干热岩

摘要： 传统的地热井井身结构不适用于利用二氧化碳爆破技术进行干热岩储层建造,因此本文基于二氧化碳爆破致裂技术建造干热岩储层的新型井身结构工艺进行了进一步探究。结合该工艺水平井段(炮孔)钻进过程实际工况,对钻井后水平井段(炮孔)附近干热岩储层的物理力学性质变化规律及储层温度分布特征进行了岩石力学实验和数值模拟研究。研究结果表明钻井液降温产生的热应力作用是储层岩石性质发生变化、出现热损伤区的主要原因;冷却过程中炮孔附近储层呈现出“快速降温区-平缓降温区-未降温区”的区域性温度分布特征;储层初始温度和冷却时长对快速降温区温度分布以及热损伤区范围影响较大。本研究可以为二氧化碳爆破致裂干热岩储层建造提供理论指导。

摘要： 干热岩作为地热资源的重要组成部分,具有清洁、稳定、可再生的优势,潜力巨大。研究干热岩对于湖北省能源利用、环境保护意义重大。因此,对湖北省具有干热岩成藏条件的干热岩靶区进行分析,选择大别地区罗田和江汉盆地嘉鱼,采用大地电磁探测技术进行模型二维正演。最后通过野外数据采集,对TM模式数据进行反演解译,基本查明两地深部电性结构,推测控热构造的分布规律,初步评估其干热岩潜力。

摘要： 能源是经济社会长期稳定发展的有力保障。同时,我国也进入了生态文明建设的关键时期。为实现此目标,亟需建设清洁、低碳、高效、多元的现代能源体系。干热岩型地热作为一种新兴的环境友好型资源,有望推进能源结构转型。开发干热岩需要建立增强型地热系统,其核心是向储层钻井并压裂形成一定规模的裂缝网络,构建井间循环回路来提取热能发电。20世纪70年代以来,多个发达国家先后进行干热岩资源开发尝试,然而受到人工热储建造和诱发地震防控等关键技术的限制,成功运行的EGS工程屈指可数。近些年来,干热岩资源的优越性和规模化开发可行性进一步得到国际社会的认可,投入建设的EGS数量总体上不断增加。水力压裂是建造人工热储的核心技术手段之一,水力裂缝的形态直接决定了换热体积和取热效率。本文在分析国内外典型EGS压裂案例的基础上,总结了干热岩水力压裂的工艺特点。此外,结合几种较为流行的理论模型和我国首例EGS工程——共和盆地恰卜恰干热岩试采工程的实际情况,简要阐述了干热岩压裂与诱发地震之间的关系。最后从压裂工艺、智能化开发、微地震监测矩张量反演等方面为干热岩水力压裂向更深层次发展提出建议。

摘要： 井筒自循环技术是开发干热岩地热的一种新技术,它采用油管和套管组成的U形通道作为换热器,目前对该项技术的现场和室内试验研究尚不够。文章建立了一个实验室规模的模拟装置来模拟干热岩局部井筒自循环的热交换过程,以水作为换热介质,进行一系列室内试验,对换热的影响因素及换热参数进行研究。试验结果表明:具有较大采热能力和热容量的花岗岩在高温下具有较高的采热速率;较高的注水速率会产生较高的采热速率,但出口温度会降低,因此,应慎重选择较高出口温度和较高采热量之间的平衡。相似性分析表明,876 m长的垂直井在602.8 m^(3)/d的注入速率下,可从150°C的干热岩中获取的采热量高达565 kW,该结果与现场实测数据很接近,可以证明相似性分析结果的合理性。建立的模拟装置及试验原理也同样适用于“取热不取水”的中深层同轴套管式地埋管换热技术,可以为中深层地热开发研究和实际应用提供一定的参考。

摘要： 利用现场取心、冲洗液消耗量、录井气显、测井曲线和井温特征等对苏北盆地热储层地质特点如盖层、热储层、地温梯度、热储孔隙度、渗物性分析研究,得出苏北盆地东台坳陷寒武-奥陶系碳酸盐岩地层温度高,储层裂隙为低孔、低渗透率类型,属于较好的干热岩储层;通过对储层的各向异性、岩石力学参数的分析研究,为储层的压裂改造和东台坳陷的干热岩进一步勘探开发提供依据。

