地热资源整合（精选8篇）
地热资源整合 篇1
1 前言
天津的地热资源开发利用较早,储量丰富,包含孔隙性热储和岩溶裂隙性热储两种类型的五个不同年代的含水层,开发利用规模位于全国前列。截止到2014年,天津市利用地热供暖面积约2333万m2,并呈现逐年上升趋势。近年来,由于人们对于生态环境的关注,特别是雾霾天气逐年上升的影响,天津市政府决定将逐步关停现有的燃煤供热锅炉,同时选择使用更环保、清洁的能源用于居民冬季供热,地热资源的环保优势逐渐得到体现。但伴随地热资源开发利用项目的增加、开采量的增大,造成了地热热储压力的下降,影响地热资源的可持续开发利用。
上世纪90 年代,天津市开始推行地热采灌对井开发利用模式,确定了新建地热供暖系统“只取热、不用水”的审批原则。近年来,已建成130余处回灌系统,年回灌量为1610万m3,约占年总开采量的42%,为有效缓解区域地热热储压力的下降,延长地热井开采寿命提供了有效的资源保障。在回灌开发模式大力推进的同时,早期开凿至今仍在使用的地热单井系统,因资金、场地等问题的制约,实现采灌平衡存在一定的难度。因此,在总结天津市地热开发利用经验的前提下,对现有地热单井系统进行资源整合,实现地热资源采灌平衡,成为天津市地热资源保护工作最主要的工作之一,对全国地热资源的可持续开发也具有带动作用。
地热资源整合在全国地热开发领域是一个全新的探索,并无任何经验,而面对地热资源开发利用的紧迫形势,开采量远大于回灌量,尤其对于地热开采井密集区域,热储压力持续下降,如不采取措施,直接影响地热资源的开发。
天津为了加大回灌力度,近年尝试性地开展了地热资源整合工作。本文通过地热资源整合工程案例的介绍,为下一步天津及全国的地热资源整合工作提供参考。
2 天津地热资源整合模式
近年来,随着地热资源开发利用得到广泛认同,地热开采单井的资源整合越来越得到重视,在天津市地热主管部门的推动下,先后完成了河西区、河东区、西青区等数个地热资源整合项目,同时,在地热资源整合过程中,通过研究总结,探索出两种天津地热资源整合模式。一方面,可加大回灌力度;另一方面,在实际情况允许的情况下,可进一步提高地热利用效率,增加供热面积,降低尾水排放温度,具有良好的经济社会环境效益。
2.1 合众- 亚中模式
在开采较为集中的区域,选取相距较近的两眼或多眼地热供暖单井,通过地面或地下管线连接,改造成一采一灌系统或多采一灌系统,并将被改造成地热回灌井的供热面积,交由其他参与整合的地热开采井负担,实现不增加地热开采量,完成地热资源采灌平衡的目标。
优点:不需要开凿地热井的场地要求,资金投入相对较低,有效提高资源利用率。
难度:协调两家及以上地热开采单位相互信任并配合整合需要较难,尤其在涉及整合后收益分配方面。
2.2 补建回灌井模式
对于有资金、场地条件,愿意补建地热回灌井的地热开发单位,在政策、资金方面给予支持、补贴,完成新开凿地热回灌井,实现地热资源的采灌平衡。
优点:采灌系统的建设多数为一家地热开发单位,经济、环境效益明显。
难度:资金需求较大,并需要宽阔空地才可实施。
3 地热资源整合利用的关键技术
地热资源整合利用的关键技术是地热采灌平衡技术、地热资源梯级开发循环利用的集约化技术等,采灌平衡技术是资源整合的关键,是实现地热资源可持续发展的基础。
3.1 应用回灌技术, 实现采灌平衡
利用低温地热尾水进行原水回灌, 采灌平衡,维持热储层压力,这样做又可以将热储固体中的热量不断带出地面, 有效延长地热田的使用寿命。
3.2 梯级开发, 循环利用工艺
主要利用热泵及地板辐射采暖技术,地热水通过热交换器和热泵机组等进行梯次换热后,降低地热尾水温度,提高地热利用率。在初冬和末冬季节,仅以地热资源承担基础热负荷;在严冬季节, 尖峰负荷出现时, 启动调峰设备进行调峰。
4 “合众- 亚中”整合模式实例介绍
4.1 项目概况
HX-24开采单井和HX-33开采单井,均位于天津市河西区友谊北路附近,相距490m,分属两个产权单位,两眼地热开采井均有一套独立的地热供热系统。该系统的整合在城市繁华地段实施成功在全国尚属首例,其应用的主要是采灌平衡技术。
4.1.1 HX-24 井原供热系统
HX-24 井建成于1994 年,地热井深2656m,成井时水温84℃,出水量146.7m3/h,现有供热面积8 万m2(7 万m2散热器和1 万m2风机盘管)。供热系统工艺流程如图1所示。
4.1.2 HX-33 井原供热系统
HX-33 井建成于1997 年,地热井深2762m,成井时水温81℃,出水量100m3/h,现有供热面积5万m2(风机盘管1.5万m2和散热器3.5万m2)。供热系统工艺流程如图1所示。
4.2 整合工作
此次整合选择HX-24 井为地热开采井,地热井HX-33井改造为回灌井,通过拉管、地埋等管道连接方式连接两眼地热井,供暖后的地热尾水回灌至HX-33井内,原HX-33井供热负荷由HX-24井地热井承担,最终地热井形成采灌开发利用模式。管道连接完成后,HX-33 井原先所承担的合众大厦的供暖负荷由HX-24 井承担,整合后的工艺流程如图2 所示。HX-24 井开采的地热流体一部分自用,另一部分通过敷设的热水管到达合众供热站,供暖后的地热尾水回灌至HX-33井内。
4.3 项目评价
4.3.1经济效益
根据目前天津市矿产资源补偿费的优惠政策,对采取回灌方式进行开发利用的单位,回灌部分的矿产资源补偿费只收取正常费用的30%。亚中HX-24井地热开采井温度为84℃,合众开采井温度为81℃,供暖和生活热水部分征收的矿产资源补偿费为2.0 元/m3,回灌量部分征收的矿产资源补偿费为0.6 元/m3。根据上年度的开采情况,两眼井的年开采量总共为16.87 万m3,通过对原有地热井整合后,回灌率达到了100%,每年矿产资源补偿费可节省23.62万元。由于地热水回灌部分可以免缴排污费,按1.1 元/m3计算,每年可节省18.56万元。通过回灌系统的技术改造,总计每年可节省42.18万元(见表1)。
4.3.2 社会效益
目前,天津市部分早期进行地热利用的单位地热尾水直接排放,且排放温度较高,给地热资源造成了极大的浪费。亚中-合众地热资源整合改造工程结合市场需求和资源保护,在不影响原有能源需求的前提下,将两眼开采井整合为采灌对井,实现地热尾水100% 回灌,减少了地热尾水排放对城市管网的压力,减少了热污染,缓解了热储压力的下降速率,延长地热田的使用寿命,有效地保护了地热资源。
4.3.3 环境效益
地热尾水直接排放会产生大量的热量,使周围水体和土壤的温度上升,影响生物的生存和生长,破坏生态平衡。通过整合低热资源以后,地热尾水全部实现了回灌,有效地保护了生态环境。同时最大程度地减少了废水的排放,节约了城市环境污染的治理费用。
5 建回灌井整合模式实例介绍
5.1 项目概况
XQ-09和XQ-13地热井位于西青区,均为较老的开采井,地热尾水直接排放,造成资源浪费。据近几年地热动态监测数据显示,两眼井所在地区雾迷山热储层水位年降幅已达3-4m,热储压力下降趋势明显,影响地热井的使用寿命。
5.1.1 XQ-09 井原供热系统
XQ-09 地热井,目的层为蓟县系雾迷山组,成井深度2400m,出水温度为87℃,在严寒期最大开采量100m3/h,在非严寒期最大开采量为70m3/h,为“单井”开采方式,供暖面积为12 万m2,尾水排放温度为38℃。
5.1.2 XQ-13 井原供热系统
XQ-13地热井为废井改造井,井深3470.8m,目的层为雾迷山组,温度为94℃,开采量70m3/h,尾水排放温度为38℃。
5.2 整合方案
