泾阳—三原地区地热资源开发利用前景浅析

2015-12-14魏小红刘玉梅范文强丁雅丹

地下水 2015年1期

魏小红，刘玉梅，范文强，丁雅丹

(陕西省地勘局区域地质矿产研究院，陕西咸阳712000)

地热作为集矿、能、水于一体的新型洁净能源，加之具有可再生的特点，近年来在城市建设和发展之中越来越引起重视。咸阳拥有丰富的地热资源，经过20余年的发展，主城区一带地热开发已初具规模，由于易开发、用途广，市属郊县纷纷效应开发地热资源。本文从地质背景着手，结合泾阳-三原近年来地热井开采成果，浅析地热资源开发利用前景，为该区域地热资源开发利用提供科学依据，同时提出保护措施及建议。

1 地质条件背景

1.1 地质构造

泾阳-三原地区位于关中盆地的中北部，中生代以来，在太古界、上元古界及下古生界基底的基础上，沉积堆积了巨厚的新生界陆相碎屑岩类和松散堆积物，受区域性构造控制明显。北部为蒲城凸起，中部为固市凹陷，南部为咸礼凸起，三个大的构造单元之间均以断层相接(见图1)，构造单元内部又被次一级断裂分割，形迹复杂，致使区内支离破碎，而研究区主体则位于固市凹陷构造区内。区内对沉积起控制作用的断层有:

1)北山山前断裂(F1):为渭河冲积平原与渭北黄土台塬的分界，由数条相互平行的断层组成，倾向南东，倾角50°左右，区内断距1 000 m左右。

2)口镇-关山断裂(F2):构成了关中盆地的北缘，以西伸入基岩山区，以东延伸至关中盆地内被第四系覆盖成为隐伏断裂。南倾，倾角在50°～70°之间，研究区内构成了固市凹陷与蒲城凸起的分界。

3)泾河断裂(F3):基本沿泾河近东南向展布，倾向北东，张性断裂，倾角60°左右，为一隐伏断裂，研究区内构成固市凹陷与咸礼凸起的分界。

4)礼泉-三原断裂(F4)和乾县 -鲁桥断裂(F5):两条断裂基本平行，均为正断层，倾向南东，倾角40°～50°。两条断裂位于研究区内部，对境内隐伏岩溶地下水具区域性控制作用。

1.2 地层

据区内钻孔揭露，研究区地层自上而下为第四系(Q)、新近系(N)和古近系(E)，基底为二叠系(P)。

1.2.1 第四系(Q)

1)秦川群(Q2Qc):全区分布，底板埋深和层厚447.0～664.0 m，沉积物主要以河流相的粘土为主，夹有粉细砂。

2)三门组(Q1s):全区分布，层厚 98.2 ～292.5 m，沉积堆积物呈河湖交互相特征，岩性以蓝灰色粘土为主，夹有粉、细砂层，未成岩。

1.2.2 新近系(N)

1)张家坡组(N2z):分布全区，厚266.0 ～604.5m。岩性主要呈河湖交互的浅综灰色、蓝灰色泥岩夹灰白色粉、细砂岩。

2)蓝田灞河组(N2l+b):厚 364.5 ～ 769.3m，全区分布，南厚北薄。岩性为河流相间夹河湖相的棕红色泥岩夹中-细砂岩。

3)高陵群(N1gl):区内大部分井均钻遇该层，厚度在176.6～831.0 m。下部为冲洪积相砂岩、砂砾岩夹互泥岩，上部主要为河湖相泥岩与砂岩不等厚互层。

1.2.3 古近系(E)

1)白鹿塬组(E3b):主要深埋于研究区南部，厚度62.8～279.2 m。岩性呈河流相间夹河湖相沉积的紫红色、深紫红色泥岩与灰白色中砂、粗砂岩、砾岩略等厚互层。