摘要： 干热岩(HDR)地热资源是一种极具竞争力的清洁可再生能源,其资源潜力大,安全环保,越来越受到各国能源战略的关注。欧美国家的成功实践说明了干热岩开发的可行性,但中国干热岩的研究较晚,目前还处于靶区圈定和科学钻探阶段,但有了初步的勘探成果。通过对国内外干热岩资源的综合研究,本文阐述了干热岩资源的赋存指标,并将中国干热岩资源的赋存类型分为高放射性产热型、沉积盆地型、近代火山型和强烈构造活动带型。结合中国干热岩的钻探开发,提出了在干热岩钻井时的困难与勘查开发的技术要求和进展。本文旨在通过综合分析,尽快解决目前的难点,促进中国干热岩资源的有效利用。

摘要： 裂隙换热系数是干热岩地热资源评价、开发及模拟表征中的重要参数,通常需要通过试验测试得到。本文通过数值实验与控制变量法,丰富干热岩裂隙内的对流换热实验数据,利用现有裂隙换热系数公式计算裂隙换热系数,分析不同公式得到的换热系数随实验参数的变化规律,探讨裂隙换热系数公式的适用性。结果表明:各公式得到的换热系数随岩石试样外壁面温度的升高而增大,换热系数与流量之间的关系因不同公式而异,换热系数与裂隙开度之间呈正相关或负相关关系受流量大小的控制。部分理论公式在流量足够大时出现负值,另一部分理论公式的数值稳定性、适用性较好。

摘要： 地热能是一种清洁、环保的可再生能源,是未来自然资源开发利用的重要对象,其中干热岩是重要的深部地热资源之一。目前取热性能多目标优化较少考虑储层开采模型,也未综合比较不同优化思路下的效果。为了提高热储取热效率、延长地热开采寿命,基于青海共和地区干热岩开采热—流—固耦合模型与三种取热优化方法,得到合适的地热系统运行参数(注入温度、注入排量、生产压力、注采间距),并对比评价了不同方案下的取热效果。研究结果表明:①注采参数敏感性分析指出,发电功率、采收率与注采压差之间呈逆向关系,这是采用多目标优化的直接原因;②基于参数化研究得到的优化方案热储寿命最短为10年、注采压差达67 MPa,存在显著的热突破现象,储层安全受到挑战;③采用多目标优化决策一体化方法,得到了最佳的干热岩系统运行参数组合,热储寿命可超20年,实现了均衡优化的结果。结论认为,多目标优化思路在地热开采中具有可行性与适用性,该方法为地热高效开发利用提供了参考和借鉴,并可助力我国“双碳”目标实现。

摘要： 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。

摘要： 2022年2月19日,国家自然科学基金重大项目—“干热岩地热资源开采机理与方法”启动。该项目是我国地热资源开采领域首个国家自然科学基金重大项目。干热岩是一种具有独特优势的清洁可再生能源,具有储量丰富、绿色环保、高效稳定、不受季节及昼夜限制等特点,开采潜力巨大。干热岩体地热开发,通常采用增强型地热系统(EGS)。

摘要： 本文针对高温干热岩钻井井内温度及定位探测为目标,建立基于后向散射光谱分析的传感理论模型,研究影响传感器性能的各种因素,优化设计各项传感器结构参数,突破高温分布式光纤温度传感、高分辨率分布式光纤温度传感、传感信号处理、测量封装结构等关键技术,完成传感系统结构、光路、电路、软件设计,研制出高温高分辨分布式光纤温度传感系统,并通过定位探测模拟实验,证明系统具有良好的适用性,可助力干热岩钻探工程的勘探和开发.

摘要： 浙江省地处东南沿海高热流地热异常区,具有良好的干热岩资源赋存条件.通过对比分析,确定浙江主要干热岩赋存类型为高放射性产热型和沉积盆地型.在区域地质背景总结基础上,结合浙江省大地构造分区、大地热流分布特征、干热岩赋存类型特点,将浙江省划分为扬子陆块区、江山-绍兴拼合带、华夏陆块区3个干热岩地热资源分区,并进一步细分为8个亚区.根据不同亚区地质构造背景及干热岩资源赋存条件,提出近期宜开展全省燕山期酸性岩体调查及典型岩体热参数测定,加强金衢、宁波等盆地基底地质构造研究,做好干热岩资源区划,为后续勘查、研究奠定基础.