XQ-09和XQ-13原供热系统不变,补建一眼回灌井,将两眼井的地热尾水进行回灌。由于XQ-13供热站供热负荷逐渐增加(新增加地板采暖用户),原有供暖系统满足不了需求,迫切需要寻找供热热源。因此,通过管道连接将距离其600m的XQ-09地热尾水通过热泵提温,以满足新增加的地板采暖用户需求。
5.2.1 回灌井的补建
根据构造条件选择场地,2012 年开凿XQ-09B雾迷山地热井作为回灌井。该井为定向井,终孔深度3633.84m,成井目的层为中元古界蓟县系雾迷山组。根据回灌试验资料,XQ-09B地热井回灌量为134m3/h以上。
5.2.2 梯级利用系统的建立
由于急需热源,XQ-09 供热站增加了一组换热器及一台水源热泵机组,采用热泵机组提取部分丰达和红磡换热站地热尾水中的热量,暂为1.9万m2地板采暖用户供暖,尾水温度最低能降至10℃。通过评估,两眼井的地热尾水可为14.2万m2的地板辐射采暖用户提供供暖热源。
5.2.3 回灌系统的完善
为了保证地热回灌顺利进行,在回灌井前安装过滤系统,主要包括过滤装置和排气装置,过滤精度为50μm,过滤后的尾水进入排气装置,排除由于压力变化而从地热流体中溢出的气体,提高回灌率,保证地热回灌井寿命,回灌系统流程见图3。
据评估,在非严寒期两眼地热开采井的地热尾水基本可100% 进行回灌,而在严寒期,回灌井可将79% 地热尾水实现回灌。回灌效果良好,达到了整合项目的预期。
5.3 项目评价
5.3.1经济效益
根据2012年度动态监测的数据,XQ-09开采量为8.5×104m3,XQ-13 开采量为20.7×104m3,两眼井总开采量为29.2×104m3,通过XQ-09B回灌井回灌能力评估,回灌井年可灌量为38.6×104m3,可将两眼开采井的地热尾水全部回灌。但由于在严寒期回灌瞬时回灌能力稍显不足,因此,年回灌量按年开采量的90% 计算。具体节约费用见表2。通过计算,每年可节约矿产资源补偿费及排污费共计65.4 万元。同时采用热泵将38℃地热尾水降至10℃后,可增加供热面积14.2万m2,每平方米供热面积按25元计算,每年可增加355万元,扣除供暖年运行费用(包括电费、水费、人员工资福利、折旧维修费等)共计298.2 万元,每年可产生56.8 万元的经济收入。
项目完成后,每年可增加的经济效益包括矿产资源费的减免及增加供热面积所取得的收入共计122.2万元。
5.3.2 环境效益
环境保护问题不仅是影响城市形象的重要标志,更是推动城市经济发展的关键。本项目的地热资源开发采用了循环利用集约化供热工艺,可有效减少常规燃料需求和灰、渣、二氧化硫及氮氧化物排放量,节约了城市污染的治理费用,并相应减少城市运输量,有效地保护了生态环境,有明显的环境效益;同时,地热作为绿色能源为满足居民的能源需求,优化能源结构,具有较高的社会效益。
经计算,将两地供热站38℃的地热尾水150m3/h,采用水源热泵机组利用到10℃,可提取地热3489k W热量,相当于节约原煤量2314t/a。如采用燃煤供暖,还会产生相应有害气体排放,本项目采用地热供暖可节约相应治理费,不计煤灰碴运输费用,年节约环境治理费64.35 万元,具体数据见表3。
6 结论
天津市现有部分地热开发单位尾水直接排放,且排放温度较高,资源浪费严重。地热资源整合是实现地热节能减排的重要途径。
地热资源整合本着资源保护的原则,在不影响原有需求的前提下,建立采灌系统,实现地热尾水回灌,可增加热储的人工补给量,缓解热储压力的下降速率。
地热井之间的管路连接是地热资源整合的一个难点,由于整合地热的开采井大多位于中心城区,地下管线错综复杂,前期管道路由的申请需要地热开发单位、管理单位及规划部门的通力协作,这是地热资源整合的重要保障。
地热资源整合项目完成后,加强两眼地热井的动态数据观测、回灌运行指导以及地下温度场、水化学场影响研究,梳理地热资源整合中形成的文本合同及经验总结,是开展天津市地热资源整合的经验。
在地热资源开发中,以新带老模式也正在探索中,对于没有相邻地热单井和补建回灌井条件的,采取在其附近开凿一对同层地热井,通过管道连接三眼地热井形成两采一灌系统,实现地热资源保护目标。
对于历史遗留问题,要有计划地进行技术改造和机构调整,不断进行优化,以最少的改造费用换取最大的效益。开发与改造并举,持续优化,使地热资源真正成为可持续发展的新能源,造福人类。
思南县某地区地热资源评价 篇2
关健词：地热资源 评价 建议
中图分类号：P64 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）09（c）-0249-01
1 区域地质条件
研究区地处贵州高原东部边缘向湘西低山丘陵和四川盆地过渡的中低山区，区内为中低山溶蚀及侵蚀地貌，思南县境内主要出露由老到新从元古宇至第四系，缺失泥盆系、石炭系、侏罗系、白垩系、第三系地层。根据1：20万沿河幅区域地质调查报告，该区域寒武系下统和震旦系地层存在，但在鹦鹉溪区域范围内境内未出露，实际上，从地热资源利用的角度上，寒武系下统高台组—石冷水组（∈2g-s）清虚洞组（∈1q）、震旦系灯影组（Z2d）为鹦鹉溪地热田的主要地热储层，其中震旦系灯影组（Z2d）热储层上部盖层为寒武系杷榔组（∈1p）组页岩及砂岩，下部隔热层为灯影组下部薄层粉砂岩及粉砂质页岩。
评价区以北北东向褶皱、断层为主。但总体上主要由两大体系构成。其一为北北东向褶皱断裂体系，向斜宽缓而断裂稀疏，背斜紧窄而断裂发育，具梳状褶皱特点，其形成可能和深部的逆冲断裂有关；另一为北东向走滑断层系，板桥向斜及龙洞背斜（塘头向斜、抱木寨背斜南延至图区部分），是区内在燕山期造山应力场作用下形成的一级褶皱构造，并派生有次级褶皱。
2 区域地热地质条件
从构造上，温泉分布于大塘坝断裂、鹦鹉溪背斜—思南白马洞走滑断束断裂复合处；地形上，多出露于地势较低的河谷中。出露地层为奥陶系桐梓-红花园组（O1t-h），均为碳酸盐岩。
热矿水储热构造由地热储层、地热盖层和地质构造（褶皱、断裂）三部分构成。
区域构造位置处于扬子准地台黔北台隆遵义断拱凤冈北北东向构造变形区，断裂及次级褶皱非常发育。
另外，根据温泉出露的水温、水量以及勘查工作进行程度，地热资源可利用量的计算大小，还具有地下热水水温较高，储量大，具备开采价值；具有较好的经济价值，即地热储层深度小于1000 m；勘查程度高等特点。
鹦鹉溪地热田，区域构造上位于南北向鹦鹉溪背斜、中坝狭窄背斜轴部与北东向思南白马洞走滑断束交汇复合部位，具备较好的储热及地下水运移条件。地热田东西边界均为志留系马脚冲组—秀山组页岩、粘土岩出露处，地热储层深度小于1000 m；北部至县界，南部至思南白马洞断束。背斜轴部出露地层为奥陶系桐梓组至红花园组灰岩（O1t—h）灰岩，温泉主要出露在背斜东翼与断裂交汇处。地貌上表现为峰丛沟谷或峡谷，储热层包括第一储热层和第二储热层，地下水经过热量交换以后，存储于热储层中，通过断裂及节理运移。由于在鹦鹉溪地热田地热地质条件中，第二储层即寒武系中下统地层出露地表面积较大，热量散失多，在开采过程中和浅层冷水混合后，水温较低，仅在断裂带部位热量集中，具备开采价值；而震旦系灯影组热储层为隐伏热储，上下隔热层保持较完整，因此，在鹦鹉溪地热田主要的热储为沿断裂分布的寒武系的带状热储和似层状热储即震旦系灯影组热储层。
地下热水径、补、排条件：地下热水补给主要来源于大气降水，通过背斜核部出露的寒武系娄山关组（∈3ls）、奥陶系桐梓-红花园组（O1t-h）灰岩下渗后，沿层面向向斜两翼流动，赋存于第二储集层中，热量散失较大。第一热储层的补给主要来源于较远处的同层补给以及第二热储层以越流形式向第一热储层的补给。在断裂发育部位，地下水向深部运动，进行热量交换。同样，沿断裂导热通道，在区域内以温泉的形式自流排泄或者地热井开发利用两种方式排泄。
