李义曼
- 作品数：54 被引量：209H指数：9
- 供职机构：中国科学院地质与地球物理研究所更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家高技术研究发展计划中国科学院战略性先导科技专项更多>>
- 相关领域：天文地球环境科学与工程动力工程及工程热物理电气工程更多>>
- 地热流体开发利用中防垢除垢技术研究进展被引量：2
- 2023年
- 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CO_(2)脱气的开采井或者地面设备,硅垢成分以无定型SiO_(2)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SiO_(2)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SiO_(2)溶解度差异、调控温度、pH、无定型Si O_(2)浓度等防垢技术。
- 谢迎春李义曼王宗满孙国强卜宪标卜宪标庞忠和
- 关键词：地热流体碳酸钙垢硅垢
- 地热系统钙华和硅华定年方法研究进展及其应用
- 2024年
- 地热系统泉华以钙华和硅华为主,因其携带丰富的多时空尺度信息,可用于恢复古水文古气候演化史、重建区域水热活动演化过程及约束构造模式。对样品精准定年是开展相关研究的基础,常用定年方法包括放射性碳定年法(无机碳和有机碳)、铀系不平衡法、宇宙成因核素法、光释光法和电子自旋共振法等。我国热泉泉华定年最早使用放射性碳定年法,随后多使用电子自旋共振法与铀系不平衡测年法。系统总结了上述方法的基本原理、定年范围、适用条件、对样品的要求等,并探讨存在问题及未来发展方向。对于钙华样品,如纯度高,无外源碳影响,可采用基于有机碳的放射性碳定年法和铀系不平衡法;如固结程度高,也可使用电子自旋共振测年法;古地磁法值得今后深入探索。对于硅华样品,基于有机碳的放射性碳定年法和电子自旋共振测年法更适用,而铀系不平衡法和古地磁法可以尝试。此外,^(10)Be和^(26)Al等宇宙成因核素也可用于古泉华的定年。样品纯度低或数据校正困难以及定年范围有限是目前钙华和硅华常用定年方法存在的两个主要问题;前者可考虑利用离子探针技术对微观尺度上的高纯度方解石中U和Th的同位素进行测定来获取样品年龄;为避免微量样品代表性问题,应尽量获得均匀分布的多个测点数据。后者则可以通过尝试利用长半衰期宇宙成因核素来获得百万年尺度上的泉华年龄。新技术研究以及定量化校正样品纯度不够的影响是未来发展方向。
- 李彬李义曼庞忠和庞忠和高彬彬
- 关键词：地热系统水热活动钙华硅华定年方法
- 页岩气开发的地下水环境效应评估——以贵州习水浅层页岩区块为例
- 2024年
- 大规模水力压裂可能产生一系列环境地质问题,包括了地下水污染、诱发地震以及水资源消耗。目前尚未系统地建立页岩气开发的地下水环境效应评价框架,且对地下水主要污染物来源认识不清。本文以贵州习水浅层页岩气区块为例,通过了解页岩气开发前地下水环境背景状况、确定水力压裂中水循环过程以及地下水污染源、建立地下水敏感性监测及污染示踪指标确定方法、揭示污染溯源中关键地球化学过程对同位素污染示踪的影响,初步形成了页岩气开发的地下水环境效应评估框架。本研究确定了研究区浅层地下水背景值状况,包括水化学、同位素以及溶解性气体指标。现场水力压裂试验和具有长周期商业开采井的结果表明页岩地层水存在于整个页岩气开发和生产过程,并作为返排液和产出水的主要组成部分,是浅层地下水污染的主要来源。根据页岩地层水和浅层地下水水文地球化学特征的差异,建立了确定地下水敏感性监测和污染示踪指标的方法,识别出研究区地下水敏感性指标(Cl^(-)、Na^(+)、Ba^(2+)、Li^(+)、B、87Sr/86Sr和δ11B)。针对气体污染(甲烷作为地下水污染物),建立了浅层地下水溶解气和页岩气甲烷同位素(δ13C-CH_(4))及惰性气体同位素(3He/4He和4He/20Ne)组成的端元。同时揭示了当有黏土矿物存在的情况下,吸附-解吸对同位素示踪的影响。在研究区,黏土矿物B的解吸造成水体B含量的增加及δ11B的减少;溶解态Sr与吸附态Sr的同位素再平衡,增加了水中87Sr/86Sr比值。本项研究对于页岩气开发的地下水环境保护具有重要的意义,有助于完善页岩气开发过程中地下水环境效应的评估。
