内陆盆地地热开采引发地层形变的研究

【摘要】：内陆盆地地热开采与地形变关系的研究可以为地热资源的评价和规划，以及未来可能产生的地形变灾害(地面沉降和地裂缝)的预测和控制提供科学依据。 体积互换关系描述的是非固结储水系统的形变量与地下水的超采量之间的体积等量关系。本文在稳定地面荷载条件下，通过室内模型试验来验证体积互换关系。试验结果表明，这种体积互换关系是存在和成立的。因此此理论能用于内陆盆地地热开采的地形变灾害可能性分析，并且能简单而有效地预测出抽取深层地下流体所可能引起的地层形变(包括地面沉降和地裂缝)的总量。 热储层骨架的可压缩性是衡量热水开采引起地层形变的最主要标志，在地热开采中应用体积互换关系式的关键是求取热储层骨架的弹性释水量。研究资料表明，西安市热储层的天然补给量非常有限，目前开采量基本上来源于含水层的弹性释放量。热储层的弹性释放量包括热储层骨架弹性释水量和孔隙热水本身因压力降低而膨胀的弹性释水量。因此可以利用现状开采量与孔隙热水弹性释放量之差来计算热储层骨架的弹性释水量。计算结果表明：西安市深层承压含水层(传导型热储层)是可压缩的或未完全固结的，同时表明西安市热水资源的开采一定会引起地形变灾害。本文最后预测出了西安市在现状开采规模下未来可能产生的年平均地层收缩量为96×10~4m~3，可以直观地表现为年平均2.06mm的地面沉降或1500m深，64mm宽，10000m长的地裂缝。 【关键词】：地热 体积互换 地层形变 超采量 弹性释水量
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：P314;P642.26
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-13
• 1.1 问题的提出与研究意义7-11
• 1.1.1 地热能的开发利用与地面沉降7-10
• 1.1.2 研究意义10-11
• 1.2 国内外研究进展11-12
• 1.3 本文的研究内容和研究技术路线12-13
• 1.3.1 本文研究内容12
• 1.3.2 研究技术路线12-13
• 第二章 体积互换机理及其意义13-19
• 2.1 非固结储水系统体积互换机理13-18
• 2.1.1 储水系统骨架颗粒与水的非压缩性假定下的体积互换关系14-16
• 2.1.2 考虑水的弹性时的体积互换关系16-18
• 2.2 本章小结18-19
• 第三章 体积互换关系的室内模拟试验19-38
• 3.1 试验准备阶段19-27
• 3.1.1 试验目的19
• 3.1.2 试验原理19-20
• 3.1.3 试验仪器设备20
• 3.1.4 试验安装20-22
• 3.1.5 试验稳定性观测阶段22-27
• 3.2 试验阶段27-30
• 3.2.1 试验步骤28-30
• 3.3 试验数据处理30-37
• 3.3.1 确定干扰因素对测压管水位的影响量30-31
• 3.3.2 试验放水量的修正31-32
• 3.3.3 沉降量的修正32-33
• 3.3.4 沉降量的误差分析33
• 3.3.5 粗砂管试验沉降值与理论沉降值的对比33-36
• 3.3.6 细砂管试验沉降值与理论沉降值的对比36-37
• 3.4 试验结论37-38
• 第四章 西安地热的地质特征、热储特征及开采现状38-48
• 4.1 西安地热地质特征38-43
• 4.1.1 区域地热地质背景38
• 4.1.2 西安地热田地质背景38-43
• 4.2 地热储层特征43-46
• 4.2.1 热水的补给和排泄45-46
• 4.3 开采现状46-47
• 4.3.1 地热井开发利用情况46
• 4.3.2 地下热水水位动态规律46-47
• 4.4 本文结论47-48
• 第五章 西安市地热开采引起地面沉降和地裂缝的预测48-59
• 5.1 超采量的提出与确定48-56
• 5.1.1 孔隙热水的弹性释放量51-56
• 5.1.2 热储层骨架的弹性释水量56
• 5.2 地热开采引发地形变灾害的可能性分析56
• 5.3 地热开采引发的年平均地面沉降，地裂缝的预测56-57
• 5.4 本章结论57-59
• 第六章 结论与展望59-61
• 6.1 本文结论59
• 6.2 本文展望59-61
• 参考文献61-64
• 致谢64

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