干热岩勘探开发的新思路与新方法优秀课件

干热岩勘探开发的新思路与新方法12干热岩勘探方法3干热岩基础理论干热岩开发技术地热能的分类国外：热水型、蒸汽型、地压型、干热岩型和岩浆型。不系统；没体现地质规律。国内流行：浅层地热（温）能、中深层地热能；水热型、干热岩。混乱；规律性差。李德威和王焰新（2015）将孕热和控热构造、温度和深度变化、热储性质相结合，分为水热型、干热型、浆热型、气热型和混合型。地热能综合分类 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 据李德威、王焰新，2015水热型干热型（狭义）气热型浆热型干热型（广义）浆热+气热浆热型气热型干热型（古）水热型不同类型的地热能西藏达格架青藏高原下地壳DSZ海底黑烟窗美国黄石国家公园温泉土耳其棉花堡温泉云南腾冲温泉西藏羊八井温泉水热型地热能构造地貌（盆山耦合）、断层导水、深部热源中国第一座高温热水地热电站西藏羊八井电站1975开工1979国产1×1MW投产1980国产7×3MW投产1985进口1×3.18MW投产1985至今装机总容量25.18MW截止2011年12月25日发电26.79亿度丰顺县天然温泉14处，最高有邓屋温泉水温93℃，第一座地热电站装机容量300KW。冰岛火山喷发夏威夷火山喷发日本樱岛火山喷发菲律宾马荣火山喷发智利比亚里卡火山喷发印尼喀拉喀托火山喷发意大利埃特纳火山喷发腾冲火山群全球活动火山分布图冰岛干热岩的定义流行的干热岩定义：一种不含水或蒸气、埋深3－10km、温度在150－650℃之间的致密热岩体。我们的认识（李德威和王焰新，2015）：广义干热岩：流体含量很少、温度在150－400℃之间的地壳岩石。狭义干热岩：流体含量少、埋深3－8km、温度在200－350℃之间与活动性半固态、固态流变构造相关的岩石。－干热岩地热能脆性断层韧脆性断层脆韧性剪切带韧性剪切带温度（深度）增加、变形量增强顺层剪切流变褶皱韧性剪切带上地壳韧性剪切带－长英质糜棱岩干热岩地热能的优点能量大无污染持续稳定分布较广安全性好利用率极高不需尾水回灌发电可控性强开发出来的能量本身减灾减排中国大陆4500米温度及干热岩分布据许天福、胡圣标等，201540035030025020015010075502007510075100150干热岩地热能的热源国内外流行认识：（1）高放射性花岗岩生热（占主导）；问题：花岗岩生热率低；与大量事实不符。（2）岩浆残余热；问题：岩浆冷凝快；属于浆热型。（3）地球深层传导热；问题：笼统；误导（干热岩无处不在）。（4）断层摩擦生热。问题：与温度随深度变化矛盾；瞬时地震式，与事实不符。世界主要产铀国铀矿床储量排名全球大地热流分布哈萨克斯坦澳大利亚加拿大中国铀矿床与大地热流分布的对比花岗岩型铀矿床在南岭集中分布中国铀矿第一科学深钻于2013年5月2日终孔，孔深2818.88米，井底温度90℃。江西相山NW向共和盆地中NE向地壳强热流构造地震带产优质干热岩共和盆地与贵德盆地－地热能构造环境对比2014年8月底DR3井至2886m处温度181℃共和与贵德地热能类型对比共和盆地陆相沉积物下的印支期花岗岩与周边出露的花岗岩相同，均无放射性异常！测试DR3孔不同深度的花岗岩样品放射性元素含量：铀为（1.93-5.86）×10-6，钍为（6.60-9.84）×10-6，钾含量为（1.39-1.60）×10-2Ur。壳内低速层和低阻层非均匀发育共和盆地干热岩的热源？为什么地热异常区与灾害多发区吻合？为什么热构造热建造四维非均匀分布？为什么热异常限于年轻的活动构造带？地热能热源来自哪里？地震集中区与地热异常区对比并非中国独特具有普遍规律中国大陆地震东西向剖面分布震源主要沿着中地壳分布亚太地震火山分布干热岩地热能具有动态热源地球是有生命的有机体，地球深部热流控制浅部构造，四维非均匀流动有序产生洋陆－盆山体系，伴生多尺度构造热活动、成矿成藏和6级热灾害链，开发地热能，可从根本上减灾减排（李德威，2005，2010，2014，2016；李德威和王焰新，2015）。