浅析西安市西咸新区泾河新城地热资源开发与利用

李四龙　叶强

【摘 要】2015年下半年，在西安市西咸新区泾河新城成功钻凿了一口地热井，查明了该地区的地层情况及热储条件。地热井成井水温86℃，通过大、中、小落程进行放水实验，評价单井可开采量为213.51m3/h；通过计算求出开采权益保护范围半径1816.14m，开采影响区直径为3632.28m；该地热井井深2750m，开采层为新近系蓝田灞河组下部，高陵群，古近系地层。

【Abstract】In the second half of 2015， a geothermal well was drilled successfully in Jinghe Xincheng， Xixian New Area， Xi'an City， and the formation condition and geothermal reservoir conditions in this area were found out. The water temperature of the geothermal well was 86 ℃. Through the experiment of large， medium and small drop， the recoverable capacity of single well is estimated to be 213.51 m3/h， through calculation， the radius of protection range of mining rights and interests is 1816.14m， and the diameter of the mining influence area is 3632.28m. The depth of the geothermal well is 2750 m， and the exploitation layer is the lower part of the Neogene System Lantian Bahe Group， the Gaoling Group and the Paleogene System.

【关键词】地热井；热储；井温

【Keywords】 geothermal well； geothermal reservoir； well temperature

【中图分类号】P62 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2018）03-0141-02

1 区域断裂构造

泾河新城位于渭河盆地内。该地区发育有泾河断裂（F1）、渭河南岸断裂（F2-1）、渭河北岸断裂（F2-2）、现将区内断裂分述如下。

泾河断裂（F1）：该断层走向东西，倾向北，视倾角78°，性质为正断层，切穿第四系底界面。该断层为地层深部热源上涌提供了有利通道，但该断层为地热井施工造成一定的风险。

渭河南岸断裂（F2-1）：该断裂大体沿渭河一级阶地前缘展布，经曹家堡，过草滩镇南，至八家村方向作北东东方向延展，倾向北西，为一条隐伏断层。其位置与渭河南岸断层位置相符。该断层倾角85.5°，断距随深度增加而增大，破碎带宽约135m。

渭河北岸断裂（F2-2）：该断裂位于渭河北岸，西起咸阳吴家堡，向东经石家台、窑店、过马神庙北、插向泾河，总体作北东东向延展。断裂上陡下缓，倾角65～80°，总体向南倾斜，切深大于20km；但在局部地段（如窑店附近）断裂在纵深方向上发生折曲，2km以浅倾向北，以深则转向南倾。

2 地层特征与热储和盖层

地热井自上而下钻遇：第四系秦川群（Q2-4qc）、三门组（Q1s）保温盖层，新近系上新统张家坡组（N2z）、新近系上新统蓝田—灞河组（N2l+b）、新近系中新统高陵群（N1gl）、古近系（E）四个热储层。

2.1第四系秦川群（Q2-4qc）

埋藏深度：0.00～460.00m，厚度460.00m。

岩性组合：表层为薄层黄土层，顶部灰黄色粗砂及灰白色砂砾石互层；中部为厚状灰黄色黏土层及粗砂、细砂层；下部以灰黄色、棕红色黏土与灰黄色中砂、细砂层不等厚互层。砂砾石呈次棱角状，松散。

2.2第四系三门组（Q1s）

埋藏深度：460.00～660.70m，厚度200.70m。

岩性：为灰黄色、灰色、蓝灰色粉质黏土、黏土夹灰白色、灰色细砂、粉细砂层。

该地层中共有10层砂岩，砂岩总厚度为30.4m，砂厚比为15.15%；单层厚度最大为6.4m，最薄为1.4m，平均单层厚度3.04m。

2.3 新近系张家坡组（N2z）

埋藏深度：660.70～891.50m，厚度230.80m。

岩性：灰褐色、棕色泥岩夹灰绿色泥岩夹灰白色粉细砂岩。

该地层中共有11层砂岩，砂岩总厚度为20.9m，砂厚比为9.06%；单层厚度最大为3.3m，最薄为1.3m，平均单层厚度1.90m。砂岩孔隙度27.74～53.38%，渗透率107.72～1154.43毫达西，顶板实测温度56.23℃，底板实测温度62.22℃，平均温度为59.23℃。

