基于热储法的银川盆地地热资源评价

摘要：银川盆地地处宁夏回族自治区北部，地热资源类型属沉积盆地型中低温地热资源。热储层主要为新近系干河沟组、新近系彰恩堡组、古近系清水营组和基岩热储。本文通过地热井调查和地热地质资料研究，按照基底构造单元，选取合理计算参数，采用热储法对盆地地热资源进行评价。结果表明银川盆地地热资源量为2.7075×1017kJ;可利用地热资源量为8.9665×1016kJ;热储层50年地热水储存量为8.6171×1011m3，地热水允许开发量为1.6798×1010m3。

关键词：热储法;银川盆地;地热资源

中图分类号：X826 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2019）12-00-02

Abstract：The Yinchuan Basin is located in the northern part of the Ningxia Hui Autonomous Region.The geothermal resource type is a sedimentary basin type medium-low temperature geothermal resource.The thermal reservoirs are mainly the Neogene Ganhegou Formation，the Neogene Changenbao Formation， the Paleogene Qingshuiying Formation and the bedrock thermal reservoir.Through geothermal well investigation and geothermal geological data research，according to the basement structural unit， reasonable calculation parameters are selected， and the geothermal resources of the basin are evaluated by thermal storage method.The results show that the geothermal resource in Yinchuan Basin is 2.7075×1017kJ; the available geothermal resource is 8.9665×1016kJ;the 50-year geothermal water storage in thermal reservoir is 8.6171×1011m3，geothermal water is allowed. The development amount is 1.6798×1010m3.

Key words：Thermal storage method;Yinchuan Basin;Geothermal resources

随着经济社会的发展，传统的煤炭和石油等能源带来的气候变化问题和环境污染问题越来越受到人们的普遍关注。地热资源作为一种清洁的可再生能源，对于传统能源结构的转型升级和解决日趋严重的全球环境问题具有重要意义。

地热资源量评价是推动地区地热资源合理开发利用的基础。当前地热资源评价方法众多，主要有地表热流量法、热储法、解析模型法、统计分析法和数值模型法等。其中，沉积盆地型地热资源一般主要采用热储法进行评价。

银川盆地是自治区经济社会发展和生态文明建设的核心区，储存着丰富的中低温地热资源。但是，银川盆地并没有开展过系统的地热资源勘查工作，研究程度较低。王利等在2000年依据两眼地热井资料，对盆地地热资源进行了估算[1]。余秋生等在2014年利用3眼地熱井资料，对盆地地热资源进行了评价[2]。由于地热井资料有限，2次地热资源评价精度均不高，不能满足当前地热资源开发利用的需要。本文依据银川盆地现有14眼地热井资料及最新重磁解译盆地基底构造成果资料，对研究区地热资源量进行合理评价，为地热资源的合理开发利用及科学管理提供依据。

1 研究区地热地质条件

1.1 地质构造

根据研究区地质资料，研究区主要断裂走向为NNE向，主要有贺兰山断裂、芦花台断裂、银川断裂和黄河断裂;次要断裂走向为EW、NWW、NE、NW向，主要正义关断裂、吴忠断裂、青铜峡断裂和牛首山断裂。按照区域构造分布特征及最新重力异常解译成果，研究区划分为西部斜坡带、银川凹陷带、平罗凹陷带、平罗南凸、掌政凸起带、金贵凹陷带、永宁凸起带、东部斜坡带、青铜峡凸起、灵武凹陷、灵武东断阶、扁担沟凹陷等构造单元。

1.2 地温场特征

区域构造控制着地温场的分布，构造的规模和活动性等因素影响着局部地温场的变化[3-4]。根据地热井测温研究资料，第四系底板地温为32.3～48.13℃，新近系干河沟组底板40.8～65.97℃，新近系彰恩堡组底板42.48～87.10℃，古近系清水营组底板64.5～90.49℃，基岩热储60.21～92.80℃。根据第四系浅井测温数据，在深度为30.52m温度比较稳定，温度为14.81℃。因此，确定银川盆地恒温层深度为30.52m，恒温层温度14.81℃。

1.3 热储层特征

研究区热储层共分为4层，分别为新近系干河沟组、新近系彰恩堡组、古近系清水营组和奥陶—寒武基岩热储。

（1）新近系干河沟组，该热储层顶板埋深450～1690m，平均厚度为724.87m，平均砂厚比65.01%，平均孔隙度31.06%，富水性好，但井口出水温度较低。

（2）新近系彰恩堡组，该热储层顶板埋深969.55～2110m，平均厚度为1143.24m，平均砂厚比41.39%，平均孔隙度29.02%，富水性好，出水温度高，是研究区最主要的热储层。