地球有机体类似于人体地学机构类似医院地球形态与大地热流北半球较冷:74.0mW/m2北半球较热:99.3mW/m2流行认识：板块构造；深大断裂问题：板块定义岩石圈是刚性的，为何板内为非均匀热状态？温度随深度不断增加，深部处于韧性变形和岩浆流动状态，怎能断裂？CUGChinaUniversityofGeosciences2005年SCIENCE公布125个科学前沿问题－地学10地球内部如何运行?23温室效应会使地球温度达到多高?24什么时间用什么能源可以替代石油?54使地球磁场反转的原因是什么?55是否存在有助于地震预报的前兆?107生物大灭绝的原因是什么?108能否预防大灭绝？新地学革命的机遇以洋中脊、俯冲带、转换断层为边界的刚性岩石圈板块在软流圈或地幔对流驱动下发生大规模的水平运动，导致板缘变形。板块构造学说的定义此定义的5个要点都是错误的！板块学说的局限性：岩石圈尺度、显生宙？板块学说的错误性：板块边界、板块组成、板块运动、地幔对流、板块演化无边界的板块怎能运动？ 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 法：几何学-运动学-流变学-动力学-演化史几何学：形态、位态、样式、量级形态：边界…..边界问题:不连通、不同时、不协调世界最典型的碰撞造山带-喜马拉雅并无碰撞迹象地槽褶皱造山？板块碰撞造山？共轭剪节理共轭剪节理垂向张节理奥陶系近水平的灰岩糜棱岩带（伸展性韧性剪切带）中元古界片岩、片麻岩、斜长角闪岩，含中新世麻粒岩还是下地壳流动加厚、热隆伸展造山？冈底斯主峰冈仁波齐水平岩层与节理－对山脉成因的启示喜马拉雅造山带构造剖面图（据李德威，1992）YZS-雅鲁藏布江缝合带；LMCC-拉轨岗日变质核杂岩；BDF/STD-藏南拆离系；HHMCC-高喜马拉雅变质核杂岩；MCT-主中央逆冲断层；MBT-主边缘逆冲断层；MFT-主前锋逆冲断层。喜马拉雅造山带（25Ma以来）雅鲁藏布江缝合带65-40Ma碰撞科学问题：碰撞带呈负地貌碰撞与隆升有时差造山带主体伸展构造造山带内部没有蛇绿岩造山带隆升与盆地沉降同步造山带内部缺失碰撞时限的 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 盆山耦合青藏高原四川盆地塔里木盆地柴达木盆地恒河盆地鄂尔多斯盆地准噶尔盆地松辽盆地吐哈盆地华北盆地江汉盆地大陆基本构造单元盆地与山脉（据李德威，1995）青藏高原下地壳层流构造模式（李德威，1993，2003修改）1.  碎屑岩；2.磨拉石建造；3.花岗岩;4.蛇绿岩;5.韧性下地壳;6.部分熔融;7.逆冲断层;8.正断层和剥离断层;9.下地壳层流方向channelflow（渠流）模式Channelflow渠流Nelson等（1996）在NATURE上发表 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 ，提出青藏高原南部中下地壳流动。GangdeseGPS速度场浅表物质运动与深部如何耦合？地震能量分区统计及变化规律挑战板块学说第一人，不敢当。颠覆板块学说第一人，有信心。板块学说的终结——访李德威教授《天下》2015，2期http://blog.sina.com.cn/s/blog_67cc3b260102vmjr.html大道从简地球基本构造单元-洋陆、盆山洋控陆洋陆相互作用在地幔墙之底辟作用下，地幔软流圈从洋中脊下侧向流向大陆，造成大陆软流圈加厚并底辟上升，引起大陆盆山地壳物质发生循环运动。当洋陆相互作用时，形成大陆边缘盆山系统。