- 利振彬黄天明李义曼李义曼李关访杨平恒赵雅静昝朝耀张芬李晓李晓
- 关键词：页岩气地下水污染同位素吸附-解吸
- 地热气体研究进展被引量：9
- 2022年
- 地热气体是地球内部物质和能量的信息载体,是地热研究的重要对象。地热气体主要包括CO_(2)、H_(2)S、H_(2)、CH_(4)、N_(2)、O_(2)等常量气体和He、Ne、Ar、Kr等稀有气体。这些组分的来源有幔源、壳源和大气源。经过100多年的研究,人类对地热气体的化学成分与同位素组成特征,如^(2)H、^(13)C、^(34)S、^(3)He、^(4)He、^(20)Ne、^(39)Ar、^(40)Ar、^(85)Kr、^(81)Kr等,获得了基本认识并应用于不同来源气体混合关系,控热构造,热储温度,流体循环,热源构成等问题的研究。此外,气体研究也在地热开发过程中的腐蚀结垢防治和减碳贡献评估等方面有重要意义。近年来,我国在地热气体研究方面取得了显著进展。未来需要统一样品采集、贮存和测试方法,建立相应的技术标准,进而建成归一化标准的地热气体大数据。在碳达峰、碳中和的“双碳”目标的重大需求牵引下,进一步探索地热气体定年、伴生资源成因、控热构造识别等方面的发展,进而为应对气候变化和实现地热能科学可持续开采奠定基础。
- 天娇庞忠和李义曼李义曼
- 关键词：地球化学稀有气体
- 外源水和同源水高效回灌热储可行性研究
- 2020年
- 长期的粗放式开采制约了水热型地热资源的可持续开发和利用。传统回灌模式通常要求"同层回灌"或"同源水回灌",针对蓟县系雾迷山组热储的强回灌能力,本文利用水-岩相互作用实验方法,开展了外源水和同源水相结合的高效回灌模式的可行性研究。结果表明,该回灌模式理论上是可行的,但还需进行现场试验;综合回灌成本和效果,推荐在非供暖季和供暖季分别通过处理后湖水和地热尾水回灌来提高雾迷山组热储总的回灌量。
- 李义曼沈健赵苏民庞忠和刘东林
- 关键词：地热资源水-岩相互作用
- 广东省丰良地热田高氟地热流体成因及热储温度评价被引量：2
- 2023年
- 广东丰顺丰良地区出露的地热水温度高达96℃,热储层为裂隙发育的下侏罗统的英安斑岩,F^(-)含量较高。但关于其地热流体的补给来源、循环演化过程及热储温度研究较少。笔者等基于早期开展的勘探工作和补充采集、测试的地热水和气体数据,探讨了该地热系统的流体成因及热储温度。结果表明,丰良地区地热水存在2类,A类地热水温度普遍低于40℃,Ca^(2+)含量高,Na^(+)和K+含量低,以HCO_(3)^(-)—Ca^(2+)型为主;B类地热水Na^(+)含量高,Ca^(2+)含量低,为HCO_(3)^(-)—Na^(+)型。A类地下水可能受浅层地下水混入影响,但缺少直接证据。B类地下水由周边山区的大气降水补给,沿裂隙或者断裂系统进入英安斑岩储层,循环深度和水—岩相互作用时间分别可达5200~6300 m和22 ka;储层温度条件下铝硅酸盐矿物的溶解以及阳离子交换作用促进了富N_(2)、SiO_(2)、F^(-)、Na^(+)、Sr和Li的地热水的形成;深部地热水上升至地表过程中,受冷水混入(混入比例为10%~25%)及少量CO_(2)脱气(蒸汽散失比例为0.3%~0.5%)的影响;F^(-)含量受控于富氟副矿物萤石矿物的溶解,与温度和pH值成正比。基于校正了混合作用和CO_(2)脱气作用的地温计组合方法,得到深部热储温度为138~143℃,与其南部的汤坑地热系统热储温度一致,二者有可能属于同一大的地热系统。
- 李义曼罗霁陈凯陈凯黄天明程远志
- 关键词：阳离子交换氟热储温度
- 一种夹具及剪切试验装置
- 本发明公开了一种夹具及剪切试验装置，涉及岩体力学试验技术领域，包括盒体，所述盒体的一侧设置有开口，所述盒体内设置有两个相对设置的夹持结构，试样设置在两个所述夹持结构之间，各所述夹持结构均包括调节机构，两个所述夹持结构之间...