3 地热资源评价
3.1 地热资源评价计算参数的确定
3.1.1 热储面积（A）
根据资料收集和野外实地调查情况，结合在地热异常区进行的剖面切割，通过结构剖面所揭露的热储层深度、平面分布，圈定热储面积，拟定-900 m标高作为水平热储边界。
3.1.2 热储厚度（H）
区内的主要储热层包括包括灯影组（Z2d）、清虚洞组（∈1q）、高台组（∈2g）、娄山关组（∈3ls）、桐梓组（O1t）、红花园组（O1h），岩性主要为灰岩、生屑灰岩、白云岩以及白云质灰岩。易被地下水溶蚀。地下热水主要储存，运移于断裂带及储热层中的溶孔、溶隙及断层裂隙中。该地热储层累计厚度达740 m，考虑到区内热储层厚度的不平均，热储厚度以700 m为准。
3.1.3 热储温度（tr）
根据鹦鹉溪温泉计算的热储温度以及钻孔监测的水温，区平均热储温度51.5 ℃。
3.1.4 热储岩石。水的热物性参数
（1）岩石、水的比热（CC）和密度（ρc）：主要是采用《地热资源评价方法》中的经验值。
（2）岩石孔隙度：勘查区热储岩层介质的孔隙度，引用《工程地质手册》第三版，取0.0053。
3.2 地热资源计算结果
3.2.1 地热资源量
根据上述评价方法，将各参数分别代入算式，求出各地热异常区的地热储积总能量。可利用量及折合标准煤的当量。该地区地热田地热水储层总体积46.34×109 m3，地热储积总能量12.95×1014 kcal，折合标准煤18.50×107 t，可利用能量1.94×1014 kcal，折合标准煤2.77×107 t。
3.2.2 地下热水储存资源量
根据算式代入参数计算，该地区地热田的地下热水储层总资源量为24.56×107 m3，按热储平均比热容和热储温度换算，地热水总能量为6.63×1012 kcal，相当于94.69×104 t标准煤的热能量；地下热水可利用储存量3.68×107 m3，可利用能量0.99×1012 kcal，折合标准煤14.20×104 t。
3.2.3 地热流体允许开采量
该地区地热田地热流体允许开采总量为206.12万 m3/a计算的地热流体允许开采量小于地热流体储存资源总量。
4 结语
论文重点分析了该地区热田的地热地质条件，并计算了全区热储存量，评价了可开采量。地热资源开发利用与环境保护，应遵循严格限制开采总量、控制开采强度，在选择项目的过程中优化配置，注重环境效应和社会效应，合理、高效的开发利用地热资源。
参考文献
[1]张梅桂，孙法德，谭世燕.地热资源及其科学利用[J].油气田地面工程， 2004（4）.
地热资源整合 篇3
1 地质背景
1.1 地质构造
禹城市在大地构造单元上属于华北陆块 (Ⅰ级) , 齐河-广饶断裂将其分为两部分, 北部地区位于华北拗陷区 (Ⅱ级) 、济阳拗陷区 (Ⅲ级) 、惠民凹陷 (Ⅳ级) 、临邑凹陷 (Ⅴ级) ;南部地区位于鲁西地块 (Ⅱ级) 、鲁中隆起区 (Ⅲ级) 、泰山-沂山隆起 (Ⅳ级) 、阳谷-齐河凸起 (Ⅴ级) [2]。
1.2 地层
禹城市位于济阳拗陷区和鲁中隆起区内, 济阳拗陷区地层发育齐全, 鲁中隆起区缺失古近纪、侏罗-白垩纪、志留纪、泥盆纪[3]。根据石油钻探和人工地震解译资料在3000m深度范围内的地层主要有古生界寒武-奥陶纪、石炭-二叠纪、古近纪沙河街组和东营组、新近纪馆陶组和明化镇组、第四系平原组。
2 水文地质特征
2.1 热储类型与热源
根据载热流体的储集空间类型的不同, 可将区内热储划分两种热储类型:1) 新生界碎屑岩孔隙-裂隙热储;2) 下古生界寒武-奥陶纪碳酸盐岩岩溶-裂隙热储。
热源主要来自地壳深处及上地幔的传导热。根据物探资料, 该区为莫霍面相对隆起区, 可从地球内部向地表传导相对较高的热流量, 有利于地下水升温。热储盖层为第四系和新近系明化镇组, 前者主要为粉砂质粘土和粘土质粉砂组成, 后者主要由粘土岩、粉砂岩互层构成, 热导率低, 粘土或粘土岩单层厚度大, 一般在2.0~50m, 是良好的隔水层和不透水层, 使热能得以保存和储集[4]。
2.2 热储层划分
在3000m深度内可划分5个热储层 (组) , 按热储的地层时代由新至老依次为:
1) 新近纪明化镇组下段孔隙-裂隙型热储层 (组) ;
2) 新近纪馆陶组孔隙-裂隙型热储层 (组) ;
3) 古近纪东营组孔隙-裂隙型热储层 (组) ;
4) 古近纪沙河街组孔隙-裂隙型热储层 (组) ;
5) 寒武-奥陶纪碳酸岩岩溶-裂隙热储层 (组) 。
根据区内地热资源开发利用程度及钻孔资料, 确定新近纪馆陶组热储、古近纪东营组热储和下古生界寒武-奥陶纪热储为本区主要热储。
2.3 热储层水文地质特征
2.3.1 新近纪馆陶组热储
新近纪馆陶组地层特征是粒度上细下粗。上部为紫红色泥岩、粉砂质泥岩夹浅灰色、灰色、灰白色细砂岩、中粗砂岩;中部为灰色细砂岩及红棕、灰黄色砂质泥岩, 下部以中-细砂岩层为主, 夹有紫红色砂岩及泥岩层。古近纪东营组岩性主要为褐色、暗紫色、红褐色粉砂岩、泥岩夹浅棕红色、灰白色中细砂岩层。该套热储层为本区齐广断裂以北重要开采目的层。热储层有多层含水层, 一般有20多层, 累计厚度可达200~300m, 属砂岩孔隙及孔隙-裂隙型, 孔隙度为25.6%~34.0%, 含水丰富, 矿化度及温度较高。
2.3.2 下古生界寒武-奥陶纪热储
主要是碳酸盐岩的石灰岩、白云岩类的岩溶-裂隙孔隙及岩石的古风化壳。岩性以厚层质纯灰岩、云斑灰岩为主, 其中奥陶纪顶部马家沟组灰岩主要有八陡段质纯灰岩、云斑灰岩;阁庄段泥灰岩、白云质灰岩;五阳山段的厚层灰岩、云斑灰岩[5]。马家沟组的八陡段、五阳山段灰岩质纯硬脆, 裂隙岩溶发育且连通性好, 富水性较强, 地热水矿化度3~4g/L, 水化学类型为SO4-Ca型, 受断裂构造性质及岩溶发育程度的控制, 单井出水量变化幅度大, 平均50~80m3/h。
2.4 传热导水通道
禹城市处于地震强度Ⅶ度区, 齐河-广饶断裂在该地热田中部通过。该断裂西起聊城-兰考断裂交汇处, 沿NEE向经禹城南、济阳北至广饶南, 向东延伸与益都断裂相交, 呈弧形展布, 是Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级、Ⅴ级构造单元的分界断裂。走向NEE, 倾向NW, 倾角60°~80°, 断距为1200~2000m, 为南盘上升、北盘下降的正断层, 北盘沉积了巨厚的新生界, 南盘则缺失古近纪。该断裂形成于中生代以前, 新生代活动性增强, 沿断裂带有间歇性的基性岩浆岩活动, 是规模较大的断层, 且区内还有临邑-惠民断裂、临南断裂等较大断裂存在, 是地下水的良好储集场所及地下水运移的良好通道[6]。
2.5 热储模型
本区属层控型低温地热田, 该地热田范围广大, 在垂向上将新近纪馆陶组、古近纪东营组和下古生界寒武-奥陶纪视为独立的, 上下均为隔水层、水平方向上无限延伸的储热层 (组) , 呈多层状;热储盖层分别为其上伏地层;热源主要为地球内部的传导热流;地热水的补给源为大气降水在周边山区形成的地表迳流的一部分通过山前断裂构造向深部地层渗透, 成为深部含水层的补给源, 此外, 各含水层之间有极其微弱的水交换活动。其热储模型如图1所示。
1.第四系, 2.新近系明化镇组, 3.新近系馆陶组, 4.古近系东营组, 5.古近系沙河街组, 6.石炭-二叠系, 7.寒武-奥陶系, 8.侧向补给水源, 9.深循环上升热流, 10.断裂部位集中热流, 11.均一背景热流, 12.地层不整合线.
