地热系统碳酸钙垢形成原因及定量化评价

碳酸钙垢是我国喜马拉雅构造带高温地热系统开发利用面临的主要问题之一,其直接原因是流体中Ca²⁺和CO₃^2- 的活度积大于当前温度下的平衡常数,通常与pH值增大有关。导致pH值增大的过程包括井筒内的沸腾作用促进CO₂脱气,套管腐蚀消耗质子,流体上升过程中的减压作用以及其他气体的侵入导致的CO₂逃逸,主控因素是沸腾作用。本文建立了一套系统评价地热流体结垢趋势、位置和规模的方法。首先基于地热流体经历的地球化学过程（如沸腾、混合、结垢等）,利用井口或者泉口样品的数据和地球化学程序重建储层流体的化学组分;利用水文地球化学模拟程序或者雷兹诺指数,计算碳酸钙的饱和指数,评价其发生结垢的趋势。其次利用井径测井或者井筒模拟和地球化学模拟,定量给出发生结垢的深度及范围。此外,储层和井口流体Ca²⁺ 浓度差异和平衡模拟方法以及碳酸钙结垢厚度评价方法可用于定量计算一定开采时间内的结垢量,其结果与实际情况具有可比性;对于川西某结垢地热井,48 h内的结垢量达151 ~ 300 kg或结垢厚度为1 ~ 3 cm。碳酸钙形成原因分析和定量化评价可为下一步的防垢或者除垢设计提供科学依据。     

地热流体开发利用中防垢除垢技术研究进展

地热流体结垢是阻碍地热资源稳定、经济和高效开发利用的因素之一。系统总结了中高温地热流体开发利用中防垢除垢技术研究进展。中高温地热田中代表性垢物是钙垢和硅垢,其中钙垢成分以CaCO₃为主,多形成于因压力下降导致CO₂脱气的开采井或者地面设备,硅垢成分以无定型SiO₂为主,多形成于因温度下降导致的溶解度减小的回灌井或者地面设备。实际生产中防垢除垢技术应结合地热流体利用方式进行选择和优化,直接利用方式可考虑采用基于CaCO₃和无定型SiO₂热力学性质的防垢技术;发电方式中钙垢可考虑阻垢剂注入的防垢技术,而硅垢则考虑利用石英和无定型SiO₂溶解度差异、调控温度、pH、无定型Si O₂浓度等防垢技术。     

北山花岗岩裂隙地下水循环属性试验研究

 中国高放核废物预选场址位于甘肃省北山花岗岩体中。北山3号试验钻孔(BS03)位于旧井地段，地处区域性地下水系统的径流区。该钻孔是专门为场址评价而开凿的。首次采用钻孔双栓塞水文地质试验系统由该钻孔采集到分别来自144.00～156.77，208.00～238.00，430.51～445.72 m这3个层段的代表性地下水样。稳定同位素(d 2H，d18O)测试分别采用铬还原和CO2平衡法制备并且在MAT253质谱上测试。结果表明，地下水补给为本地降水，与前人关于祁连山补给的观点不同。氚采用蒸馏与电解富集流程(20倍)制备并且在QUANTLUS1220上测试。氟利昂(CFCs)采用带德国制富集装置的气相色谱测试。结果表明，3个层段地下水样品中均不含1951年以来人工热核试验带来的氚或1940年以来人类工业化带来的氟利昂，属于年龄在60 a以上的老水。     

世界地热能发展概况

0引言 2008年4月,我很荣幸地作为我国首次派出的观察员,出席在法国巴黎召开的国际能源署地热协议（IEA—GIA）第19次执委会会议。我在会上做了题为“中国与国际能源署地热协议：科学展望（China and the IEA—GIA：AScientific Perspective）”的特邀报告。介绍了我国地热资源的研究过程与主要认识,简要介绍了全国地热开发利用的现状。     

Study of groundwater mixing using CFC data

CFCs (Chlorofluorocarbons) are sensitive tools in the study of groundwater mixing. Based on results of CFC concentrations, the extent of mixing can be identified by three methods: 1. discrepancy between apparent ages determined by individual CFC compounds; 2. inconsistency between CFC concentration ratios and their respective apparent ages; and 3. correlation between the concentrations of two CFC compounds for a group of samples. The principle of determination of mixing ratios and apparent CFC water age in the case of a two component mixing of CFC-containing water with CFC-free water is described.     

Isotope and chemical geothermometry and its applications

The Na-K-Mg Geoindicator created by Giggenbach (1988) is convenient to use but it is still based on the empirical geothermometry equations and discrepancy for different cation geo-thermometers is observed. In fact, the location of the curve of "full equilibrium" is different if a different Na-K geothermometry equation is used. The difference is pronounced for temperatures lower than about 220℃. A case study on the Zhangzhou geothermal field of SE China resulted in a reliable estimate of reservoir temperature of 150℃ by the SO4-H2O pair Oxygen-18 isotope geothermometer. This has provided an example of attained equilibrium of the marine sulphate in the geothermal system in the low-medium temperature range (<150℃). A recent refinement of the theoretical geothermometry was achieved by the FixAl method, which provides the possibility to identify and solve problems such as an erroneous analytical value of Aluminium, and influence of processes such as mixing and degassing, and therefore makes it possible to     

基岩海岛地下水资源与环境——以庙岛群岛为例

本文以庙岛群岛为例,剖析了基岩海岛地下水资源的开发利用与环境保护问题。根据基岩海岛淡水体的形成与演化条件,指出其大气降水成因和“留存”加“交替”的构成特征,并给出了氢氧同位素证据。讨论了基岩海岛地下淡水资源的原生环境以及在开采条件下导致环境质量下降的主要因素与类型。按照不同地带地下水形成条件与分布特点,从水动力与水化学角度作了分区,提出一种分区模式。在以上研究基础上,结合构造控水原理,指出了合理开发利用基岩海岛地-F淡水资源的方向与有效地保护环境的途径。这列于我国东部沿海地区广泛分布的基岩海岛有较为普遍的意义。