沧东断裂潘庄凸起的东缘地热地质浅析

刘 赞，陈海波，冯树友，卞洪伟，李文龙

（天津地热勘查开发设计院，天津 300250）

1 区域地质构造背景

潘庄凸起在平面上为呈NE向展布的狭长断块，西北、东南分别以天津断裂、沧东断裂为界与大城凸起、北塘凹陷相邻[4]；南端以海河断裂为界与双窑凸起和白塘口凹陷相接。在研究区上，潘庄凸起基岩顶板埋深总体呈东南低、西北高的分布形态；揭露的基岩主要为古生界、局部为中生界和中新元古界[1]。

图1 区域基岩地质图

沧东断裂位于本井的东南侧，距本井直线距离约1.4 km。该断裂总体走向为 NNE，倾向 SEE，倾角 30°～48°，上陡下缓，地层落差为700 m～6000 m，为西盘相对上升的正断层，是沧县隆起与黄骅坳陷的分界[8]。沧东断裂西侧为沧县隆起，基岩面以中新元古界和古生界为主；东侧为黄骅坳陷，中生界发育，且向东中生界厚度逐渐加大。该断裂结构面变化较大，断面多呈铲状，具有同生断层（生长断层）的性质和继承性特点，在地球物理场上反映明显。本井位于该断裂上升盘[3]，见图1。

2 区域地热地质

2.1 区域地层分布

依据《天津市东丽湖地表水回灌》施工三眼地热井，结合岩屑录井及测井解释结果，本区揭露地层从新到老依次有第四系、新近系、寒武系、青白口系、蓟县系，见表1。

表1 地层埋深与厚度对比表

2.2 区域水文地质

三口井成井后开始进行三个落程的稳定流降压试验，水位降深通过变频器控制；出水量用三角堰观测；三角堰摆放平稳的体积为长1520 mm×宽1000 mm×高600 mm；采用5″潜水泵，用5″钻杆代替泵管下入173 m；泵的功率为110 kW，扬程为180 m，排量140 m3/h，水位用电测水位计观测；液面温度用留点温度计测量。

表2 三口井降压试验数据表

表3 三口井热储参数计算基本参数

表4 三口井地热水文地质参数计算结果表

2.3 地热流体水质化验

降压试验结束后取水样2.5 kg，送国土资源部天津矿产资源监督检测中心做地热流体全分析检验，检测结果见表5。

地热流体的腐蚀性是地热流体通过化学组份、温度、流速及压力诸多因素与所用材料在一定时间内相互作用的复杂结果，地热流体的化学组份因素对金属的腐蚀有重大影响。当氯离子毫克当量百分数大于25%时，评价流体腐蚀性通常采用拉申指数（LI）来判断。三口井氯离子毫克当量大于25%，所以利用LI计算结果来进行腐蚀、结垢性评价[6]。

流体结垢性主要指流体中一些溶解度较小的组分，在周围环境变化（压力、温度等变化），达到过饱和而析出，附着于利用系统内表面，形成垢层，从而增大流体阻力，降低热利用效率。水垢化学成分主要为碳酸钙垢、硫酸钙垢和硅酸盐垢三类。结果见表6。

表5 三口井地热流体主要化学组分含量表

表6 三口井地热流体腐蚀、结垢性分析结果表

3 结论

（1）通过三口井地层划分了沧东断裂次生断裂延展方向，圈定了古生界和中新元古界地层界限，分析该地区处于古潜山地貌，后期经过海进海退侵蚀风化的构造运动[4]。

（2）该地区雾迷山组热储层温度随着埋深的减小而减小，即离热源越远，热储层温度越低，但温度的递减幅度－即地温梯度差异较大。钻孔的稳态测温资料表明：雾迷山组的地温梯度最小，其梯度变化幅度也相对较小，一般在1℃/100 m～2℃/100 m范围内，说明雾迷山组热储层裂隙发育，连通性较好，表现为水热对流的特征[6]。古生界地温梯度相对较高，且变化幅度也较大，寒武系地温梯度为1.74℃/100 m～3.50℃/100 m，这是由其岩性不均以及富水程度不同造成的；新生界为松散地层，孔隙率高，热导率低，平均地温梯度一般为3℃/100 m～4.5℃/100 m，被视为基岩盖层。但不论哪一组地层，其含水段均比非含水段有偏低的地温梯度，这是因为水是热的良导体，水的对流与迳流加速了热的传递。地温梯度的极低值段正是矿化度较低、水交替活跃、出水量大的层位[7]。

（3）由于基岩岩性结构致密，密度大，热导率高，所以地温梯度普遍较新生界松散层低。基岩的地温梯度因其岩性变化大、富水性相差悬殊而变幅较大。一号井、三号井水温较高由于龙山组岩性以石英砂岩为主，与灰岩成份相差较大，出现了较高的地温梯度[5]。