3 地球物理化学特征
3.1 地温场特征
3.1.1 恒温层地温特征
根据区域研究成果, 该区域恒温层埋深一般在20m左右, 且变化不大。由区内机民井系统测温结果表明, 在禹城市南部伦镇、莒镇、李屯乡一带恒温带地温值较高, 一般大于14.0℃, 其余大部分地区, 地温值也较高, 一般在13.0~14.0℃。
3.1.2 地温梯度变化特征
地温梯度在水平方向上总的规律是南高北低、南北高中间低, 在齐河-广饶断裂两侧呈条带状。工作区仅在莒镇南部的司庄等区域地温梯度值大于3.6℃/100m, 莒镇的袁营、贾庄、杨集等区域地温梯度值在3.5~3.6℃/100m, 邵庄、安子、丁庄等区域地温梯度值在3.4~3.5℃/100m, 李屯镇、伦镇等区域地温梯度值在3.3~3.4℃/100m, 辛寨、药王、李怀泉庄、张庄、辛店北侧等区域地温梯度值在3.2~3.3℃/100m, 梁家、安仁、房寺等区域地温梯度值在3.1~3.2℃/100m, 在禹城市外围、十里望乡、善集、千户屯等区域地温梯度值在3.0~3.1℃/100m, 禹城市城区及周边地区地温梯度值较低, 在3.0℃/100m以下。因此, 本区地温梯度值在平面上的变化趋势与基岩的埋深具有明显的正相关关系, 在基岩埋藏浅处地温梯度略高, 在基岩埋藏深处地温梯度略低。
3.2 地球化学特征
地下热水化学特征反映了地下热水同围岩之间的溶解与溶滤作用, 同时体现了岩浆活动、大气降水入渗及含水层之间的补给等因素。据大量地质资料显示, 本地区矿化度在6~12g/L, 属咸水;p H值为7.2~7.5, 属中性水;总硬度 (以Ca CO3计) 为2561.65~2580.95mg/L, 属极硬水。地下热水中主要阳离子为Na+和Ca2+, 其含量大致为3250~3430mg/L和750~820mg/L;阴离子主要为Cl-和SO42-, 其含量大致为5150~6252mg/L和506~1672mg/L, 地热水水化学成分较为复杂, 但水平方向上的水化学组分变化甚微。按水化学类型定名原则, 该区地下热水普遍属于SO4·Cl-Na型水。
3.3 地热流体的年龄及成因
地热流体各组分之间的比例系数可以用来判断地热流体的成因, 常用的比例系数有γCl/γBr、γNa/γCl等。经计算区内地热流体γCl/γBr=2131.28, γNa/γCl=0.91, 这些系数都大于海水 (γCl/γBr=300、γNa/γCl=0.85) , 说明本区的地热流体具有大陆溶滤水的特征。
据同位素分析测试结果, 区内馆陶组地热水中δD‰平均含量为-64, δ18O‰平均含量为-9.1, 其D、18O关系点均稍位于中国大气降水线之上 (δD=7.7δ18O+7.5) 如图2所示。说明区内馆陶组地热水起源于大气降水[7], 后来在漫长的地质年代中, 接受下部地层中蒸汽的稀释作用。
区内馆陶组地热水的氚含量很低, 平均含量3.2±1.4Tu, 地热水中14C年龄为1.548万年。由于14C分析水样的采集过程或多或少地要与现代大气接触, 现代大气中的CO2进入所采集的水样中, 使所测年龄要远小于地下水的实际形成年龄。由此可见, 区内馆陶组地热水的形成年代久远, 其补给途径长, 迳流速度缓慢。
3.4 地热流体质量评价
经采用拉申指数法与腐蚀系数法对区内东营组地热水进行评价分析, 禹城市城区东营组地热水对金属具强腐蚀性, 对混凝土无分解性与结晶性侵蚀;地热水无碳酸钙、硫酸钙垢与硅酸盐水垢;热水含有多种对人体健康有益的微量元素, 其中溴、锂、偏硅酸达到矿水浓度, 锶达到命名浓度, 属锶理疗热矿水[8]。
4 结论
1) 禹城市地热田被齐河-广饶断裂将其分为南北两部分, 北部地区位于临邑凹陷 (Ⅴ级) ;南部地区位于阳谷-齐河凸起 (Ⅴ级) 。
2) 该区热储盖层为第四纪和新近纪明化镇组, 齐广断裂以北热储层主要为新近纪明化镇组下部、馆陶组、古近纪东营组地层;以南主要为新近纪馆陶组、下古生界寒武-奥陶纪热储层 (组) 。断裂构造是本区出现地热异常的主要因素。
3) 该区的地温梯度主要受构造控制, 禹城市城区地温梯度值相对较低, 区内地热资源较丰富。地下热水矿化度在6~12g/L, 地下热水普遍属于SO4·Cl-Na型水。
4) 本区地热水属大气成因, 具有大陆溶滤水的特征, 主要接受大气降水补给。其补给源除一部分为盆地沉积物形成时保存下来的沉积水和封存水外;另一部分为沉积物形成后, 在漫长的地质时期中, 由远近山区的大气降水补给。
参考文献
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地热资源整合 篇4
关键词：地热,断裂隆起对流型,前景,绕二李宅
温泉独具集旅游观光、休闲健身于一体的功能, 近年来, 温泉休闲度假旅游适应了当前生态旅游的发展趋势, 深受人们的青睐。赣东北地区旅游资源丰富, 但地热资源相对贫乏, 地热资源的规模开发利用还未形成。近年来, 德兴市绕二~李宅地热带内开展了一些地热资源勘查工作, 取得了一定勘查成果。本文在区域地热地质背景、以往勘查成果和地热资源形成条件分析的基础上, 对德兴市绕二~李宅地热带地热资源勘查前景进行探讨, 为带内下一步地热资源勘查工作指明方向。
1 自然地理概况
绕二~李宅地热带位于江西省东北部, 属江西省德兴市管辖。地热带经德昌高速可与省会南昌市相通。通往周边主要城市和旅游景区的交通非常便利。属亚热带湿润季风气候区, 气候温和湿润;年均气温17.2℃, 年均降雨量1849mm, 年日照时数1864.4小时, 无霜期258天。带内山间溪沟较发育, 为大气降水和地下水的主要排泄通道, 属乐安河水系, 较大的河流主要有长乐水、洎水、李宅水等, 河水自南东向北西汇入乐安河。处怀玉山山脉北西北侧, 以山地丘陵为主, 山体总体走向北东;地势中部和南东高, 西南和北东低, 中部大茅山为带内最高峰, 标高1392m, 山间盆地和山间河谷标高一般100m左右, 带外东侧怀玉山山脉主峰多在1300~1820m之间。区内及周边可谓峰峦重叠, 岗陵起伏延展, 旅游资源丰富, 世界自然遗产、国家4A级风景名胜区三清山位于地热带东南侧。
2 地热地质背景
1) 地层岩性。地热带主要分布前震旦系和震旦系下统火山岩系、震旦系上统至奥陶系下统浅海相含泥质碳酸盐岩建造和燕山早期岩浆岩 (大茅山岩体) 等。
2) 地质构造。地热带位于怀玉山褶皱断裂隆起带的西北部, 主要受北东向构造带控制, 发育北东褶皱、北东与北西向断裂等。规模较大的褶皱主要有德兴银山~铜厂复式背斜、李宅向斜、银尖山~叶家背背斜等, 其中李宅向斜位于地热带东部。
3) 水文地质特征。带内与地热关系密切的地下水主要有基岩构造裂隙水和碳酸盐岩岩溶裂隙水等。构造裂隙水主要存赋存于区内各期岩浆岩、变质岩及碎屑岩构造裂隙中。以大茅山岩体为主的岩浆岩体受北东向构造带影响, 发育北西和北东向等方向的构造裂隙, 局部继承构造裂隙发育较大规模的风化裂隙, 使风化裂隙直接受断裂构造控制, 泉水则接受深部构造裂隙的补给, 以上升泉的形式出露地表, 如带内的暖水池温泉形成于北东向压性断裂与北西向断裂的斜接复合部位, 受构造控制明显;带内岩浆岩体构造裂隙水区泉流量0.014~4.525L/S, 地下水径流模数0.15~2.46L/S·km2。变质岩与碎屑岩分布区, 局部构造裂隙密集, 可能富集丰富的构造裂隙水。
