河北省滄州市地區(qū)地?zé)豳Y源評價

河北省滄州市地區(qū)地?zé)豳Y源評價

滄州位于河北平原東部，靠渤海。它是一個以石油、化肥和食品為中心的新興工業(yè)城市。這是渤海經(jīng)濟開發(fā)區(qū)的重要組成部分。自60年代以來,相繼進行過大量的水文地質(zhì)、地球物理、石油地質(zhì)、地?zé)岬刭|(zhì)等多種勘查工作。尤其是近年來開展的專項地?zé)峥辈楣こ?為本區(qū)地?zé)岬拈_發(fā)利用,提供了豐富的第一性材料。1rev.地質(zhì)總結(jié)1.1裂的下降盤滄州市區(qū)構(gòu)造位置處于華北斷陷盆地的次級(Ⅲ級)構(gòu)造單元黃驊坳陷與滄縣隆起的交接部位,Ⅳ級構(gòu)造單元滄東凹陷的西南端,滄東斷裂的下降盤(詳見圖1)。滄東斷裂是區(qū)域性大型構(gòu)造,為滄縣隆起與黃驊坳陷的構(gòu)造分界線,其走向約NE40°,傾向SE,斷距約3000~5000m,屬一正斷層,于中生代產(chǎn)生,至今仍在活動。本區(qū)鉆遇地層由新至老有新生界第四系、第三系松散-半膠結(jié)狀的河湖相沉積物,上古生界二疊-石炭系為以陸相到海陸交互相沉積為主的碎屑巖,下古生界奧陶-寒武系是以海相沉積為主的碳酸鹽巖。1.2區(qū)域蓋層及熱傳導(dǎo)新生界地溫梯度(℃/100m)值變化區(qū)間為2.3~3.3,并有自東向西逐漸升高和NE向條帶狀延伸的規(guī)律性,地溫梯度分布嚴(yán)格受基底構(gòu)造控制。自滄州電廠、人民公園、市政府、棉紡廠一線以西,地溫梯度大于3.0;京滬鐵路以東地溫梯度小于2.5;中間地帶為2.5~3.0。本區(qū)地?zé)釋僖詿醾鲗?dǎo)為主的沉積盆地型中低溫地?zé)豳Y源。厚約500m的第四系松散沉積物與厚度630~935m的上第三系明化鎮(zhèn)組河湖相堆積物,構(gòu)成本區(qū)理想的區(qū)域蓋層。上第三系館陶組為主要熱儲,下第三系沙河街組及寒武-奧陶系為次要熱儲12。來自地殼深部上地幔及花崗巖殼的熱傳導(dǎo)是區(qū)域性熱源。本區(qū)具有較理想的蓋層、熱儲、水源、熱源等條件的地?zé)嵯到y(tǒng)。2熱儲存層的特性2.1砂巖儲層及涌水量該熱儲在市區(qū)均有分布,頂界埋深960~1363m,底界埋深1200~1578m,沉積厚度100~220m,呈現(xiàn)西淺東深、西薄東厚的變化規(guī)律。含水巖性以砂巖、含礫砂巖、砂礫巖、礫巖為主,夾粉砂巖,局部以粉砂巖為主,砂礫巖、礫巖主要分布在京滬鐵路以西。含水層發(fā)育4~23層不等,單層厚度一般2~10m,最薄的1m,大于10m的1~5層,最大59m。累計熱儲厚度一般92~135m,局部為66m(滄4井)。砂厚比43.3%~70.3%,平均55.8%,砂巖類集中發(fā)育。利用的含水層厚度92~100.5m,水位降深27.5~30.0m,涌水量51.25~61.4m3/h,單位涌水量1.86~2.05m3/h·m,混合出水率0.019~0.022m3/h·m·m。熱水礦化度4.6~4.9g/L,屬Cl-Na型水。井口實測水溫50~51℃,計算熱儲中部溫度46.1~53.1℃,屬中低溫?zé)崴?.2含砂巖性地層分布該熱儲分布在市區(qū)西部,京杭運河與滄東斷裂之間(東部條件較差,不予闡述)。熱儲頂界埋深1265~1338m,深度截止2000m,沉積厚度335~663m。含水巖性以礫巖、砂礫巖為主,次為含礫砂巖、砂巖。單層厚度一般2~6m,個別厚達36~55m。累計熱儲厚度150~266m;砂厚比26.5%~72%,平均50.8%。