地热能驱动洋陆及与盆山作用软流圈造山带造山带盆地边缘海盆地软流圈层流岛弧上地壳中地壳下地壳岩石圈地幔④地球内部系统动力学地球内部系统动力学模式地球内部物质如何运动？巨型倾竖流变褶皱－超级地幔墙向东扩张地球结构及地球内部系统动力学模式地球心脏在哪里？地球内部系统动力学地球内部系统动力学模式（上部）？地球尺度控热构造系统地核（内核）－生热构造内幔（外核）－储热构造地幔墙（柱）－导热构造火山、地震等－释热构造内幔流层（外核）通过GPS位移场推演下地壳韧性流动方向恒河盆地软流圈底辟－储热构造盆地向高原下地壳流－导热构造地震、成矿、温泉等－释热构造青藏高原控热构造系统古堆羊八井构造垂向分带及其温度－应力制约不存在深大断裂！岩石圈板块非刚性！！青藏高原最高温地热资源（古堆）据西藏地热地质大队措美县古堆乡高温地热田显示:370米深度，204.5℃蒸汽青藏高原地壳活动热隆伸展构造控制地热、矿床和地震下地壳非均匀流动及其效应古堆地热田羊八井地热田达格架地热田热灾害链1411年9月29日当雄8级地震1951年11月18日当雄8级地震1952年8月18日当雄7.5级地震2001年以来发现的大型和超大型矿床：冲江铜金矿厅宫铜钼矿白容铜矿岗讲铜矿吉如铜金矿拉如松多银矿拉屋铜铅锌矿与李德威（1994）的预测吻合地表热流值可高达364mW/m2是大陆平均值的6倍陆内热隆伸展成矿震源、矿源、热源可能都与下地壳流动有关青藏高原南部矿化分带及预测（李德威，1994）冈底斯斑岩铜矿带理论预测与实际情况的对比冈底斯斑岩铜矿带理论预测与实际情况的对比（续）驱龙铜矿北部6km长的铜染河流驱龙中新世埃达克质含矿花岗岩西藏朱诺近南北向正断层-向北朱诺一号平硐正断层面上擦痕和矿化朱诺一号平硐东南沿海地震、温泉、大地热流分布干热岩地热资源量评价流行方法国内外常用评估方法：估算一定区域（如中国）特定深度（一般10km以上)干热岩地热资源总量，按一定可采比例（如2%）换算成 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 煤量级。问题：地热能量应当可再生；非均匀动态生热。中国实例之一序号计算层位深度（千米）热能（×1025焦耳）换算成标准煤（×105亿吨）13.0-4.00.196.524.0-5.00.258.435.0-6.00.3010.346.0-7.00.3612.257.0-8.00.4214.168.0-9.00.4716.179.0-10.00.5318.0总结3.0-10.02.5285.62012年，中国科学院汪集旸：干热岩资源再评价干热岩资源总量：相当于715万亿吨标准煤提取2%资源量：相当于2010年能源消耗总量的4400倍干热岩资源总量：相当于860万亿吨标准煤提取2%资源量：相当于2010年能源消耗总量的5300倍2011年，中国地质调查局：干热岩资源评价我国干热岩资源（3-10公里）估算干热岩资源总量：相当于856万亿吨标准煤提取2%资源量：相当于2014年能源消耗的4040倍。2015年，王贵玲等：12五干热岩调查评价总结地震及灾害多发区与高热流和温泉分布区吻合。灾害种类、前兆异常、成灾机理与热流体有关？中国大陆6级以上地震、大地热流、温泉分布图西南两个典型热灾害链的结构与对比估算活动韧性剪切带特定时空范围关联灾害的能量－深层地热能资源评价新思路李德威（2008）认为地球内部热能四维非均匀动态演变，地热能积累超过临界状态释放成灾，主动开发地热能可趋利避祸，变害为宝。热流体撞击地震成因模式据李德威，2010认识地震机理取决于认识地球机理下地壳流动已经成为国际地学前沿和热点根据灾害链对芦山、鲁旬、景谷、康定地震长期、中期预测据李德威，2013错报率为零漏报率为零申请人马兴瑞中国强震预测与地球系统科学－第388次香山科学会议空间技术对重大自然灾害机理的研究和预测－第405次香山科学会议申请人李德威报告内容12干热岩勘探方法3干热岩基础理论干热岩开发技术干热岩地热资源的选区与勘探勘探方法：以地球物理为主，地热地质、地热遥感、地热地球化学为辅。