岩溶水主要赋存于李宅盆地震旦系~寒武系碎屑岩夹碳酸盐岩溶蚀裂隙中。岩溶以浅部溶蚀裂隙为主, 发育程度受地层岩性和地质构造控制, 碎屑岩夹泥灰岩、钙质页岩等可溶性差, 岩溶发育程度较弱;岩溶裂隙多沿层面发育, 地下水沿层面富集;在构造作用影响下, 岩层中节理裂隙较发育, 成为地下水的主要径流通道。盆地泉水分布较多, 但泉流量不大, 一般0.014~0.828L/S, 富水性差为主。因此, 带内地热勘查应以构造裂隙水和构造控制的岩溶水为主要目标。
4) 温泉发育特征。地热带出露温泉2处, 即绕二镇暖水池温泉和李宅乡李宅温泉, 泉口温泉23~42℃, 泉流量3.391~4.525L/S。a.绕二镇暖水池温泉。分布于绕二镇双溪水库坝址下游约2公里处, 原有温泉群出露于北西西流向的山间河 (双溪河) 谷漫滩上, 分3个出露点, 呈北北东向线状展布, 长约100m。二十世纪八十年代测得温泉温度为40~42℃, 流量0.454~1.7L/S, 总流量4.525L/S。温泉出露于北东向压性断裂的上盘, 燕山早期中粒似斑状黑云母花岗岩体中。温泉现已被盘石山水库淹没。b.李宅乡李宅温泉。在北西向河沟左 (南) 岸分5处出露, 水温22~23℃, 总流量3.391L/S。温泉附近下伏基岩为寒武系硅质灰岩, 北西侧为上震旦系千枚状板岩和砂岩, 两地层以北东向断层接触, 温泉处于北东向断层与北西西向断裂汇交部位。
3 地热资源勘查前景
3.1 地热资源类型与勘查方向
根据地热资源的形成条件、赋存空间和运移形式, 地热资源主要可分为隆起断裂对流型和沉降盆地传导型两大类型。研究区处怀玉山褶皱断裂隆起带附近, 应以勘查山间盆地或山前地带隆起断裂对流型地热资源为主要勘查方向。
3.2 地热资源勘查前景
1) 热源。研究区属东南沿海板内中低温地热区, 近期无火山喷发或岩浆侵入活动。热源主要来自于地下水在正常地温梯度条件下, 经深循环从地壳内部获得的热量, 少部分也可能来源于燕山早期花岗岩体放射性衰变释放的热能。2) 热储。受断裂构造影响, 断裂带附近岩体的构造裂隙较为发育, 特别在北东和北西向断层交汇部位附近, 可能构成带状或楔形含水体, 富含热水, 构成带状热储。根据暖水池温泉地热勘查钻孔揭露, 大茅山~篁村断裂与北西向断裂交汇部位附近硅化破碎带内的构造角砾岩裂隙、蜂窝状热蚀孔洞发育, 连通性好, 构成了赋存地热水的裂隙、孔洞型热储空间, 为主要热储构造。3) 热流通道。断裂构造不但充当热储构造的角色, 还是涌通深部热源的主要通道。根据德兴市境内大地热流值实测数据, 区域代表性大地热流值72.2m W/m2, 平均地温梯度21℃/km。采用暖水池温泉地热勘查钻孔地热流体水质分析成果计算二氧化硅地热温标为109~113℃, 以此估算地热水的最大循环深度在4285~4476m之间 (恒温带温度按19℃计) 。
因此, 地热带内存在形成隆起断裂对流型地热资源的基本条件, 地热资源勘查前景良好。
4 结论与建议
1) 结论。通过分析认为:绕二~李宅地热带位于遂川~德兴深断裂带 (控热构造带) 的北东端, 中部大规模分布大茅山岩浆岩岩体, 北东向构造带强烈发育, 并受构造控制出露2处温泉, 具有热异常显示。地热带内围绕大茅山岩体周边和北东向与北西向等方向断裂的复合部位勘查隆起断裂对流型地热资源的前景较好, 是赣东北地区地热资源最大的区域。2) 建议。建议重点选择暖水池、柏花塘、龙头山和李宅为靶区开展地热资源勘查工作。
参考文献
[1]蔡义汉.地热直接利用[M].天津:天津大学出版社, 2004.
地热资源整合 篇5
1 地热井情况
1.1 地热井位置
P1地热井位于阳高县平山村西, 属于阳—天盆地西北部, 阳高县城北东部, 处于云门山山前洪积扇上。云门山海拔1 958 m, 云门山前大断裂为大同—阳高弧形构造带的一部分, 属压扭性断裂, 西起大同北部的雷公山前, 经寺儿梁进入内蒙古后又沿着北北东方向折回阳高境内并延伸至天镇北山前, 形成绵延90 km的弧形带, 在山西境内延伸约35 km。该断裂在大同阳和坡、上皇庄一带走向120°, 倾角60°~80°。断层在山区与盆地交界处形成明显的断层崖及三角面, 在局部地区可见山前断层孤山。破碎带宽数十米, 断裂的下盘被松散层覆盖, 据物探资料推测, 在阳高境内断距大于1 000 m, 平山村一带断距400余米, P1地热井正好处于云门山前大断裂的压扭性破损带上 (见图1) 。
1.2 地热井揭露地层
(1) 地表砂土和砂砾石层 (0 m~2 m) , 厚度2 m。
(2) 卵石和砂卵石互层 (2 m~82 m) , 厚度80 m。
(3) 粗砂层 (82 m~93 m) , 厚度11 m。
(4) 粘土层 (93 m~107 m) , 厚度14 m。
(5) 砂卵石层 (107 m~116 m) , 厚度9 m。
(6) 卵石层 (116 m~130 m) , 厚度14 m。
(7) 亚砂土层 (130 m~132 m) , 厚度2 m。
(8) 亚粘土层 (132 m~150 m) , 厚度18 m。
(9) 卵石层 (150 m~178 m) , 厚度28 m。
1.3 地热井成井工艺
地热井钻探孔径600 mm, 下入管径为400 mm水泥管, 93 m以上地层全部封闭, 热储层岩性为107 m~130 m的砂卵石层及150 m~178 m的卵石层, 总厚度51 m, 盖层为93 m以上砂卵砾石层。
2 抽水试验
为了对地热井地热资源进行综合评价, 我们于2010年8月4日~2010年8月8日对地热井进行了3个降深的抽水试验。采用QJ3吋潜水热泵。水泵下入深度130 m, 水位采用电线、微安表测量, 水量采用水表计量, 水温采用热水温度计测量。静水位76.02 m。
2.1 第一个降深抽水试验 (S1)
2010年8月4日20点开始至6日6点结束, 历时34 h, 动水位稳定时间11 h, S=47.43 m, Q=45 m3/h, q=0.26 L/ (s·m) , 水温=104℃, R=0.15 m。
2.2 第二个降深抽水试验 (S2)
2010年8月6日21点开始至7日15点结束, 历时19 h, 动水位稳定时间8 h, S=29.68 m, Q=33 m3/h, q=0.31 L/ (s·m) , 水温=104℃。
2.3 第三个降深抽水试验 (S3)
于2010年8月8日1点开始至20点结束, 历时19 h, 动水位稳定时间14 h, S=17.05 m, Q=22 m3/h, q=0.35 L/ (s·m) , 水温=104℃。
根据3次抽水试验结果, 分别采用稳定流承压完整井流公式和非稳定流泰斯标准曲线配线法计算的参数见表1。
3 地热井单井产热量
其中, QK为单井可采热量, MJ/d;q为地热井单井地热能, MW;CW为热水的比热, J/ (kg·℃) ;ρW为热水密度, kg/m3;Q为单井涌水量, m3/d;tr为热水井井口水温, 104℃;t0为地热井尾水温度 (取当地年平均气温6.75℃) 。
单井产热能计算结果见表2。
4 地热资源评价
4.1 地热资源量动态评价