摘要： 进入21世纪以来,随着人们绿色和环保意识的增强,地热资源尤其是干热岩地热资源,成为全世界关注的焦点,国内外对干热岩勘查与开发利用开展过大量的实验研究,取得了丰硕的成果和经验,正逐步走向实际应用.江西省作为一个能源资源严重匮乏的矿产资源大省,对勘查开发干热岩资源正在做积极探索.本文根据白岭地热田前期地热水资源勘查成果,在地热田地热地质条件和成因模式分析的基础上,结合岩石放射性元素铀、钍、钾含量及岩石生热率分析与估算,对白岭地区干热岩资源勘查前景进行了初步探讨,提出于热岩勘查初步认识和建议,以期为江西省和白岭地区开展干热岩勘查开发研究提供指导.

摘要： 干热岩作为一种地热资源，具有无污染及不受气候等外界条件影响等优势，中国干热岩地热地质条件优越，具有广阔的发展前景。利津县陈庄镇地区覆盖层下部主要由太古代泰山岩群混合花岗岩及古生代地层组成，具有良好的干热岩地质赋存条件。GRY1孔在孔深2003~2500m段常压下基本不透水，渗透系数为9.91×10-3m/d，注水时压力持续增长的原因是只有注水孔没有抽水孔。GRY1孔处埋深2003~2500m花岗岩、二长花岗岩具有较好的可压裂性，虽然其天然裂隙率及渗透性很差，但经水力压裂后渗透系数有大幅提高，压裂模式属于人工高压+天然裂隙复合压裂模式，在可控的孔口压力下能获得较大的注入水量，有利于干热岩资源的开发利用。通过本次试验可以看出，干热岩做压裂试验时应选取天热裂隙发育段作为压裂试验的目的层，非发育段压裂比较困难，对压裂设备要求高、能量消耗高、人工热储建造体积小，不经济，不利于开发。因GRY1孔现场压裂测试为国内首次干热岩工程现场压裂测试，受经费等影响，压裂方案存在不足之处，建议以后国内类似工程做压裂试验时应在压裂前和压裂后做抽水试验并做对比分析，并在压裂过程中添加支撑剂，同时做好微震监测，以便综合分析裂隙的扩展方向和空间展布。

摘要： 地下数十米至十几千米深度的三维剪切波速度结构对地下流体、温度、断裂破碎带、矿物成分、地层属性等结构变化特征非常敏感,可为包括干热岩在内的地热资源勘查、活动/深大断裂探测等地壳浅部相关的资源、工程和防震减灾等科学问题提供直观的图像.密集台阵地震背景噪声层析成像方法是近年来发展起来的一种有效的地震学成像方法,其不依赖于地震事件与人工震源,通过连续记录地震背景噪声即可获得地壳浅部几十米至十几千米深度的三维精细剪切波速度结构,是一种高分辨、高精度、低成本的地下结构地球物理探测方法.基于此将简要介绍基于密集台阵地震背景噪声成像方法在五大连池火山和青海共和-贵德地区的干热岩等地热资源勘查工作中的初步研究结果.

摘要： 受世界干热岩/EGS试验热湖的影响,在世界8个发达国家之外,中国表现出积极响应,自"十二五"开始,科学技术部设立了研究项目,国土资源部开始了试验勘探,还有一些地方也投入了试验.但是,从初步结果来看,所获结果不够严谨,千热岩研究不能停留在钻个测温孔，石油钻井的压裂不等于干热岩压裂，中国第一口干热岩科学钻探深井不够科学。

摘要： 利用航磁异常数据,采用空间域连续模型居里面反演方法,揭示了湖北省居里面具有隆起和凹陷相间的团块状构造特征,依此划分为4个隆起区、4个凹陷区.一般来说,在岩浆活动、地壳深部热传导、地壳断裂热对流等热构造事件活跃区,会导致居里面隆起;在稳定地台或冷的盆地区,则会造成居里面下凹.居里面可以大致反映出地壳深部温度场的分布特征,结合地表水文地质情况,初步预测出湖北境内两处“干热岩”可能存在的区域,为今后勘探、开发利用地热资源提供参考依据.

摘要： 介绍了一种高效金刚石铣鞋,从钻头胎体材料、组装结构、切削齿材料及布齿方式等方面进行了优化设计,通过在河北省平原沧县台拱带干热岩资源预查GRYl孔的事故现场处理表明,研制的高效金刚石铣鞋套铣速度快,仅用单支铣鞋就成功套铣整支牙轮钻头.

