机理。研究表明:①根据白云石的晶体形态及晶粒大小,下奥陶统亮甲山组发育5类白云岩(LD1~LD5),中奥陶统马家沟组发育3类白云岩(MD1~MD3);②白云石晶体粒径越大,白云石化越强,有序度越高,晶胞参数c值越大,而晶格越无序,白云石结晶速度越快;③LD1和MD1形成于潮上带蒸发泵白云石化,LD2和MD2为回流渗透白云石化成因,LD3~LD5及MD3形成于不同阶段埋藏白云石化;④在沉积阶段,持续的海平面下降控制了亮甲山组白云岩的原始分布,而中奥陶世3个海退阶段是马家沟组白云岩的主要形成期,随后以埋藏白云石化为主。研究结果为深入理解华北奥陶系白云石化过程提供了新视角。 展开更多

关键词 奥陶系 亮甲山组 马家沟组 白云石化 有序度 晶胞参数

在线阅读 下载PDF 职称材料