平山村一带靠近边山, 地下水流向近南北向。从P1地热井的单孔抽水试验资料看, 当抽水量为1 080 m3/d时, 降深为47.43 m, 影响半径为368 m, 在P1抽水的过程中, 地热水温度在5 min内即达到104℃, 而且在抽水过程中一直保持在这个温度。说明在抽水过程中深部高温热水上涌的速度足以使断裂带附近浅部混入的冷水温度迅速上升, 从而达到温度上的平衡。在抽水过程中距离P1孔304.12 m的P2地热井的水位始终没有变化。说明边山补给水量充分。而前人在5号 (P1南约800 m) 地热井中以2 268.72 m3/d量抽水时, 降深仅仅为3.2 m, 影响半径300 m, 说明这一带是地下水富集区。平山村一带渗透系数为0.662 m/d, 在P1孔附近水力坡度约为0.075;500 m以内变质岩热储层厚度120 m, 裂隙率6%, 松散岩类热储层厚度50 m, 孔隙率0.10, 则每天北部边界侧向补给地热田的水量为:
其中, B为北部边界进水面积。
可见边山对地热田的地下水补给量很大。在浅部地热井抽水的情况下, 由于浅部水压的减少, 补给深层变质岩热储层的地下水可通过边山断裂带向上越流运行补给松散层热储层, 这些都是这一带地热资源开发利用的物质基础。
4.2 地热水质量评价
地热流体质量主要指地热流体的物理性质、化学成分、微生物指标及能量品位。
本次地热流体质量评价结合开发意向, 根据有关的国家标准或行业标准进行综合评价。
4.2.1 地热水物理及水化学分类特征
P1地热井出口水温104℃, 属于中温地热资源。P1井地热水中Cl-含量为289.5 mg/L, SO42-含量为221.14 mg/L, Na+含量为356.51 mg/L, 为Cl.SO4-Na型热水。热水中Cl-含量、SO42-含量、Na+含量分别是平山二泉水的49.9倍, 7.7倍和15倍, 热水中氟含量2.4 mg/L, 矿化度达1 117 mg/L, 是基岩裂隙水矿化度 (二泉) 的3倍和4.5倍, 是浅层孔隙水矿化度 (22号) 的34.2倍和3.5倍, 说明随着地热水温度的增高, 热储岩石中元素的溶解度逐渐增加, 矿化度就越高;而越是远离断裂带, 冷水混入的越多, 水的温度就越低, 矿化度也越低 (见表3) 。
4.2.2 矿泉水评价
1) 饮用天然矿泉水评价。
分析资料显示P1地热水色度小于5, 浑浊度小于1, 无嗅无味, 锂含量 (2.21 mg/L) 、锶含量 (0.36 mg/L) 、偏硅酸 (191.13 mg/L) 、溶解性总固体 (1 183.7 mg/L) 4项超过GB 8537-2008饮用天然矿泉水标准, 尤其是锂元素含量较高, 各种限量指标及微生物指标均在天然饮用矿泉水的允许范围内, 所以P1地热水可以作为天然饮用矿泉水开发。矿泉水类型为含锂、锶、偏硅酸矿泉水。
2) 理疗天然矿泉水评价。
P1地热井的热水中Li, F, 偏硅酸和矿化度及温度达到理疗天然矿泉水水质标准, 为含Li, F, 偏硅酸温矿水。其他离子成分未达到医疗价值浓度 (见表4) 。
4.2.3 地热水结垢评价
本次参照工业上用锅垢总量来衡量地热流体的结垢性。锅垢总量的计算:
其中, S为水中的悬浮物含量, mg/L;C为胶体含量, C=Si O2+Fe2O3+Al2O2, mg/L;r为离子含量的每升毫克当量数。
锅垢总量Ho<125, 称为锅垢很少的水;锅垢总量Ho=125~250, 称为锅垢少的水;锅垢总量Ho=250~500, 称为锅垢多的水;锅垢总量Ho≥500, 称为锅垢很多的水。P1地热井热水中均未见悬浮物, 水质分析结果热水中Fe2+, Al2O2, Fe2O3等含量微乎其微。根据以上公式计算得Ho值均在125~250之间, 故评价区地热水均为锅垢少的水 (见表5) 。
5 结语
1) 阳高县P1热水井井深178 m, 出口温度104℃, 降深47.43 m时出水量Q=45 m3/h, 影响半径为368 m, 显示阳高县平山村一带具有浅埋藏型丰富的地热资源。且出口温度创山西省最高, 具有地热发电、地热供暖、地热疗养、地热养殖等多方面开发利用的巨大潜力。2) 阳高县P1热水井热水符合GB 8537-2008饮用天然矿泉水标准, 矿泉水类型为含锂、锶、偏硅酸矿泉水。所以P1地热水可以作为天然饮用矿泉水开发。3) 阳高县P1地热井热水中Li, F, 偏硅酸和矿化度及温度达到理疗天然矿泉水水质标准。为含Li, F, 偏硅酸温矿水, 作为洗浴用水具有一定的医疗价值。
参考文献
[1]GB/T 11615-2010, 地热资源地质勘查规范[S].
[2]GB/T 13727-200X, 天然矿泉水资源地质勘查评价规范[S].
浅谈地热资源地质特征 篇6
中国地热资源的形成和分布, 受中国地质构造特点和其在全球构造所处部位的控制。全球性的地热带一般都出现在地球表面各大板块的边界附近, 低温 (小于90℃) 和中温 (90~150℃) 地下热水的出露和分布, 与板内的一些活动性深大断裂和沉积盆地的发育与演化有关, 高温地热田则是特定构造部位的产物, 它与岩石圈板块的发生、发展有密切的联系, 不少都与近期的岩浆活动有关。可开发利用的地热资源, 仅赋存于一些特定的地质构造部位。板块构造学说的观点认为:中国地处欧亚板块的东部, 中国大陆主体受印度板块 (包括缅甸板块) 、太平洋板块和菲律宾板块夹持, 在上述板块的碰撞和俯冲机制作用下, 形成了今日的青藏高原隆起、塔里木及准噶尔等断陷大盆地和以华北为代表的新生代断陷伸展构造及许多复杂而有序的板内断裂格式。这一构造格局, 对中国地热资源的形成与分布有重要影响, 形成了藏滇及东南沿海两个明显的地热带和高热流值分布区。
分析中国不同地区大地热流值 (单位时间内由地球内部通过单位地球表面积散失的热量) 的概貌, 对了解中国地热资源的形成和赋存的地质背景, 判定区域地热资源的潜力有重要意义。从总体上看, 中国大陆地区大地热流值分布具有西南高、西北低, 东部地区略高, 中部地区则处于过渡区的特点。这一特点与中国地热田及地热温泉出露点的分布情况作一比较, 正好反映出大地热流值高的地区也是地热温泉分布较集中的地区。
中国的地质构造条件, 决定了中国的地热资源主要以两种形式存在, 一是在构造隆起区 (浅山区) , 沿主要断裂构造出露并受其控制的地热温泉;二是赋存于中、新生代沉积盆地中的地下热水。前者主要以热泉的形式直接出露地表, 可开发的地段限于在地表有地热显示及其相关构造分布的地区, 其分布受地质构造的控制, 地热资源靠循环于断裂带中的地热水所提供, 称对流型地热田;后者埋藏于地下深处的各热储层中, 地热靠地球内部的传导热提供, 通过开采热储层中的地热水得以利用, 这类热田称传导型地热田。
2 地热资源分布的基本规律
前已述及, 中国地热资源以赋存于构造隆起区裂隙带中的热水和赋存于沉积盆地深部热储层的热水两种形式存在, 两者的形成与分布有各自的规律, 简述如下:
2.1 构造隆起区的地热资源
构造隆起区的地热资源状况, 可以其热泉天然露头的多少、放热量的强度及露头出露的条件来揭示, 依据地热温泉天然露头分布的统计资料, 中国地热温泉不论其数量和放热量均以中国西南部的藏南、滇西、川西地区以及东部的台湾省为最多, 水热活动也最强烈, 中国出露的沸泉、沸温泉、间歇喷泉和水热爆炸等高温热显示多集中分布于此区;其次是东南沿海的闽、粤、琼诸省, 这些地区大于80℃的温泉很多;西北地区温泉稀少;华北、东北地区除胶东、辽东半岛外, 温泉出露也不多;滇东南、黔南、桂西之间的碳酸盐岩分布区, 基本上为温泉空白区。上述分布状况联系中国的地质条件分析, 可看出以下特点:
