邯郸地热资源概况及开发利用前景

2020-06-12路昭

云南化工 2020年5期

关键词：盖层馆陶本区

路昭

（中石化新星（北京）新能源研究院，北京 100083）

关键字：新近系馆陶组；砂岩热储；地热资源评价邯郸市

邯郸位于河北省南端晋冀鲁豫四省交界处，西依太行山脉，东接华北平原，北连邢台，南毗安阳，下辖包括邯郸市区在内的7个区和12个县。研究区内矿产资源丰富，煤炭和铁矿石具有大规模储量，同时也具有良好的地热资源前景。

1 区域地质条件

1.1 区域构造

研究区大地构造位置处于华北平原一级构造单元中朝准地台中南部，二级构造单元燕山山地带南部、太行山山地带东部、华北断拗中南部，三级构造单元临清坳陷南部。南抵内黄隆起，东接鲁西隆起带，北临沧县隆起。在地质构造上，以邢台-安阳断裂为界，分为西部山前构造带和东部平原区。另外沧东断裂、魏县断裂分别穿过本区东部和南部，受该大断裂与一系列次生断裂的影响，本区形成了一系列的凹陷和凸起，具有明显的凹凸相间格局。

1.2 地层特征

研究区东部平原区地层发育较全，由下自上依次为元古界、古生界寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系、中生界三叠系、侏罗系和白垩系，以及新生界的厚层沉积。西部由于受山前作用的影响，出露寒武系、奥陶系、石炭-二叠系、三叠系等地层。

2 地热地质情况

2.1 盖层特征

邯郸东部地区盖层由第四系土层和新近系岩层组成，总厚度大约为800～1000m。其中，第四系土层厚300～750m，岩性为黄土、粉质黏土、黏土、亚砂土以及少量砂层和砂砾石层；新近系上部砂岩粒度较细，隔水、隔热性能较好，具备盖层条件。

2.2 储层特征

新近系馆陶组热储：本区主要的砂岩热储层位，上部为棕红色泥岩与细砂岩互层，下部为灰白色砂砾岩层。沉积厚度约150～660m，普遍发育，存在多套砂体，单层厚度较大，具有较好的物性。根据已钻探井资料显示，馆陶组水温水量较为稳定，45～55℃，70～90m3/h。

寒武-奥陶系岩溶裂隙热储：为该区的灰岩热储层系，岩性为灰质白云岩、细晶白云岩和鲕粒灰岩为主。主要分布在邯郸西部山前的地区，总体上埋深较浅，但由于盖层较薄导致温度较低，且非均质性强，水量稳定性差，断裂附近具有较大的水量，矿化度较高，目前该层系尚未大规模开采。

2.3 地温场与热流运移特征

本区地温场分布与凹凸相间的构造格局有明显的正向对应关系。造成地温异常与基岩凸起相关的实质是岩石导热性能的差别。在高热阻的盖层和高热导的基岩凸起的制约下，来自地壳深部的热流重新分布，从凹陷区向凸起区移动，从而形成热流在基岩凸起区富集，地温高、地温梯度大，凹陷区地温低、地温梯度小的现象，因而热流异常带呈现与构造单元相一致的NE-NNE向展布。东部平原区地温梯度普遍高于2.0℃/100m，广平、魏县、大名、馆陶等地地温梯度较高，可达3.0℃/100m以上。

2.4 潜力分析

针对本区的两套热储，新近系馆陶组深度适中，馆陶组水温水量较高且稳定，其物性条件较好，目前已有地热井可提供较为详实的资料（如图1），可作为主力热储层进行开发。灰岩热储非均质性较强，其内部发育的岩溶或断裂区为有利区带，需进一步研究。

图1 邯郸市地热地质图

3 资源量计算

针对本区的有利热储层位馆陶组进行资源量的计算。在对比不同类型地热资源计算方法后，采用“热储体积法”进行地热资源量的计算。地热资源量采用如下公式及参数：

式中：Qr为岩石中储存的热量，J；A为计算区的面积，m2；d为热储厚度，m；tr为热储平均温度，℃；t0为当地年平均气温，℃；C为热储岩石和水的平均比热容，J/（m3·℃）；ρr为热储岩石密度，kg/m3；Cr为热储岩石比热，J/（kg·℃）；ρw为地热水密度，kg/m3；Cw为水的比热，J/（kg·℃）；φ为热储岩石的孔隙度，无量纲。

可采资源量采用如下计算方法和参数：

式中：QR为地热可采资源量，J；Q为地热资源量，J；RE为回收率，%。《地热资源评价方法》（DZ 40-85）和《地热资源地质勘查规范》（GB/T 11615-2010）规定，对大型沉积盆地的新生代砂岩，当孔隙度大于20%时，热储回收率定为20%。

地热流体储存量采用静储量的计算公式：

式中：Q静为地下热水的总静储量，m3；Q总容为地下热水的总容积量，m3；Q总弹为地下热水的总弹性量，m3；A为热容面积，m2；d为砂岩厚度，m；φ为岩石孔隙度，%；μ*为弹性水系数μ*=ρwgφCtd；Ct为热水总压缩系数（1/Pa）；Dh 为从热储层段算起的水头高度，m；Dh=热储层段顶板平均埋深-水头平均埋深

地热流体可采量计算公式及参数如下：