（3）古近系清水营组，该热储层顶板埋深1068.95～3300m，平均厚度为252.82m，平均砂厚比19.81%，平均孔隙度23.10%，富水性差，是研究区辅助热储层。

（4）基岩热储，该热储层顶板埋深1455.3～3100m，平均砂厚比26.13%，平均孔隙度17.83%，富水性好，出水温度高。

2 地热资源评价

2.1 计算原则和方法

本次评价以盖层平均地温梯度大于2.5℃/100m作为地热田的范围。由于盆地热储层埋深较大，计算深度下界面定为3500m，分别对地热田范围3500m深度内4个热储层进行评价，评价内容包括：地热储存量、地热资源可开采量、地热水储存量、地热水可开采量。

地热储存量采用热储法评价;地热资源可开采量采用回收率法进行评价，回收率是可开采地热资源量与地热资源量的比值[5-6];地热水储水量采用体积法评价;地热水可开采量采用开采系数法评价。

2.2 主要参数选取

2.2.1 热储厚度

第三系热储厚度=计算单元内平均地层厚度*砂厚比，基岩热储厚度=3500m以浅基岩的平均厚度*储厚比。

2.2.2 热储温度

热储温度采用计算分区内地热井揭露各热储层平均中间深度的测井温度。没有地热井分布的计算区采用距离较近的地热井测井数据作为计算取热储层温度。

2.2.3 岩石和水的密度及比热

岩石和水的密度及比热综合采用DZ40—85《地热资源评价方法》中的参考经验值和《银川盆地地热资源调查评价报告》中的实测数据，孔隙率采用各计算单元内地热井实测孔隙率的平均值。

2.3 地热资源量计算

（1）采用热储法计算地热储量

Qr=CAd（tr—t0），

式中：Qr—地热资源量（kJ）;A—为热储面积（km2）;d—为热储层厚度（m）tr—为热储温度（℃）;t0—为基准温度（℃），C—为热储岩石和水的平均热容量（kJ/m3.℃）。

C=pr-Cr（1-Φ）+pwCwΦ

式中：ρr，ρw—分别为热储岩石密度和水的密度（kg/m3）;Cr，Cw—分别为热储岩石比热和水的比热（kJ/kg·℃）;Φ—热储岩石孔隙率。

（2）采用回收率法计算地热资源可开采量

Qwh=RE·Qr

式中：Qwh—地热资源量（kJ）;RE—回收率。

（3）地热水储存量，热储层的热水具承压性，储存量由两部分组成，一部分为热储层的容积储存量，另一部分为弹性储存量。

W储=W容+W弹=AdΦ+A?H

式中：W储—为地热水储存量（m3）;W容—地热水容积储存量（m3）;H—为从热储顶板算起的水头高度（m）;μ—为地热水弹性释水系数，无量纲。

（4）地热水可开采量采用可采系数法

Qwk=Q储·X

式中Qwk—为可采热水流量（m3）;Q储—地热流体总存储量（m3）;X—为可开采系数。

2.4 计算结果

经过计算，银川盆地地热资源量为2.7075×1017（kJ）;地热资源可开采量为8.9665×1016（kJ）;地热水储存量为8.6171×1011（m3）;地热水可开采量1.6798×1010（m3）（见表1）。

3 结论

（1）银川盆地主要有4个热储层，分别为新近系干河沟组、新近系彰恩堡组、古近系清水营组、基岩热储（奥陶系和寒武系）;

（2）银川盆地地热储存量为2.7075×1017kJ，地热资源可开采量为8.9665×1016kJ;

（3）在开采50年的条件下，地热水储存量为8.6171×1011m3;地热水可开采量1.6798×1010m3。

参考文献

[1]王利，李宝贵，寧夏回族自治区地质调查院.银川盆地地热资源调查评价[R].2000.

[2]于秋生，周文生，宁夏回族自治区地质调查院.宁夏地热资源现状评价与区划[R].2014.

[3]刘向阳，龚汉宏，邯郸市地热资源评价[J].中国煤田地质，2007，19（6）：45-48.

[4]陈金国，周衍龙，桂承新.湖北省咸宁市温泉地热田地热资源评价与开发利用[J].资源环境与工程，2007（S1）：24-27.

[5]周国昌，庞建.用开采强度法计算地下水的开采量[J].水利科技与经济，1998，4（2）：72-73.

[6]张人权.地下水资源特性及合理开发利用[J].水文地质工程地质，2003（6）：3-5.

收稿日期：2019-11-17

作者简介：任光远（1985-），男，汉族，硕士研究生学历，中级工程师，研究方向为水文地质环境地质工程地质。