河北深州地熱田開采地熱資源評價

劉志明,王貴玲,藺文靜

(中國地質科學院水文地質環(huán)境地質研究所,河北石家莊 050061)

1 深州地熱田地熱地質條件

深州地熱田位于冀中坳陷中的饒陽凹陷、深縣凹陷和邢東隆起中的新河凸起。主要的熱儲層為新近紀明化鎮(zhèn)組和館陶組的砂巖。明化鎮(zhèn)組底界深度介于 900～1 800m,館陶組底界深度介于 1 200～2 100m。構造活動較為強烈,周圍地震最大級數達到 6～6.9級。

根據深州兩口井的統計(表 1、表2 ),明化鎮(zhèn)組的砂厚比為 0.375,砂層厚度為 428.93～448.16m;館陶組的砂厚比為 0.340～0.375,砂層厚度為 219.89～221.40m。

表1 深州地熱 6號井熱儲層砂層厚度統計

表2 深州地熱 4號井熱儲層砂層厚度統計

2 深州地熱田開發(fā)利用現狀

深州地熱田的開發(fā)利用主要集中在深州市區(qū)。深州市共有地熱井 8眼,還有一眼未能開采,九十年代以來逐漸進行了地熱資源的開發(fā)利用(表3 )。有 4眼地熱井開采層段介于 1 360m～2 300m,開采層位為新近紀館陶組和古近紀東營組;有 4眼地熱井介于 1 100m～1 500m,開采層位為新近紀明化鎮(zhèn)組。開采層段較深的地熱井,水溫 65～83℃,水量2 106～2900m3/d;開采層段較淺的地熱井,水溫 52～65℃,水量 2 736m3/d。多數地熱井主要用于冬季供暖,只有部分井用于洗浴,開發(fā)利用較好的是牛得草大酒店地熱井。該井非供暖期主要用于洗浴,開采量約為 40m3/h,水溫 42℃;供暖期主要用于供暖和洗浴,開采量 60～70 m3/h,水溫 48～52℃(圖 1),屬于梯級開發(fā)利用,從溫度的情況來看較為合理。地熱開發(fā)總公司的地熱井從成井到現在下降了 100 m左右,每年下降 20～30 m,近年來下降較快。

表3 深州市區(qū)開采量統計

圖1 牛得草大酒店地熱井開發(fā)利用流程示意圖

3 深州地熱田開采地熱資源評價

3.1 計算方法

本次采用漢圖什(Hantush,1960)第二類越流群井公式計算中心點的降深：

式中：Q為單井出水量;r為距離中心點的位置;a為壓力傳導系數;t為時間 ;k、k′、k″為分別為主含水層及上、下半透水層的滲透系數 ;Ss、Ss′、Ss″為分別為主含水層及上、下半透水層的比儲;b為含水層厚度;T為導水系數。

布井方法采取的是平均布井法。給定降深和開采年限之后,即可得到平均布井時的井數和開采量。

3.2 合理水位降深確定

根據河北晉州農業(yè)信息網提供的潛水泵信息數據,對泵數和揚程之間的統計分析表明,泵數隨著揚程呈雙峰型分布,在揚程 50～100m和 250～300m之間,潛水泵的數量較多,選型較為容易(圖 2)。

圖2 潛水泵的泵數與揚程之間的統計關系因而,將合理水位降深確定為 100m和 300m。

3.3 評價結果

根據漢圖什第二類越流群井公式,我們按兩個合理降深(100m和 300m)計算了深州地熱田可開采資源量(參數見表 4、結果見表 5)。設計降深為 100 m和設計年限為 20年時,明化鎮(zhèn)組的合理井距為 2 400 m,可布井數 81眼,單井水量 2 500 m3/d,可開采資源量為 14.78億 m3,折合熱量2.82×1015k J;館陶組的合理井距為 4 300 m,可布井數 49眼,單井水量為 2 520m3/d,可開采資源量為 9.01億 m3,折合熱量 2.46×1015kJ。設計降深為 300 m和設計年限為 20年時,明化鎮(zhèn)組的合理井距為 1 400 m,可布井數 225眼,單井水量2 720m3/d,可開采資源量為 44.68億 m3,折合熱量8.51×1015kJ;館陶組的合理井距為 1 800m,可布井數 121眼,單井水量為 2 670m3/d,可開采資源量為 23.58億 m3,折合熱量 6.42×1015kJ。

表4 深州地熱田開采資源量計算參數

表5 深州地熱田開采資源量計算結果

[1]陳墨香.華北地熱.北京：科學出版社,1988.

[2]張德忠,王蘊玉.河北平原非地熱異常區(qū)地熱資源.地球學報,2000,21(2)：151-154.