2)红河组(E2h):厚 97.9 ～495.7 m，不连续深埋于区内。主要为一套边缘相沉积的浅紫红色、紫红色泥岩与灰白色中砂、粗砂岩、砾岩略等厚互层。

1.2.4 二叠系(P)

为区内基底地层，仅分布有上统石盒子组(P2s)地层。主要为一套边缘相沉积的紫色含砾泥岩与杂色砂砾岩，呈不等厚互层。

2 地热资源评价

2.1 热储特征

独特的区域地质构造背景和巨厚的新生界沉积，为地热资源的生成和富集提供了良好的热储条件。据区内钻孔揭露，地表下2 512.0 m以浅，除白鹿塬组热储局部缺失外，其余热储层全区均分布。根据沉积时代和热储特征可分为古近系始新统红河组(E2h)、古近系渐新统白鹿塬组(E3b)、新近系中新统高陵群(N1gl)、新近系上新统蓝田灞河组(N21+b)和张家坡组热储(N2z)及第四系三门组(Q1s)6个热储层段，其热储特征汇总见下表(见表1)。

表1 热储层特征汇总表

2.2 资源量评价

根据钻孔揭露的热储分布情况，将区内口镇-关山断裂以南917.88 km2范围划分为5个分区，分层对热储段采用热储法进行资源量计算。经计算，研究区地热资源量为12 755.51×1012kcal(相当于标煤 18.22亿 t)，地热流体静储量总计1 772.064×108m3，其中控制的资源量为1 254.44×1012kcal，相应的地热流体静储量为 172.35×108m3，推断的资源量为11 501.07×1012kcal，相应的地热流体静储量为1 599.714×108m3。控制的资源量中张家坡组(N2z)地热资源量为 64.46×1012kcal，相应的地热流体静储量为18.984 ×108m3，蓝田灞河组(N2l+b)地热资源量为 554.56×1012kcal，相应的地热流体静储量为 91.504×108m3，高陵群(N1gl)地热资源量为 304.02×1012kcal，相应的地热流体静储量为34.912 ×108m3，古近系(E)地热资源量为 328.4×1012kcal，相应的地热流体静储量为 26.950×108m3。

以20%的热储回收率计，泾阳-三原地热田的可采热储资源量为 2 551.08×1012kcal(相当于标煤 3.64亿 t);以1.5%的回收率计算，区内可采地热流体静储量总计26.671×108m3。

2.3 水质评价

据区内多眼地热井水质资料，地热水矿化度介于3.834～4.762 9 g/L之间，变化幅度较小，均属咸水，中等矿化水;水化学类型主要为 Cl·SO4-Na型和 Cl-Na型两种，pH值介于 7.57～8.41之间，属弱碱性水;水质硬度介于 11.40～15.93德国度，属微硬水;按“医疗热矿水水质标准”分类，各井热水中偏硼酸、偏硅酸、氟、溴、碘含量相对较高，大部分井均达到了有医疗价值浓度的标准。

3 地热资源开发与保护

目前区内仅有8眼地热水井，井深2 050.02 ～2 459.50 m，均为混层开采井，主采蓝田灞河组 -古近系地层热储，井口水温62℃ ～78℃不等，单井自流量 1 089.6～4 372.8 m3/d，日出水量总计达26 595.84 m3，现阶段主要用于采暖和洗浴，取得了一定的经济效益和社会效益，但还存在一些实际问题:一是地热开发主要集中在泾阳、三原城区一带，其它广大乡镇极待开发;二是地热资源利用途径单一，主要利用途径仅局限在采暖和洗浴，地热在农业和工艺上利用还未起步;三是尾水排放温度高，均未达到规范要求尾水排放温度标准，综合梯级开发利用程度较低，造成很大的资源浪费;四是各井尚未进行全面的动态监测，各个地热井地下热水动态变化情况不详，很大程度上制约了地热资源的科学管理;五是宣传力度不够，后续资金投入不足，地面设施未配套成龙，资源效益未充分发挥。