- 郑博文祁生文郭松峰黄晓林梁宁罗光明邹宇宋帅华崔振东薛雷李国梁黄天明李义曼董艳辉王礼恒任贵阳郝庆泽姜立波王鑫肖文交
- 文献传递
- 页岩气开发的地下水环境背景值、监测指标及污染示踪方法研究——以焦石坝区块为例被引量：14
- 2019年
- 页岩气开采过程中水力压裂及废水回注可能带来的环境问题受到越来越多关注。由于水力压裂开采技术涉及的污染物种类众多,因此建立敏感性监测指标对于识别潜在的地下水污染具有重要意义。本文以中国涪陵页岩气田焦石坝区块为例,首先确定了地下水环境背景值(包括水化学、同位素及溶解气);通过页岩水与浅层地下水的端元对比,确定了地下水环境敏感性监测指标与污染示踪方法。结果显示浅层地下水TDS在146～402 mg·L^(-1)之间,属于HCO_3-Ca·Mg型,地下水属于年轻地下水(含~3H、^(14)C接近100 pm C),地下水甲烷含量均小于0.01 mg·L^(-1),水中溶解气的甲烷(CH_4)体积比低于0.006 4%,δ^(13)C-CH_4总体小于-50‰,为生物成因甲烷(显著区别于热成因页岩气)。涪陵页岩气田焦石坝区块页岩水TDS约为海水两倍,为大气降水成因,显著区别于北美的(蒸发)海水起源。根据页岩水和浅层地下水水文地球化学特征的差异,建立了确定地下水敏感性监测指标的框架,识别出焦石坝区块地下水敏感性指标(7项)。页岩气开发对地下水潜在的污染主要包括气体污染和溶解固体组分污染。对于气体,建立了甲烷含量及同位素组成的端元,并且应用惰性气体进行了两个端元识别;对于溶解固体组分污染,基于浅层地下水背景值数据,可利用本文给出的敏感性指标进行判别。本项研究对于中国页岩气开发的地下水环境保护具有重要的意义,有助于完善页岩气开发过程中地下水环境监测和潜在污染示踪。
- 利振彬黄天明庞忠和庞忠和李义曼天娇李义曼马凤山郝银磊
- 关键词：页岩气地下水污染同位素
- 天津地区馆陶热储CO_2-EATER模式实验研究
- <正>天津地区的砂岩热储低回灌率是该区地热可持续发展的瓶颈。庞忠和等[1]基于多年的地热和CO2封存研究,提出CO2-EATER概念模式,本文试图以天津新近系馆陶组砂岩热储层为研究对象,模拟实际储层温度和压力条件下的CO...
- 李义曼庞忠和吕良华
- 文献传递
- 碳酸盐岩热储对湖水回灌的响应被引量：12
- 2019年
- 回灌式开采是目前普遍提倡的保持热储压力、减缓水位下降、实现地热资源可持续开发利用的有效手段之一。外源水回灌是近年来探讨的新思路,是易于回灌的碳酸盐岩储层的优选方案。本文针对天津东丽湖地区蓟县系雾迷山组白云岩热储,通过开展储层条件下水-岩相互作用实验,探讨了未处理湖水回灌的可行性和热储层的地球化学响应。结果表明,未经处理湖水回灌后,其TDS显著降低,说明发生了沉淀,经计算沉淀量为142. 6 mg·L-1,相当于矿物质量增加了0. 09%。反应初期阶段,斜长石发生溶解,释放出K、Ca、Na等碱金属和Si O2等组分;导致溶液中白云石、方解石和钾长石过饱和而沉淀析出;随着反应进行,不全等溶解沉淀作用使部分白云石发生溶解,而方解石持续沉淀;伊利石是反应过程中形成的主要黏土矿物,其对储层结构的影响取决于其形状。基于现有实验结果,认为未处理湖水直接回灌对白云岩热储的影响较小,不会破坏储层结构。
- 刘东林李义曼庞忠和赵苏民赵苏民
- 关键词：碳酸盐岩雾迷山组白云岩