2.1.1 地热活动强度随远离板块边界而减
弱中国西部的滇西地区及东部台湾中央山脉两侧, 分别处于印支板块与欧亚板块、欧亚板块与菲律宾板块的边界及其相邻地区, 均是当今世界上构造活动最强烈的地区之一, 具有产生强烈水热活动和孕育高温水热系统必要的地质构造条件和热背景。靠近此带, 地热活动强烈;远离此带, 地热活动逐渐减弱。我国西南部的地热活动呈南强北弱、西强东弱;东部区的地热活动呈东强西弱之势, 明显地反映了这一特点。
2.1.2 高温水热区与晚新生代火山分布相
背离此特征先后为佟伟、廖志杰等所指出。从中国晚新生代火山群与现代高温水热系统的地理分布可看到, 中国高温水热区不但远离晚新生代火山分布, 而且绝大多数晚新生代火山区为低温水热区, 如中国晚新生代火山分布较多的吉林、黑龙江两省, 不仅无高温热显示, 而且黑龙江省至今尚未发现大于25℃的温泉, 著名的五大连池火山群, 尽管非常年轻, 却只出露冷矿泉。吉林省的几处温泉, 分布于白头山和龙岗火山区附近, 泉水温度40~78℃, 通过地球化学温标测算, 也未呈现高温热储的可能性。表明中国近期火山活动不完全是孕育高温水热系统的必要条件, 远离火山活动分布的高热流板块边缘地区, 则仍有可能形成高温水热系统。
2.1.3 碳酸盐岩分布区多以低温温泉水形
式出露中国碳酸盐岩分布广泛, 出露区面积约占全国陆地总面积的12.5%, 达120×104km2, 在其分布区大于60℃的温泉比较少见。这主要与碳酸盐岩地层具可溶性, 出露区岩溶发育, 水循环条件好, 深部地热水循环至浅部, 其热量可为浅部的低温水所吸收有关。
2.2 沉积盆地区的地热资源
指地表无热显示的, 赋存于中、新生代沉积盆地中的地热水资源。中国的不少沉积盆地, 尤其是大型沉积盆地赋存有丰富的地热资源, 具以下特点:
2.2.1 大型、特大型沉积盆地有利于地热水
资源的形成与赋存大型、特大型沉积盆地的沉积层厚度大, 其中既有由粗碎屑物质组成的高孔隙、高渗透性的储集层, 又有由细粒物质组成的隔热、隔水层, 起着积热保温的作用。大型沉积盆地又是区域水的汇集区, 具有利于热水集存的水动力环境, 使进入盆地的地下水流, 可完全吸收岩层的热量而增温, 在盆地的地下水径流滞缓带, 成为地热水赋存的理想环境, 也是开发利用地热水资源的有利地段, 尤其是在沉积物厚度大、深部又有粗碎屑沉积层分布的地区。华北、松辽等大型沉积盆地的中部, 均具备这样的条件。与之相对应的规模狭小的盆地, 特别是狭窄的山间盆地, 整个盆地处于地下水的积极交替循环带中, 为低温水流所控制, 对聚热保温不利, 在相当大的深度内, 地热水的温度不高, 如太原盆地。
2.2.2 低温背景值, 决定了盆地一般只赋存
低温地热水大地热流是沉积盆地热储层的供热源, 区域热流背景值的大小, 对盆地地热水的聚存有重要的、决定性的作用。中国主要沉积盆地的大地热流背景值, 尽管有所差别, 但均属正常值范围, 介于40~75m W/m2之间, 这就决定了在有限的深度内 (3000m) , 不具有高温地热资源形成的条件, 而只能是低温 (小于90℃) 、部分为中温 (90~150℃) 的地热水资源。
2.2.3 可供利用的地热水资源, 主要赋存于
盆地内河湖相淡水沉积层中中国东部的大型中、新生代沉积盆地, 沉积了数千米的沉积层, 这巨厚的沉积层尽管都赋存有地下热水, 但并不可能全部开发利用, 其底层和中层为含有较高盐分的地下水封闭系统, 因水中含盐度高, 热储层渗透性差和水的补给循环差, 形成不了有开发利用价值的热储层;其上层为分布广、厚度大的河湖相淡水沉积建造, 以其高的砂岩层比值, 构成富含低矿化度低温水的半封闭 (开放) 系统, 成为中国东部的主要热水赋存层位。该层位在华北、苏北盆地和江汉盆地以上第三系储层为代表;在松辽盆地, 则以中、下白垩系储层为代表。
2.2.4 盆地基底赋存有碳酸盐岩的部位, 往
往形成重要的热储系统经近年来的勘探证实, 在盆地基底隐伏有碳酸盐岩的地区, 尤其是在盆地中部构造隆起部位隐伏的碳酸盐岩, 通常分布有可供开发利用的地热资源。这是由于中国中、新元古代和下古生代碳酸盐岩地层沉积厚度大, 层位稳定、分布广泛, 岩溶裂隙发育, 水的连通性较好, 盆地内的隐伏碳酸盐岩与盆地周边的同类岩层有构造上联系和一定的水力联系, 是周边碳酸盐岩裂隙岩溶水的汇流排泄地段或滞流区之故。还由于碳酸盐岩热储层比较稳定, 在同一构造部位的隐伏区找到了地热水, 在其相邻地段也较容易找到地热水, 如北京城东南、天津王兰庄、河北牛驼镇、昆明市区等重要地热田都属这一情况。
摘要：从地热资源形成的地质背景以及分布的基本规律分析了地热资源地质特征。
地热资源测井评价与开发 篇7
地热资源按其成因和性质可分为火山型高温地热资源和非火山型中低温地热资源。而后者又可以分为盆地型地热资源和断裂构造型地热资源[1]。本文所讨论的热水井主要为与华北平原，属于非火山型中低温地热资源。
1 地热资源的形成及特点
华北平原的冀中坳陷，热异常面积可达上千平方公里。千米深的井水温可达50-80℃，单井日产水量上千吨，最高可达4000吨/日。
沉积盆地有利于地热水资源的形成。华北平原中部的大型沉积盆地的沉积层厚度大，其中既有由粗碎屑物质组成的高孔隙、高渗透性的储集层，又有由细粒物质组成的隔热、隔水层，起着积热保温的作用。大型沉积盆地又是区域水的汇集区，具有利于热水集存的水动力环境，使进入盆地的地下水流可完全吸收岩层的热量而增温，在盆地的地下水径流滞缓带，成为地热水赋存的理想环境，也是开发利用地热水资源的有利地段，尤其是在沉积物厚度大、深部又有粗碎屑沉积层分布的地区。
地热资源是一种资源的利用不受其它因素影响、对环境污染最小的可再生、可持续使用能源[2]。
2 地热资源测井评价
J热水井含水储层主要位于上古生代二迭系上石盒子组、下石盒子组、山西组和石炭系太原组。下面分别介绍储层参数的求取方法，然后对储层进行综合评价。
2.1 泥质含量
采用自然伽马来求取泥质含量。
式中：Vsh—泥质含量；
GRmin—泥岩层段自然伽马最小值；
GRmax—泥岩层段自然伽马最大值；
GCUR—经验系数，值为2。
2.2 孔隙度
采用声波测井来计算储层孔隙度。由于储层为泥质砂岩储层，需要做泥质校正。
式中：POR—有效孔隙度；
Δtma—骨架的声波时差值；
Δtmf—泥浆滤液的声波时差值；
Δtsh—泥质的声波时差值。
2.3 渗透率
当Vsh<0.2时，lg K=（-3.388+27.11POR）×10-3
当Vsh>0.2时，lg K=（-2.893+17.3POR）×10-3
式中：K—有效渗透率。
2.4 饱和度
应用阿尔奇公式进行饱和度的计算，m=2、n=2、a=1、b=1。地层水电阻率为Rw范围在0.11～0.41Ω·m。
2.5 储层评价
岩性主要为砂岩、泥岩以及少量的煤层和灰岩，井口温度为24.68℃。上石盒子组从岩性变化上可分为二段。