摘要： 济南市境及周边地区分布有大范围的基性辉长岩体,本身具有一定的岩石生热率,靠近岩体的沉积地层地温梯度明显升高,南部山区的地下水流经此地后受阻上涌,形成了市区著名的泉群,表明区内辉长岩体岩石致密,渗透率低,是本次干热岩资源调查的重点对象,该岩体在重力、磁法异常中为重磁同源显示,本次工作通过对区内重磁异常的分析解释,圈定了岩体中心区域,结合电法剖面测量,对其厚度变化规律和顶板埋深进行了推断,提出了符合干热岩资源开发利用的深度范围,并提出了3处位置作为干热岩钻孔的选择参考.

摘要： 增强型地热系统(EGS)是高效开发可再生清洁地热能的重要方法,但超高地层温度对压裂液的耐高温性能提出挑战.本文针对增强型地热系统压裂工艺提出了降温压裂技术,通过压裂前置液对裂缝地层降温.利用一口地热井压裂施工数据,计算分析了射孔位置温度和裂缝内压裂液温度分布情况,对压裂前置液注入量的计算提供了依据.计算结果表明:压裂液对井筒降温效果显著;裂缝内压裂液温度梯度分布较大,裂缝前端50m范围内压裂液温度降低明显,可满足耐高温压裂液的温度要求.

摘要： 本发明公开一种适用于干热岩地层的取热装置及取热方法，涉及干热岩资源开采技术领域，包括开采井、开采井口装置、双壁钻杆、保温管、气液混合室、压缩气体供应部件、冷水供应部件和分离处理组件，开采井口装置设置于开采井的顶端，双壁钻杆包括钻杆内管和钻杆外管，保温管与钻杆内管连接，钻杆外管下端与气液混合室连接，钻杆内管下端的侧壁上设置有多个通孔，通孔与气液混合室位置相对应，压缩气体供应部件与钻杆外管连接，冷水供应部件与开采井口装置连接，分离处理组件的两端分别与钻杆内管和冷水供应部件连接，分离处理组件用于气液分离和热量吸收。该取热装置及取热方法降低了开发成本，避免大型压裂诱发地震风险，提高了采收率。

摘要： 本发明公开了一种用于干热岩井筒的保温连续复合油管及干热岩井，涉及地热资源开发技术领域，该油管包括：内管和外管，外管套设于内管的外侧，外管与内管之间形成封闭腔体，封闭腔体内沿内管的轴线方向设置有多个工质通道，工质通道内设置有重力热管工质，工质通道与封闭腔体之间填满隔热填料；该油管通过封闭腔体内填充的隔热填料减少地热流体在油管内的热量损失，工质通道内的重力热管工质在井筒底部汽化向上移动直至在井口处的工质通道内液化并回流，还能实现井筒底部热量向井口方向的快速传递，使得该油管具有良好的保温效果。

摘要： 本发明提供了一种干热岩开发方法，烟气道注入至干热岩储层，成为高温烟道气流体，由生产井产出进入热交换装置，经过分离装置分离为液体和气体，液体用于工业提纯利用，气体压缩后冷却形成回流烟道气，再注入至注入井。本发明还提供了一种干热岩开发与热量利用系统，包括注入井和生产井，烟道气排放源、烟道气捕集装置和烟道气运输装置依次连通后通过注入装置连通至注入井，生产井的出口依次与热交换装置、分离装置、冷却装置和压缩装置连通，压缩装置与所述注入装置连通。本发明将烟道气作为热交换介质，避免污染及淡水资源浪费，提高干热岩地热能开采效率，同时实现烟道气体中CO

摘要： 本发明公开了干热岩热储压裂裂缝换热总面计算方法、装置及介质，该方法，包括：获取热储内循环采热工质的合理流量M；基于注入井井筒内工质一维流动传热数学模型和采热工质的合理流量M，计算注入井井底温度Tr,in；基于生产井井筒内工质一维流动传热数学模型和采热工质的合理流量M，计算生产井井底温度Tr,out；基于注入井井底温度Tr,in和生产井井底温度Tr,out，计算压裂裂缝换热总面积A。本发明建立了地面系统发电量与地下热储压裂人工裂缝参数之间的关系，在热储特征、发电量等多个因素耦合约束下，建立了干热岩热储压裂人工裂缝换热总面积的计算方法，解决了目前已有干热岩热储压裂缝网设计无依据，无法预估压裂缝网产能的问题。