目前,利用沙河街組熱儲的熱水井僅一眼(滄熱4井),該井利用的含水層106.5m,水位降深8.15m,涌水量64.11m3/h,單位涌水量7.87m3/h·m,混合出水率0.074m3/h·m·m,井口水溫55.5℃,屬中低溫?zé)崴?。礦化度11.0g/L(區(qū)域為11~14.1),屬Cl-Na型水。2.3寒武—寒武—奧陶系巖溶裂隙熱儲主要分布在滄東斷裂(官莊子、楊莊、張莊子一線)以西的興濟凸起及滄東斷裂東側(cè)2.5km范圍內(nèi)。斷裂以西,頂界埋深960~1080m;斷裂東側(cè)頂界埋深1300~1800m。儲水巖性主要為隱晶質(zhì)灰?guī)r和白云質(zhì)灰?guī)r。此處寒武—奧陶系受滄東斷裂影響,其構(gòu)造裂隙、巖溶裂隙較發(fā)育,為地下熱水的富集提供了儲存空間和運動場所。根據(jù)區(qū)域資料,一般涌水量可達30~50m3/h,礦化度5.3~5.9g/L,預(yù)計水溫:斷裂以西為45~50℃,斷裂東側(cè)為50~67℃。3地?zé)豳Y源計算滄州市區(qū)地?zé)豳Y源計算主要依據(jù)GB11615-89《地?zé)豳Y源地質(zhì)勘查規(guī)范》及DZ40-85《地?zé)豳Y源評價方法》。計算層位:僅對館陶組、沙河街組熱儲進行計算,寒武—奧陶系因本區(qū)無抽水試驗資料,無法取得水文地質(zhì)參數(shù),故不予計算。計算面積:館陶組為城區(qū)面積104km2,沙河街組為城區(qū)內(nèi)京杭運河以西38km2。計算深度:2000m以淺,屬經(jīng)濟型地?zé)豳Y源。3.1熱資源量和火炬利用“熱儲法”進行計算。計算結(jié)果:館陶組熱儲地?zé)豳Y源量111.11×1016J,相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)煤37.9×106t。沙河街組熱儲地?zé)豳Y源量91.72×106J,相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)煤31.3×106t。3.2熱水熱資源量熱水儲存量包括容積儲量及彈性儲量。計算結(jié)果:館陶組熱水儲存量2671.70×106m3,熱水熱資源量40.54×1016J,相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)煤13.83×106t。沙河街組熱儲熱水儲存量1337.78×106m3,熱水熱資源量26.03×106J,相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)煤8.88×106t。3.3可萃取熱量及其熱資源(1)水質(zhì)水量可采熱水量計算區(qū)內(nèi)含水層視為均質(zhì)、等厚、無限邊界、各井均勻抽水,在規(guī)定開采期100年(每年按365天,每天按24小時計),最大允許降深100m時,求得最大允許可開采水量。將開采區(qū)概化為圓形,采用非穩(wěn)定流解析法(開采強度法),求得1、2式QWK=4πTS1ln(6.11t)=4πTS1ln(6.11atR21)(1)QWΚ=4πΤS1ln(6.11t)=4πΤS1ln(6.11atR12)(1)QWd=2πTS2ln0.473R2r(2)QWd=2πΤS2ln0.473R2r(2)式中:QWK——全區(qū)可采水量/m3;QWd——單井可采水量/m3;S1——計算區(qū)中心水位降深/m;S2——附加(單井)水位降深/m;R1——水源地半徑/m;R2——單井影響半徑/m;T——導(dǎo)水系數(shù)/m2·d-1;a——壓力傳導(dǎo)系數(shù)/m2·d-1;r——抽水井半徑/m;t——熱水開采時間/d。