2.4 新近系蓝田—灞河组（N2l+b）

埋藏深度：891.50～1875.20 m，厚度983.70m。

岩性：上部为棕红色泥岩与灰白色细-粉砂岩呈不等厚互层；中、下部为浅棕红色泥岩与灰白色中细砂岩、砂砾岩呈不等厚互层。

该地层中共有砂岩79层，砂岩总厚度为279.3m，砂厚比为28.39%；单层最大厚度为10.5m，最薄的为1.5m，平均单层厚度3.54m。砂岩孔隙度22.13～39.91%，渗透率14.56～914.41毫达西，顶板实测温度62.22℃，底板实测温度79.43℃，平均温度为70.82℃。

2.5 新近系高陵群（N1gl）

埋藏深度：1875.20 ～2491.80m，厚度616.60m。

岩性：砖红色、棕红色、紫红色泥岩、粉砂质泥岩与灰白色、棕黄色细砂岩、中砂岩、含砾中砂、粗砂岩不等厚互层。

该地层中共有砂岩56层；砂岩总厚度为222.1m，砂厚比为36.02%；单层最大厚度为15.0m，最薄的为1.0m，平均单层厚度3.97m。砂岩孔隙度15.29～32.11%，渗透率4.39～223.34毫达西，顶板实测温度79.43℃，底板实测温度89.59℃，平均温度为84.51℃。

2.6 古近系（E）

埋藏深度：2491.80～2735.90m，厚度244.10m。

岩性：上部为棕黄色中砂、细砂岩夹紫红色、棕褐色泥岩，与灰白色细-粉砂岩呈不等厚互层，岩屑夹有碎蛋壳状钙质碎片；中、下部为砖红色泥岩与灰白色中细砂岩、砂砾呈不等厚互层。

该地层中共有砂岩16层；砂岩总厚度为54.6m，砂厚比为22.38%；单层最大厚度为10.6m，最薄的为1.1m，平均单层厚度3.41m。砂岩孔隙度7.61～24.23%，渗透率0.31～139.1毫达西，顶板实测温度89.59℃，底板实测温度98.61℃，平均温度为92.84℃。

2.7 太古界（Ar）

埋藏深度：2735.90m～2750.20m，厚度14.30m，未揭穿。

岩性：主要为片麻岩，含少量黑云母、角闪石、透辉石等暗色矿物的片麻岩，未揭穿该地层。

3 井温特征

整体上平均井温梯度随井深的增加而逐渐减小，井深1000m处平均井温梯度为5.04℃/100m；2100m处平均井温梯度为3.26℃/100m；2750m处平均井温梯度为3.09℃/100m；井深2700m～2750m处平均井温梯度变化随井深增加而略有增大，全井平均井温梯度平均值为4.34℃/100m，地热异常明显。

4 可开采量及开采权益保护范围评价

产能测试（放水实验）时，井口水温为86℃，初始静止水头高度为+36.00m。根据水文地质技术要求和规范规定，该井进行了大、中、小落程放水试验，大落程降深34m，延续48小时，稳定46小时，水量145.19m3/h。全部落程放水试验结束后，恢复水位观测为+36.00m。

4.1 可开采量评价

Q可=q×S可=59.31L/s =213.51m3/h=5124.28m3/d

公式中：q——单位涌水量，取1.186176L/s·m；S可——降深，取50m（以水位降深不大于50m为宜）；Q可——地热井可开采量；

4.2 地热井单井开采权益保护范围评价

公式中：Q——地热井产量，单位为立方米每日（m3/d），取5124.28m3/d；f——水比热/热储岩石比热的比值，介于3～5之间，取3；H——地热井所利用的热储层厚度，取400.70m；R——地热井开采100年开采热量的影响半径，单位为米（m）。[1]

计算得出：R=1816.14m，即本井开采权益保护范围，开采影响区直径为3632.28m。

5 结语

本文主要阐述了西安市西咸新区的区域地热地质、地热开发资料，对该地区的地热新能源开发利用具有指导意义。传统能源使用后，产生的氣体、烟尘微粒，污染的空气、水源，特别是排放的温室气体，使全球气候变暖，对人类的生活环境影响较大。地热资源是集热能、矿物质、水、气于一体的清洁能源矿产，是一种宝贵资源。开发前需要科学合理的论证，加强地质资料的收集工作，因地制宜，合理规划，避免资源、资金的浪费及环境污染。合理开发，综合利用，达到资源与环境可持续发展的目的。

【参考文献】

【1】GB/T 11615-2010地热资源地质勘查规范[S].