北京市朝阳区平房地区热储层研究

王维逸，刘 哲，郭 帅

（北京市地质工程勘察院，北京 100048）

北京市朝阳区平房地区热储层研究

王维逸，刘 哲，郭 帅

（北京市地质工程勘察院，北京 100048）

蓟县系雾迷山组是北京地区地热田的主要取水层位。平房乡位于北京市区东部，属于天竺地热田范围，经地热勘查显示，该地区主要热储层为蓟县系雾迷山组、杨庄组，长城系高于庄组。本文基于平房地区及周边已有地热井资料，对该地区热储层蓟县系雾迷山组、蓟县系杨庄组及长城系高于庄组有了新的认识。结论显示：平房地区主要储层为蓟县系雾迷山组、杨庄组和长城系高于庄组，其中蓟县系雾迷山组揭露较浅，剩余热储层含水性好，具备开采价值，地热资源丰富。

地热；层状热储；平房地区

0 引言

北京现有已圈定的地热田10处，研究程度较高。经论证，北京城区范围内为典型的沉积盆地型热储，北京地区主要热储层为蓟县系雾迷山组（安家盛，2008）。北京市地质工程勘察院近年在平房地区及附近地区进行了多项地热资源勘查项目，钻遇地层与常规热储层略有不同，取水层位较其它地区有差异，并给钻探施工带来一定困难，但成井质量优良。由此分析该地区热储层特点并引起相关部门的注意，并对该地区地热资源开发利用加以保护（曹海东，2010）。

朝阳区平房乡位于北京市区东部，属典型的城乡结合部地区，附近开凿过多眼地热井，热储层埋藏较深，一般地热井出水温度为60℃左右。其中京热-185井井深2810m，出水温度67℃；京热-195井井深2520m，出水温度58℃；京热-187井井深2353m，出水温度56℃。

本文分析了热储岩性特征、地温场特征、储水特征及开发风险，为合理开发地热资源提供科学依据。

1 区域地质背景

1.1 地质概况

研究区位于北京迭断坳东北段顺义迭凹陷（Ⅳ13），为新生代沉积的构造单元。基底由中上元古界、古生界及中生界组成。新生界沉积厚度200～900m。由顺义、天竺、东坝及俸伯4个次级凹陷幅度较大的小盆地构成，基底有不同方向之断裂构造发育。研究区位于顺义东坝凹陷内，并处在凹陷的西南部，东坝凹陷西北部为来广营凸起，东南部为大兴凸起，即来广营凸起和大兴凸起之间夹着东坝凹陷。研究区内中上元古界中赋存有丰富的地热资源，是主要的热储层之一。基底断裂对热储有不同程度的切割。

1.2 断裂构造

研究区周围发育断裂主要有：太阳宫断裂、楼梓庄断裂、平房南断裂。

（1）太阳宫断裂

该断裂在研究区的西侧通过，北西与顺义断裂相交，东南与南苑－通县断裂相交，长约15km。该断裂走向北西，倾向北东，倾角陡。该断裂带重力值较高，是坨里－丰台凹陷和顺义凹陷的分界线。具有一定的导热导水作用。断裂两侧的地层和基底埋深都有明显的差异，东侧储层埋藏较深，西侧较浅。

（2）楼梓庄断裂

该断裂在研究区附近通过，走向北东、全长14km，为新生代形成的断裂，断裂性质为张性，控制着白垩系及侏罗系的分布。

（3）平房南断裂

走向近北东，为该区的主要导水通道。

1.3 地层特征

依据前人工作成果及区域地层发育特征，研究区及其附近地层从新到老介绍如下：

（1）新生界

第四系（Q）以黄棕色、棕褐色亚粘土、亚砂土和砂砾石为主，厚度变化较大，一般为80～300m。新近系（N）以紫褐色、棕褐色砂质泥岩，紫红色砂砾岩，部分地区夹玄武岩、凝灰质玄武岩为主。新生界与下伏中生界呈角度不整合接触。

（2）中生界

白垩系（K）：夏庄组（Kx）以粉砂岩、页岩、砂岩为主，夹有砾岩及泥灰岩，上部紫色粉砂岩中夹有多层石膏层；坨里组（Kt)由灰紫色、黄绿色、黄褐色厚层砾岩、含砾粗砂岩和各粒级砂岩等多个旋回性基本层序组成；侏罗-白垩系张家口组（JKZ）以流纹质熔结凝灰岩、流纹岩和石英粗面岩为主，间夹安山岩、粗安岩和少量紫红色砂砾岩层。与下伏中上元古界蓟县系雾迷山组呈不整合接触。