问题：间接；多解；不确定。重磁方法：区域及面积重力、磁法电法和电磁法：AMT、DC、CSAMT、MT、SP、TEM地震：人工源及天然源地震法放射性测量地球物理方法选区准则：取决于对热源和控热构造的认识干热岩钻孔选址原则（据中国地质调查局地热中心，2015，2016）:1）隐伏花岗岩热储之上有一定厚度的盖层；2）在断裂上盘，断裂带存在温泉；3）构造稳定，无地震；4）高放射性生热率花岗岩区：5）发育低速层和低阻层。福建漳州干热岩-我国第一个干热岩科学深井清泉林场干热岩模型与布钻依据井深：4000米，井底温度:104℃地温梯度：26℃/kmMT剖面胡祥云等，2015漳州清泉林场干热岩选址模型井深：4000米，井底温度:104℃漳州岩体放射性含量为均值偏高水平全州天湖WT2线音频大地电磁法（AMT）二维反演拟电阻率剖面地表均为加里东期花岗岩，电阻率为何横向和垂向变化很大？断层产状？断层性质？断层破碎带宽度？电阻率与温度的定量关系？华北郯庐断裂带LZ-山东莱州的一黄金钻探井DR-山东利津县干热岩勘探井中国大陆科探井CCSD-1（江苏东海县）地温梯度普遍偏低，缺乏壳内热源地温梯度：25.2℃/km−长白山火山机构和松辽盆地存在幔源玄武岩岩浆囊，浅部热异常不显著，岩浆囊体积小，热已散失！长白山天池火山区电性结构和岩浆系统（中国地震局地质研究所，汤　吉等，2001）。2500m，85℃2500m，88℃松科2井钻井测温曲线华北活动地壳韧性剪切带及强震分布新思路地热地质+构造地貌+地震地质+深部构造确定普查区确定详查区小比例尺布网350-800米车载钻孔测温大比例尺布网1000-2000米车载钻孔测温确定靶区定开发井位固定式深探井+高精度地球物理剖面车载钻机及光纤测温测气系统从普查到详查，从300到2000米常温层之下地温定量立体填图逐步缩小目标区，精准定钻（三维热结构定量分析和靶区优选）岩石孔隙率、热导率测量（热盖层评价）报告内容12干热岩勘探方法3干热岩基础理论干热岩开发技术干热岩地热资源的开发（发电）－关键技术国外常用方法：压裂；问题：准韧性环境；流量小；易封堵；漏水多；伴生地震。创新方法-设想超长超导热管：活动剪切带关键部位“穴位”目标:单孔小规模干热岩地热能发电；供暖等水平对接井：沿大型活动韧性剪切带目标：梯级建设大型地热发电站及综合利用硬岩掘进联通隧道：沿巨型活动韧性剪切带目标：建设巨型地热发电站及综合利用难点：高温高压热管采热原理高效真空相变干式已申请国家发明专利国际流行开发模型干热岩综合开发创新体系已申请国家发明专利世界最深矿井深达4350m世界最长隧道长达57km圣哥达基线隧道Mponeng金矿地热资源的开发（供暖）－关键技术常用方法：地源热泵；水源热泵问题：温度低；尾水处理难；地下水污染；地下水位下降；结垢。创新方法-研讨U型管式井下换热系统：长距离中高温目标：大面积供热；油田采热加长或连通热管：短距离中低温目标：小范围供热、机场和道路融雪化冰关于干热岩地热能的新认识-总结怎形成？动态热源在哪里？活动的韧性剪切带有多少？取之不尽，被动释放成灾怎么找？以直接快速高效勘查为主（车载钻机光纤测温+地球物理探测）如何开？串联并联丛联对接井（大型电站）硬岩掘进联通隧道（巨型电站）破瓶颈补短板封闭管道干热岩地热能流行体系与创新体系的对比经典或流行的理论与技术（国外）创新理论与技术（李德威）对比分析要点问题要点优势 理论基础 板块学说基础是刚性岩石圈，与陆内地壳非均匀热活动不符。流行地学理论与陆内地热能形成、分布、演化之间没有逻辑关系。下地壳非均匀层流造山成盆，受地幔软流圈层流及地核热源制约。地球系统动力学，整体关联，动态演变。从模糊关系到完整的理论体系。 定义不含流体或蒸气、埋深为3-10km、温度为150-650℃的致密热岩体。