摘要： 本发明公开了一种适用于干热岩开发的侧钻分支井取热装置及其取热方法，涉及热能开采技术领域，包括：主井，主井包括非开发井段和生产井段，非开发井段位于生产井段的上方；技术套管，技术套管套设于非开发井段内；分支井，分支井上端连接于技术套管侧壁上，分支管与技术套管相连通，分支井下端位于干热岩层；开采油管，开采油管位于技术套管内，开采油管下端连接有叶轮泵，叶轮泵连接有动力装置；开采三通，开采三通固定于开采油管上端，开采三通出液口与开采油管相连通；注入三通，注入三通固定于地表上，注入三通设有进液口、上端注入贯穿口和下端注入贯穿口；封隔器，封隔器设置于开采油管外壁上。本发明只需在地表设置一个主井，建设成本低。

摘要： 本发明公开一种适用于干热岩地层的取热装置及取热方法，涉及干热岩资源开采技术领域，包括开采井、开采井口装置、双壁钻杆、保温管、气液混合室、压缩气体供应部件、冷水供应部件和分离处理组件，开采井口装置设置于开采井的顶端，双壁钻杆包括钻杆内管和钻杆外管，保温管与钻杆内管连接，钻杆外管下端与气液混合室连接，钻杆内管下端的侧壁上设置有多个通孔，通孔与气液混合室位置相对应，压缩气体供应部件与钻杆外管连接，冷水供应部件与开采井口装置连接，分离处理组件的两端分别与钻杆内管和冷水供应部件连接，分离处理组件用于气液分离和热量吸收。该取热装置及取热方法降低了开发成本，避免大型压裂诱发地震风险，提高了采收率。

摘要： 本发明涉及一种可局部二次换热的干热岩换热装置。该换热装置包括隔热管、供水管、喷嘴、喷嘴接头、喷射室、扩散器、回水管和集水器，隔热管内从上到下依次设置有供水管、喷嘴、喷射室、扩散器，集水器与隔热管相通，设置在隔热管底部，喷嘴位于喷嘴接头内，供水管与喷嘴连通，喷射室上部与喷嘴接头连接，喷射室下部与扩散器上部连接，扩散器下部与集水器连通，集水器底部设置有与集水器连通的回水管。本发明结构简单；经济合理；安全可靠；环保；推广前景广阔；换热效率高；保温性能好。

摘要： 本实用新型涉及一种干热岩（EGS）双井多分支干热岩换热系统，本系统包括：a.注入系统包括隔传导型材料（1）、注入管（2）、工质（3）；b.热交换系统包括分支裸眼井孔（4）干热岩体（5、6、7、8）、热交换工质容腔（9）；c.排出系统包括排出管（10）、隔传导型材料（11）、工质（12）。三大系统与地面热能利用设备连接，形成密闭的循环系统，高效地将干热岩热储层的热能导出，运用于发电、供暖（制冷），实现低碳环保、经济实用的社会价值。本实用新型是一种全新的利用地热能的技术。

摘要： 本实用新型公开了干热岩发电及综合利用的挖掘、热储改造与管道换热系统，包括底座，所述底座的左右两侧壳体均焊接有固定板，两个所述固定板相互靠近的一侧壳体均焊接有两个固定块，所述固定块的壳体上转动连接有两个转轴，位于上方两个所述转轴的外圈均固定套设有连杆一，所述连杆一的另一端连接有移动板一，所述移动板一的两侧壳体分别滑动连接在两个所述固定板的壳体上，位于下方两个所述转轴的外圈均固定套设有两个连杆二，所述连杆二的另一端连接有移动板二，所述移动板二的两侧壳体分别滑动连接在两个所述固定板的壳体上。本实用新型能够抵消、吸收大部分换热器工作所产生的震动冲击力，从而避免了换热器工作产生的震动与管道断裂的情况。

摘要： 本实用新型涉及一种可局部二次换热的干热岩换热装置。该换热装置包括隔热管、供水管、喷嘴、喷嘴接头、喷射室、扩散器、回水管和集水器，隔热管内从上到下依次设置有供水管、喷嘴、喷射室、扩散器，集水器与隔热管相通，设置在隔热管底部，喷嘴位于喷嘴接头内，供水管与喷嘴连通，喷射室上部与喷嘴接头连接，喷射室下部与扩散器上部连接，扩散器下部与集水器连通，集水器底部设置有与集水器连通的回水管。本实用新型结构简单；经济合理；安全可靠；环保；推广前景广阔；换热效率高；保温性能好。