（3）中上元古界

蓟县系雾迷山组（Jxw）：该组厚度大于2000m，分4个岩性段，分布范围广，是北京地区主要热储层。上部为灰白、灰色硅质白云岩夹少量燧石条带白云岩、紫灰色泥质白云岩、角砾状硅质白云岩；中下部为褐灰、深灰色纹层状白云岩、细晶白云岩与燧石条带白云岩互层。与下伏地层整合接触。蓟县系杨庄组（Jxy）：岩性为紫红色含粉砂泥晶白云岩，揭露的视厚度为180m，与下伏高于庄组为平行不整合接触。长城系高于庄组（Chg）：岩性主要为白云岩及白云质灰岩等。

1.4 地热研究现状

研究区位于天竺地热田西南部，天竺地热田是已经圈定的地热田之一，研究程度较高，提供了较完善的地热地质参考资料，本区地质构造图及地热井分布图见图1。

2 热储层特征分析

2.1 天竺地热田概况

北京地热资源主要分布在平原区，深度3000m

图1 平房地区构造简图Fig.1 Structural diagram of Pingfang district

内温度大于50℃的地区面积约2760km2，构成相对独立又有一定联系的10个地热田，由北而南是：延庆地热田、小汤山地热田、后沙峪地热田、京西北地热田、天竺地热田、李遂地热田、东南城区地热田、双桥地热田、良乡地热田和凤河营地热田（郭帅等，2016）。其中天竺地热田面积290.75km2，热储存量69.334×1018J，折合煤39.43×108t，年可采热水量1058×104m3，折合标煤13.4×104t。主要取水层位为蓟县系雾迷山组。

2.2 平房地区热储层特征

（1）热储层的构成及岩性特征

经多项地热资源勘查项目物探、钻探、岩屑录井数据分析，区内主要热储层为蓟县系雾迷山组、蓟县系杨庄组、长城系高于庄组。蓟县系雾迷山组（Jxw）：本区揭露较浅，顶板埋深见图2，主要分布一段，岩性褐灰、深灰色纹层状白云岩、细晶白云岩与燧石条带白云岩互层。与下伏地层整合接触。蓟县系杨庄组（Jxy）：岩性为紫红色含粉砂泥晶白云岩，夹页岩，与下伏高于庄组为平行不整合接触。长城系高于庄组（Chg）：岩性主要为泥质白云岩及白云质灰岩等。

（2）地温场特征

图2 蓟县系雾迷山组顶板埋深等值线图Fig.2 Contour map of the Wumishan Fm roof with depth

利用大量地层测温资料计算得出：蓟县系雾迷山组平均地温梯度为2.74℃/100m，蓟县系杨庄组平均地温梯度为1.43℃/100m，长城系高于庄组平均地温梯度为2.29℃/100m。热储平均地温梯度2.0℃100m～2.5℃/100m，属有地热前景地区，杨庄组含泥岩、页岩等松散岩石在一定程度上降低了岩石导热率。从蓟县系雾迷山组顶板等温线图得出（图3），研究区中心位于东坝凹陷核心部位，雾迷山组顶板埋深浅，温度低，达美回灌井测井温度为45℃，京热灌-6井温度为47℃，向南北方向递增，温度等值线的展布方向基本上与地质构造线的延伸方向一致，主要表现为：等温线基本沿北东向延伸，与区域地质构造线走线方向基本一致（卫万顺，2010）。

图3 蓟县系雾迷山组顶板温度等值线图Fig.3 Contour map of the Wumishan Fm roof depth with temp

（3）热储层物性特征

经实钻录井分析，雾迷山组揭露深度较浅，47～428m不等，收集已有岩屑分析东坝凹陷底部中心区岩性为雾迷山组一段富含碳质和沥青质白云岩，电测井曲线呈典型的碳酸盐岩高电阻率低自然放射性的特点。雾迷山组与下伏杨庄组为整合接触。

蓟县系杨庄组为本区较典型地层，厚度312～477m不等，与大部分平原区钻孔厚度小于百米不同，该地层在本区揭露深度较大，但不及平谷一带视厚度600～700m，杨庄组划分为3段红色泥页岩，电测井曲线呈明显的低电阻率高自然放射性的特点。