可采熱水熱資源量QRWK=QWK·ρW·CW(tr-tj)式中:QRWK——可采熱水熱資源量/J;ρW、CW——分別為水、巖石的比熱/J/kg·℃;tr——熱儲溫度/℃;tj——恒溫層溫度/℃。(2)井身熱水資源量館陶組熱儲:全區(qū)可開采水量231.26×106m3,占儲存量的8.7%,單井可開采量44m3/h,影響半徑2348.91m,可布井6眼?？刹蔁崴疅豳Y源量3.51×1016J,相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)煤1.2×106t,占地?zé)豳Y源量的3.2%。沙河街組熱儲:38km2范圍可開采水量141.91×106m3,占儲存量的10.6%,單井可開采量54m3/h,影響半徑2007.97m,可布井3眼。可采熱水熱資源量2.76×1016J,相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)煤0.94×106t,占地?zé)豳Y源量的3%。4熱開發(fā)與探索4.1上第三系館陶組—地?zé)衢_發(fā)現(xiàn)狀滄州市區(qū)地?zé)衢_發(fā)起始于70年代初,早期的開采深度普遍較淺,一般小于1000m,開發(fā)層位局限于上第三系明化鎮(zhèn)組上段,一般井口水溫27~38℃,熱利用價值不大。1997年竣工的滄熱2井成井深度1402.6m,首次揭露和利用上第三系館陶組熱儲,獲得50℃的熱水,開拓了利用范疇。以后又先后竣工地?zé)峋?眼,成井深度1472.4~1550.6m,開發(fā)層位為上第三系館陶組和下第三系沙河街組上段熱儲,截止1998年底現(xiàn)有地?zé)峋?眼(詳見圖2)。據(jù)了解,目前有兩眼井常年開采利用,有兩眼井季節(jié)性開采利用,一眼井尚未利用,利用項目主要為供暖、洗浴、游泳等,取得了較好的社會、環(huán)境和經(jīng)濟效益。目前地?zé)衢_發(fā)由于井?dāng)?shù)少、開采量小,尚未發(fā)現(xiàn)因地?zé)衢_采而引發(fā)的明顯的地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象,但從合理開發(fā)的角度分析,尚存在開采層位單一,開采深度相近,局部地段井位過密等現(xiàn)象。4.2開發(fā)基巖熱儲對滄州市區(qū)未來地?zé)衢_發(fā)提出如下設(shè)想:(1)開發(fā)下第三系沙河街熱儲市區(qū)京杭運河以西地段,下第三系沙河街組為滄縣隆起區(qū)的山前沖洪積扇群沉積物,含水層發(fā)育厚度大、巖性粗而富水,儲層埋深適宜,易于開發(fā),計算熱儲中部溫度為56~63℃,熱利用價值較高,目前僅有一眼井季節(jié)性開采,因此,該儲層開發(fā)潛力較大,應(yīng)積極進行開發(fā)。(2)開發(fā)寒武-奧陶系基巖熱儲據(jù)區(qū)域資料介紹,寒武-奧陶系碳酸鹽巖地層,巖溶裂隙較發(fā)育,富水性較好,是較理想的區(qū)域性熱儲。市區(qū)官莊子-楊莊(滄東斷裂位置)以西為滄縣隆起區(qū),主要熱儲為寒武-奧陶系,頂界埋深960~1080m,易于開發(fā),可獲得50℃的熱水。官莊子-楊莊以東與京杭運河之間的狹窄地帶,寒武-奧陶系熱儲潛伏深度1800~2200m,可獲得60~70℃的熱水?？傊?京杭運河以西地段,發(fā)育有利用價值較高的基巖熱儲,可酌情布井開發(fā)。(3)開發(fā)地?zé)釕?yīng)統(tǒng)籌規(guī)劃合理布井上第三系館陶組熱儲