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

（1.西藏美城工程设计有限公司，拉萨850000；2.四川省兴冶岩土工程检测有限责任公司，成都610000）

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

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，产生的气体、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。