砂岩热储工程技术与应用_天文地球

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新时代地热能高效开发与利用研究丛书编委会

顾　问　　　　汪集暘　中国科学院院士　　　　马永生　中国工程院院士　　　　多吉　　中国工程院院士　　　　贾承造　中国科学院院士　　　　武强　　中国工程

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砂岩热储工程技术与应用编委会

主　编　康凤新　赵季初编　委　周群道　杨询昌　冯守涛　白通　　　　黄星　　郑婷婷　高宗军　张平平(https://www.daowen.com) 　　　　刘

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总序一

地热是地球的本土能源，它绿色、环保、可再生；同时地热能又是五大非碳基能源之一，对我国能源系统转型和“双碳”目标的实现具有举足轻重的作用，因此日益受到人们的重视。

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总序二

党的十八大以来，以习近平同志为核心的党中央高度重视地热能等清洁能源的发展，强调因地制宜开发利用地热能，加快发展有规模、有效益的地热能，为我国地热产业发展注入强大

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丛书前言

20世纪90年代初，地源热泵技术进入我国，浅层地热能的开发利用逐步兴起，地热能产业发展开始呈现资源多元化的特点。到2000年，我国地热能直接利用总量首次超过冰岛

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前言

地热能源作为一种绿色清洁环保的可再生能源，具有储量大、分布广、稳定可靠等特点，是当前极有前景的清洁能源。2017年12月，国家发展改革委、国家能源局等十部委共同

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第1章　绪论

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1.1　地热资源开发利用

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1.1.1　地热资源及利用概况

我国地热资源十分丰富，按热储类型可分为隆起山地对流型与沉积盆地传导型两大类。隆起山地对流型热储主要分布于我国西南的青藏高原、东南沿海及其他基岩出露区，其中青藏高

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1.1.2　地热资源利用存在的主要问题

地热资源的开发利用对缓解能源紧张状况、节能减排及大气环境的改善具有极为重要的意义。但由于前期地热资源粗放的开发利用方式，地热供暖尾水的大量排放不但造成了资源的浪

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1.2　研究现状与发展趋势

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1.2.1　地热尾水回灌研究现状

回灌是地热发电站日常运行的重要组成部分，国内外学者针对地热发电后尾水的回灌技术开展了广泛的研究工作，这些研究成果多针对基岩裂隙对流型热储的回灌，研究重点是防止回

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1.2.2　地热尾水回灌研究发展趋势

开采井—回灌井井间距合理是地热尾水回灌工程成功的关键。从回灌量角度考虑，两井的间距越小，越有利于回灌；但从防止热突破现象发生的角度考虑，两井的间距越大越好。地

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第2章　砂岩热储特征

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2.1　砂岩热储分布

我国砂岩热储主要分布在各大沉积盆地中，其中热盆有6个，分别为华北平原、淮河平原、苏北平原、松辽盆地、下辽河平原和汾渭盆地；温盆有6个，分别为鄂尔多斯盆地、四川盆

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2.1.1　华北平原

华北平原砂岩热储主要为新近纪明化镇组、馆陶组热储，古近纪东营组热储，沙河街组热储。华北平原地区砂岩热储开发利用程度较高的地区为天津、河北、山东等，其中天津地区开

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2.1.2　关中平原

陕西砂岩热储地热资源主要热储层为新生界第三系陆相碎屑岩，主要开发利用的为西安—咸阳地热田，该地热田位于关中平原中部西安凹陷的东部，为沉积盆地传导型地热田。西安凹

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2.1.3　松辽平原

松辽平原是克拉通内断坳转化型复合沉积的地台型裂谷盆地。盆地内孔隙热储层以泥质砂岩、粉砂岩、中细砂岩和砂砾岩为主的白垩纪的砂岩热储，这类热储层的透水性和富水性差异

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2.2　砂岩热储沉积环境

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2.2.1　层序体系域划分

砂岩是典型的沉积岩，沉积岩的形成受地质构造运动、海平面的升降变化、沉积物供应和气候等因素控制，其中构造沉降为沉积物的沉积提供了可容空间，全球海平面变化控制了地层

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2.2.2　沉积环境沉积相

构造沉降控制盆地物质聚集分布规律及沉积特征、盆地类型及沉积特征控制沉积体系与沉积相展布、沉积相带指示储层发育规模及物性等特征，即分别为构造控盆、盆地控相、相控储

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2.3　砂岩热储岩性特征

影响地热尾水回灌率的热储参数主要是热储的渗透性能、热储的单层厚度与分布范围等。其中热储砂岩颗粒大小、胶结成岩程度、孔隙度与孔喉直径等对热储的渗透性能起决定性作用

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2.3.1　热储砂岩类型

砂岩中碎屑组分是在不同的风化、搬运、沉积作用条件下形成的不同矿物组成。母岩在物理、化学及生物风化作用下破碎、脱落形成岩屑，不同的造岩矿物的抗风化稳定性不同（表2

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2.3.2　热储砂岩颗粒大小

砂岩颗粒大小反映了沉积物搬运介质的性质、水动力强弱及沉积底床坡度等，是沉积环境的重要显示标志。岩石中颗粒粒径采用砂岩薄片图像分析法进行测定，其视长直径D的测定

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2.3.3　砂岩热储厚度特征

热储砂岩的厚度受沉积环境的控制，其中构造环境是主控因素，构造环境不同，砂岩的厚度变化较大，如济阳坳陷北部的沾化凹陷馆陶组热储砂岩平均厚度达350m左右，车镇凹陷

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2.3.4　热储砂岩渗透性能

热储的孔隙度、渗透率、孔隙孔喉的直径等对回灌工程的设计具有重要意义，这3个热储参数具有紧密的内在联系。砂岩热储的孔隙按其成因类型可分为原生孔隙与次生孔隙。原生

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第3章　砂岩热储回灌井布局

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3.1　回灌目的层可回灌性与目的层选择

砂岩热储由一系列成因上相互联系的砂、泥岩互层组成，在空间分布上具有各相异性的特点。砂岩多呈透镜体状展布，其单层厚度、粒径大小、孔隙度及渗透性能等是决定其回灌性能

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3.1.1　回灌目的层物性参数确定

由于取芯钻探的施工难度大、成本高，在地热地质勘探过程中，多通过综合测井方式取得热储的物性参数。综合测井的项目一般为双感应-八侧向、视电阻率、自然电位、自然伽马、

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《砂岩热储工程技术与应用》简介