长城系高于庄组在本区均未见底，主要岩性为泥质白云岩，电测井曲线与雾迷山组一段相比，自然放射性较高，表现发育不同程度的泥质白云岩。

（4）热储层储水特征

与北京其它地区沉浸盆地型蓟县系雾迷山组热储埋藏形式略有不同，本区深部热储另有蓟县系杨庄组及长城系高于庄组，10眼地热井中9眼均取上述两套地层热水。其中达美开采井在钻探过程中，蓟县系杨庄组2069m、2192m、2206m处，长城系高于庄组2379～2433m均有不同程度的泥浆漏失，漏失量5～50m3/d，表现为良好的出水层段。杨庄组三段泥岩及长城系高于庄组泥质白云岩中泥质含量较高，对钻探施工影响大，从最终的抽水产能测试看，上述两套地层在本区含水量均比较可观，但存在一定施工风险。钻探施工中应加密岩屑录井并加强泥浆调配及监测，成井后下入强度合格的滤水管，保证孔隙率，对于水量及热量的提取是切实可行的，以京热-195井为例，按合理开采量计算，地热井产能评价一年可利用热能为6.6×107MJ，影响半径为358m，可满足使用需求。

（5）地热井深度与风险

研究区成井深度在2500～3000m区间范围内，采用四开成井技术可提取地下深处的能量是可行的，钻遇地层包括第四系、新近系、白垩系、蓟县系及长城系。值得注意以下几点：①三开施工中钻遇取水目的层的过程中，对于白垩系东岭台组的识别尤为关键，地层破碎，包含砂岩、泥岩、安山岩、大理岩等，该处需揭穿蓟县系雾迷山组顶板，见纯白云岩后下入技术套管到底并保证固井质量。②四开施工钻遇杨庄组红色泥岩页岩及区域错动构造后需下入滤水管，保证孔隙率及套管钢级强度以取得良好的出水指标。

3 地热开发利用现状

随着经济的发展，近10年地热勘查项目较多，项目审批严格按国土部门地热资源勘查审查文件执行，并采用采灌结合的方式进行开发利用。本区地热井日益增多，对地热水开采量将逐年增加，井群密度大，地热水位埋深已达100～120m。

4 结论

研究区位于顺义东坝凹陷内，属天竺地热田，附近主要构造有太阳宫断裂、楼梓庄断裂、平房南断裂，区内主要热储层为蓟县系雾迷山组、杨庄组，长城系高于庄组。通过收集地热井及相关资料，得出如下结论：蓟县系雾迷山组揭露厚度较浅，并不作为主要热储研究对象，这与东坝凹陷北东向构造分布切割深层基底地层有关，本文未对构造成因等进行深入研究。受热储条件所限，钻探施工后需下入滤水管，但产能测试结果显示可作为良好的热储进行热水提取，后期需控制取水量，开发中加以保护。建议在实际开发利用中，应严格控制开采量、水位下降深度及年水位下降速率，做好开采水量、水位、水温、水质的动态监测，及时回灌，并做好区域合理布井，提高资源利用效率，维护资源的持续利用。

[1]曹海东. 基于地层形变理论的西安地热田开发前景研究[D]. 长安大学，2006：12～15.

[2]安家盛，魏成林. 北京地热[M]. 北京：北京市国土资源局，2008：19.

[3]郭帅，王维逸，王治，等. 浅析北京平原区热储温度与断裂关系[J]. 城市地质，2016，11(1)：42～47. [4]卫万顺，郑桂森，栾英波. 北京平原区浅层地温场特征及其影响因素研究[J]. 中国地质，2010，37(6)：1735.

Research on Pingfang geothermal reservoir in Chaoyang District, Beijing

WANG Weiyi, LIU Zhe, GUO Shuai
(Beijing Institute of Hydrogeology and Engineering Geology, Beijing 100048)

Wumishan Fm. is the main stratifed reservoir in Beijing geothermal feld. Pingfang is in the eastern of Beijing. It belongs to the Tianzhu geothermal feld. Through geothermal resources exploration, the main geothermal reservoir contains Wumishan Fm.,Yangzhuang Fm.,Changcheng Fm. The article is based on the data of the geothermal wells surroundings. We have a new understanding about the geothermal reservoir in this district. The result shows the main geothermal reservoir contains Wumishan Fm.,Yangzhuang Fm.,Changcheng Fm. in Pingfang. Wumishan Fm. is thiner than the others, the other aquosity and mining value are well. Geothermal resources are rich.

Geothermal; Stratifed reservoir; Pingfang

P314

A

1007-1903（2016）04-0050-04

10.3969/j.issn.1007-1903.2016.04.009

王维逸（1987- ），男，主要从事地热地质、水文地质研究。E-mail：13581792897@163.com