从测井曲线上看，第一段岩性主要是一大套砂岩夹少量泥岩。测井特征值：自然伽马值70-80API，为细砂和粉砂岩值，纯泥岩为100-125API，声波时差砂岩为230-250μs/m，求得孔隙10-13%，自然电位大部分砂岩为中-低幅度负异常，微电极反映砂岩具有一定渗透性，计算的渗透率小于1mD，但岩性以钙质胶结为主，从井温曲线读得本段地层温度为66.6-69.2℃。综合分析认为本段储层砂层渗透性好的储层较少，此段不宜产大量的水，见图1上石盒子组（第一段）。
第二段岩性为大段泥岩夹少量砂岩，储层较为分散。自然伽马砂岩处45-70API，声波时差230-250μs/m，求得孔隙10-13%，自然电位大部分为中-低幅度负异常，微电极反映砂岩具有一定渗透性，计算的渗透率小于10mD，局部有钙质夹层，本段地层温度为69.2-75.8℃。综合分析认为本段储层砂层渗透性好的储层较少，此段不宜产大量的水。
下石盒子组从测井曲线上看岩性为大段砂岩与少量的泥岩组成，储层集中。砂岩处自然伽马45-70API，声波时差为250-290μs/m，求得孔隙度13-21%左右，说明孔隙发育，自然电位呈高度负异常，微电极反映储层有较好的渗透性，计算的渗透率在30-130mD，从井温曲线读得本段地层温度为75.8-79.2℃。综合分析认为该段为本井最好的储层，具有开采价值，能产大量的水。
山西组和太原组岩性大部分为砂泥岩交互，局部夹有煤层。微电极反映岩性以钙质胶结为主，从井温曲线读得本段地层温度为79.2-89.4℃，该段未划分储层，不具备开采价值。
储层渗透性好，孔隙度大，岩性应以砂岩为主，含泥质少，地层温度较高，这样储层才具有开采价值。
3 地热资源开发
地热资源的合理开发与利用与改善人们日常生活息息相关。本文结合电法测井资料，提出合理化开采建议。
3.1 地温的初步计算
在常规测井中为了更加准确测得井温资料，一般在套管内测量，所以在未下套管时可以根据以下公式初步估算地层温度：
地层温度=该地区年平均地表温度+地温梯度*井的垂深/100。（地温梯度即垂直深度每增加100m地温的增加量，为地区经验常数）
3.2 结合测井资料下套管
一般在钻进过程中，在钻进至某一深度后为防止井壁垮塌应下表层套管。随后二开，如果钻进过程中遇到地层对钻具的剪切应力较大，在下套管时应下技术套管，以避免在开采过程中地层剪切力造成生产套管的破损或错段。最后结合测井资料确保生产套管下到人工井底以下10m以上。
3.3 固井及固井质量检查
在管柱下到指定位置后，进行固井作业。多层套管时则需要分期固井。每测固井结束，为确保下一步工作能够正常进行都要进行固井质量检查。根据测井资料确定固井一、二界面胶结是否完好及在目的层位是否存在窜槽。
第一界面：声幅值≤10%，胶结质量良好；声幅值在10-30%，胶结质量良好；声幅值≥30%，胶结质量差。第二界面：地层波墙、清晰，胶结质量良好；地层波较弱、可以辨认，胶结质量中等；地层波弱、难辨认，交接质量差。
3.4 射孔及投产
在确定固井质量良好的前提下，通过自然伽马准确校深后进行射孔作业。如果同时存在几个目的层，应先射开最下面一层。然后在层下下桥塞进行封隔，防止底水进入井筒。然后下入生产油管，下至目的层位，在层上下入封隔器。根据地层压力，在井口采用适当方式进行开采。
3.5 水样化验
抽取水样，到指定部门进行化学分析。根据化验结果将所开采资源投入到适应的环境中。
参考文献
[1]杨毓桐.地热资源的形成与评价[J].水文地质工程地质,1983,5:1-2.
[2]廖忠礼,张予杰,陈文彬.地热资源的特点与可持续开发利用[J].中国矿业,2006,15(10):8-10.
地热资源赋存特征及其成因分析 篇8
1 地热资源类型
地热资源是赋存在地层深处的热能资源。世界各处的地热资源储量十分丰富。我国地热资源的分布相对较分散, 开采起来具有一定的难度。地热一般通过水或者蒸汽等工作流体将分散热量聚集起来。主要有热传导型、对流型地热, 鄂尔多斯盆地热能资源以传导型为主。地热资源在储层中以干热岩、水热型以及浅层三种形式赋存。
1.1 对流型地热资源
对流型地热的形成与储层岩石板块的演化及地壳热状态、热运动存在一定的关系。150摄氏度以上的高温地热资源主要分布在地壳表层的板块边部, 其内部的较活跃的断裂带、断馅谷等温度大多小于150摄氏度。高温地热常用于电站的建立;中低温地热资源主要分布在裂缝介质中, 其热量常用于温泉。
1.2 传导型地热资源
传导型地热资源多分布于断馅盆地处, 在我国的分布较为广泛, 其温度较低。对此类资源的开发应用, 具有一定的经济、社会效益。
2 地热研究常用方法
地热研究的方法主要分为地球物理方法与化学方法。前者通过地面勘测、遥感、测井、重力发、电磁等地球物理方法进行勘探;后者通过研究化学组成、成分进行勘探, 对地表水、温泉水等进行化学分析等。
3 地热资源储存特征
地热资源一般储存于储层的孔隙、裂缝之中。就陕西地区而言, 其储存空间分为构造裂缝类型、孔隙裂缝类型以及融裂隙类型。构造裂缝类型具有代表性的地区有临潼华清池、蓝田等地区;孔隙裂缝类型具有代表性的地区主要有渭河断裂附近;融裂隙类型主要位于关中盆地边部, 受岩性及构造控制。
4 影响因素
地下热能的储存量与储层的含水程度, 沉积环境、储层物性等相关。陕西地区地热开采的出水量受储层深度影响较大, 大于3000m埋深, 埋深越大, 其出水量越小, 呈现负相关性;小于3000m埋深, 埋深越大, 其出水量越大, 呈现正相关性。
4.1 地热资源形成因素
地热资源形成必须包含热量源、渗流通道、储层空间以及起保护作用的盖层。盖层是渗透性较小, 水在盖层不具有流动能力或者流动能力很弱, 其还具有防止散热的作用;储层空间是热源流体集中的地方, 一般由具有一定孔隙空间的砂岩、砾岩储层或者断裂构造带等组成;渗流通道是热源水聚集的渗流通道, 热源经过渗流通道进入储层空间形成具有一定开采价值的地热资源;热源主要是储层岩石放射元素进行衰变等产生热量以及地质运动产生。
5 结语
5.1 地热主要有热传导型、对流型地热两种类型
5.2 陕西地区地热资源储存空间分为构造裂缝类型、孔隙裂缝类型以及融裂隙类型
5.3 陕西地区地热开采的出水量受储层深度影响较大, 大于3000m埋深呈现负相关性;小于3000m埋深, 呈现正相关性。
5.4 地热资源形成必须包含热量源、渗流通道、储层空间以及起保护作用的盖层。
摘要：随着经济社会的发展, 人们对资源的需求消耗量越来越大, 而传统的石油、煤炭资源作为一种不可生资源也越来越满足不了经济社会的发展, 并且随着近年来对环境的要求愈来愈高, 地热资源的开采显得愈来愈重要, 其分布广泛, 绿色环保, 对地热资源进行有效开发, 对促进经济发展, 满足人们的物质生活建立环境友好型社会具有一定的意义。本文对地热资源赋存及其成因进行了分析, 主要取得以下结论:地热主要有热传导型、对流型地热两种类型;陕西地区地热资源储存空间分为构造裂缝类型、孔隙裂缝类型以及融裂隙类型;陕西地区地热开采的出水量受储层深度影响较大, 大于3000m埋深呈现负相关性;小于3000m埋深, 呈现正相关性;地热资源形成必须包含热量源、渗流通道、储层空间以及起保护作用的盖层。
关键词：地热,赋存特征,影响因素
参考文献
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