地壳岩石在650℃已部分熔融；不能限于花岗岩体。流体很少、温度为180-400℃的动态储热岩石。科学、经济、实用符合地质事实；经典或流行的理论与技术（国外）创新理论与技术（李德威）对比分析要点问题要点优势 热源花岗岩放射性元素生热为主，还有地球深部传导热、断层摩擦生热。花岗岩在地壳内，地核和地幔更热；花岗岩铀矿床并无热异常。开放地球系统动态演变，地核生热，整体关联，局部集中。具整体、系统、关联、开放理念。局部与整体；静态与动态。 控热构造 板块构造、深大断裂。刚性大陆岩石圈板块不存在；脆性断裂不能延至韧性域。生热-储热-导热-释热构造组合，隐伏活动性韧性剪切带导热。符合物理原理和客观实际。不能检验的假说与客观地质事实。分布规律至今没有总结出规律。具有盲目性和随机性。沿隐伏活动韧性剪切带和震源层分布。简明，客观，实用。从混沌到有序。选区准则高放射性花岗岩体；温泉；构造稳定及无地震等。与事实不符，以此为指导的勘探成本极高，效果很差。活动韧性剪切带、构造地貌；地震；低速低阻结构。简单明确，有理论依据和成功案例。从地壳稳定性到地壳活动性。经典或流行的理论与技术（国外）创新理论与技术（李德威）对比分析要点问题要点优势资源量评价3-10km内每公里特定的、固定的热能之和。地热能不是不可再生能源，也不是均匀分布。开放地球动态演变，积累超过临界形成热灾害链。取之不尽，从本质上减灾减排。地热能是动态可再生资源。勘探目标隐伏的高放射性花岗岩体。方向性错误，浪费巨量投资。隐伏活动韧性剪切带（暗河、血管）。方向明确，实效明显。从盲目到理性。勘探思路查寻隐伏的高放射性花岗岩体。变数多，随机性强，成功率低。从预查、普查到详查，逐步缩小目标。直接、简明、高效。从不合理到合理。勘探方法以地球物理方法为主，辅以地质、地化、水文方法。间接获取地下温度信息，可靠性差。以车载钻孔光纤测温测气为主，辅以针对性地质-地球物理方法。直接高效经济获取地下温度真实信息。从间接方法到直接确定热结构经典或流行的理论与技术（国外）创新理论与技术（李德威）对比分析要点问题要点优势地热发电EGS（增强型地热系统）。投资大，规模小，效益差。新型发电及综合利用系统，长产业链。高效规模经济开发。从单功能到多功能。发电关键技术通过热储压裂连通工质输入井和输出井。连通不好，可持续性差。超长超导热管；水平对接井；大型挖掘通道。高效导热，大规模开采。从少量开发至大量开发。供暖关键技术地源热泵、水源热泵。温度低，能量小，回灌率低，水污染，水位下降。超长超导重力热管，取热不取水；高温发电余热利用。功效好，无副作用，减灾减排。从低端到高端。综合对比板块、断层和花岗岩生热等理论指导下，以地球物理方法为主寻找隐伏花岗岩体，压裂连通采热发电。理论错误导致勘探方向失误，加上间接解译温度结构，低效开发热能，成本极高，成功率极低。创新地学和地热理论体系经过事实检验，研发系列高新产品直接测温、高效发电、不取水供暖。科学理论与高新技术有机结合，大幅度降低成本，提升经济效益。实现地热能理论和应用的颠覆性变革。不是梦快行动中国最高层次学术会议香山科学会议中国地质大学武汉李德威教授指出，能源生产和消费革命的根本出路在于可再生清洁能源。与煤、石油、天然气、页岩气和核能相比，地热能是取之不尽的可再生能源。与风能、太阳能等相比，地热能不受季节、气候、昼夜变化等因素干扰，可高效综合利用，因此，开发干热岩地热能有助于实现中国经济绿色转型，只是与太阳能、风能相比，地热能研究与开发的科技含量较高，需要从新地学革命和新产业革命的高度才能深刻地、系统地描绘从“碳能时代”迈进“地热能时代”的宏伟蓝图。第三次工业革命21世纪可再生能源取代化石能源网络时代第一次工业革命18世纪煤取代木柴，蒸汽时代英国崛起第二次工业革命19世纪石油取代煤，电器时代美国崛起地热能取代碳能进入人工智能时代中国崛起引领双能