深部流体运动-热传-地球化学过程的浅层响应机理和定量化研究
批准号:
41572215
项目类别:
面上项目
资助金额:
78.0 万元
负责人:
许天福
依托单位:
学科分类:
D0702.环境水科学
结题年份:
2019
批准年份:
2015
项目状态:
已结题
项目参与者:
鲍新华、冯波、姜振蛟、那金、侯兆云、袁益龙
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中文摘要
高温高压的深部流体会沿着断裂带向上移动。随着压力和温度的降低,超临界流体逐渐变成次临界流体(或气体)。深部流体最丰富、最常见组分是H2O和CO2。深部流体运移过程中与围岩发生地球化学反应,改变流体化学组分。通道逸出流体会携带丰富的深部地质活动信息。本项目采取野外调查、室内实验、数值模拟和天然类比相结合的方法,研究深部流体运动-热传导-地球化学-岩石力学耦合过程和地表响应反馈机理和定量化规律,建立多场耦合数值模拟系统,评价典型区域流体压力、温度、水化学和同位素成分等地表响应的深部流体活动和运移过程,以及不同条件下地热水、CO2逃逸速率。该研究涉及渗流力学、地质、水文地质、地球化学、地热和岩石力学等多学科,将推动地下复杂环境的多学科交叉研究和国内国际上该领域的发展。不仅对基础地学研究有重大意义,且具有较宽广的地质工程应用前景,为有关地热能开发和CO2储存安全等问题的解决提供科学理论和技术方法。
英文摘要
Deep fluids with high temperature and pressure move up along fault zones. With the pressure and temperature decreasing, the supercritical fluids gradually transform into subcritical fluids (or gases). The most common and abundant constituents of deep fluids are CO2 and H2O. Deep fluids interact with surrounding rocks, and then change the chemical composition. The upward fluids coming from channels often carry a lot of information about the deep geological activities. This proposal will use field survey, laboratory experiment, numerical simulation and natural analogue methods, to investigate the coupled mechanisms of deep fluids flow-heat transfer-geochemistry-rock mechanics, to establish a numerical modeling system of this coupled multiple fields, to predict the responses at the shollow and land surface of fluid pressure, temperature, chemical and isotope composition in typical study sites, and to evaluate the escape rates of geothermal and CO2 under different control conditions. The proposed research involving a number of disciplinaries including underground seepage, geochemistry, petrology and geothermics, will promote the multi-disciplinary study for underground complex environments, and accelerate national and international researches in this field. The investigation will have not only great significance for fundamental geosciences, but also have broad practical application prospects. The numerical system developed by this proposed project will provide scientific methods to solve the problems related to geothermal, and CO2 geological storage.
以我国青海共和—贵德盆地地热异常成因为研究对象,利用浅层和地表监测的流体压力、温度、水化学和矿物成分、同位素数据,采用室内实验和数值模拟相结合的手段评估了断裂控制下深部流体流动、化学元素运移、热传导以及岩石力学过程;分析了深部热流体沿构造断裂泄漏至浅部地层,对通道渗透性的改变作用;进而根据流体温度-压力-化学和同位素成分的浅层和地表响应规律,确定了深部流体的温度、活动状态与作用过程。.通过该项目研究,在以下方面取得重要进展:(1) 补充了地球化学反应热力学数据库,使其适用条件拓宽至0<T<600℃, 0<P<1000 MPa且流体相密度大于350k g/m3;(2)开发了水-热-同位素耦合数值模拟程序,使得同位素数据可作为数值模型的约束条件,为根据浅部同位素响应推测深部流体活动过程提供了定量化的模型;(3) 构建了流体流动、热传导、化学反应及应力应变四场耦合模型,并实现并行化计算,为深部流体活动过程及浅部响应特征提供了分析和预测工具。
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Geothermal fluid circulation in the Guide Basin of the northeastern Tibetan Plateau: Isotopic analysis and numerical modeling
青藏高原东北部贵德盆地地热流体循环:同位素分析与数值模拟
DOI:10.1016/j.geothermics.2017.10.007
发表时间:2018
期刊:Geothermics
影响因子:3.9
作者:Jiang Zhenjiao;Xu Tianfu;Owen D. Des R.;Jia Xiaofeng;Feng Bo;Zhang Yu
通讯作者:Zhang Yu
Classical and integrated multicomponent geothermometry at the Tengchong geothermal field, Southwestern China
中国西南部腾冲地热田的经典综合多分量地温测量
DOI:10.1007/s12665-016-6298-6
发表时间:2016-12
期刊:Environmental Earth Sciences
影响因子:2.8
作者:Tianfu Xu;Zhaoyun Hou;Xiaofeng Jia;Nicolas Spycher;Zhenjiao Jiang;Bo Feng;Jin Na;Yilong Yuan
通讯作者:Yilong Yuan
DOI:10.3787/j.issn.1000-0976.2019.07.018
发表时间:2019
期刊:天然气工业
影响因子:--
作者:冯波;宋丹;付雷;张森琦;陈明涛;姜振蛟
通讯作者:姜振蛟
Enhancing heat production by managing heat and water flow in confined geothermal aquifers
通过管理承压地热含水层中的热量和水流来提高产热能力
DOI:10.1016/j.renene.2019.03.147
发表时间:2019-11
期刊:Renewable Energy
影响因子:8.7
作者:Zhenjiao Jiang;Tianfu Xu;Yong Wang
通讯作者:Yong Wang
Numerical modelling of stable isotope ( H-2 and O-18) transport in a hydrogeothermal system: Model development and implementation to the Guide Basin, China
水热系统中稳定同位素(H-2 和 O-18)输运的数值模拟:中国贵德盆地的模型开发和实施
DOI:10.1016/j.jhydrol.2018.11.065
发表时间:2019
期刊:Journal of Hydrology
影响因子:6.4
作者:Zhenjiao Jiang;Tianfu Xu;Dirk Mallants;Hailong Tian;Daniel D R Owen
通讯作者:Daniel D R Owen
深部超临界地热流体运聚过程水岩化学作用机理与多相流动规律研究
- 批准号:--
- 项目类别:--
- 资助金额:290万元
- 批准年份:2021
- 负责人:许天福
- 依托单位:
咸水层CO2封存盖层的力学-化学长期作用机制与安全风险评价方法研究
- 批准号:42141013
- 项目类别:专项基金项目
- 资助金额:300万元
- 批准年份:2021
- 负责人:许天福
- 依托单位:
海底含甲烷冷泉流体渗漏过程中微生物作用及对碳硫循环的影响
- 批准号:41877185
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:61.0万元
- 批准年份:2018
- 负责人:许天福
- 依托单位:
沉积盆地二氧化碳羽流地热系统基础理论研究
- 批准号:41272254
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:89.0万元
- 批准年份:2012
- 负责人:许天福
- 依托单位:
国内基金
海外基金















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