遼河油田地熱資源的開發利用與保護

摘 要:遼河油田地區地熱資源豐富，為促進該地區經濟快速、全面發展，走可持續發展的道路，根據于樓-紅村區域地質條件和地熱資源開發利用情況，對地熱地質環境進行了分析，提出了地熱資源合理開發利用和保護的建議。

關鍵詞:地熱資源熱儲開發利用資源保護

中圖分類號:TK529文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2011)08(c)-0105-02

引言

遼河油田屬環渤海地區，汪集暘等曾對遼河坳陷地熱進行過研究，研究表明，遼河坳陷地熱梯度和大地熱流較周圍地區高，許多地區具備地熱田形成條件。目前，能源短缺問題日益突出，以成為社會經濟發展的瓶頸。遼河坳陷具有良好的地熱田形成前景，查明該地區地熱田分布及其熱儲量，將為遼河油田進行油氣資源和地熱資源綜合勘察和開發利用提供保證。對于合理利用資源，改善投資環境，促進經濟可持續發展，都具有重要意義。

1 地熱地質條件

1.1 地質構造

本次工作區主要分布在下遼河凹陷的東部凹陷內，遼河凹陷東部的熱河臺、于樓、黃金帶地段處于黃金帶斷裂背斜構造帶上，北靠歐里坨子構造，南接紅星構造，是一個在兩條北東向區域性斷斷裂夾持下由熱河臺、于樓、黃金帶三個局部短軸背斜組成的斷裂背斜構造帶。熱河臺、黃金帶軸向北東，于樓軸向近南北，各地段內均發育有北東、北西向斷層幾十條，北東向斷層為主斷層，控制了構造的分帶，北西向為次級斷層，將構造帶分割成很多斷塊，斷層均為高角度正斷層，傾角60°～70°。

1.1.1 紅村地段構造格局

紅村地段位于下遼河坳陷東部凹陷的南端，橫跨兩個正向構造帶，即榮興屯斷裂背斜構造帶和油燕溝潛山帶。本區在中生代斷裂的基礎上，形成了三大斷裂、六大斷塊，主要發育北東向和北西向兩組斷裂，北東向斷層為主干斷層，控制了本區基本構造格局及儲層沉積。

區內斷層較多，根據其走向可分為兩種，首先表現在以榮西斷裂、油西、榮東斷層為主要斷層，走向北東，這些斷裂使研究區東西分帶，控制著本區基本的構造格局及儲層沉積。其次為北西和東西向展布的斷層，這些斷層發育時間晚于北東向斷層，走向與主干斷裂呈羽狀接觸，使構造南北分塊，對構造分割及油氣分布起明顯的控制作用。起主干作用的3條深大斷裂分述如下:

(1)榮西斷層(F3):是一條晚期逆斷層，在工區北部淺層轉為東傾的正斷層，斷層主要活動期在東營期，是榮興屯構造與二界溝洼陷之間的邊界斷層，主要控制榮興屯構造的形成和發育。

(2)油西斷層(F1):沙三期前開始活動，主要活動期是沙三期。它主要控制西側沙三地層的沉積和發育，斷層西側沉積了巨厚沙三段地層，如榮22井沙三地層厚979 m。油西斷層東側為油燕溝潛山，沙三時期露出水面，致使油燕溝潛山地區缺失沙三段地層。

(3)榮東斷層(F2):是榮興屯隆起帶與油北洼陷之間的邊界斷層。該斷層在工區的北部活動比較劇烈，在工區的南部，斷層活動逐漸減弱，斷層主要活動期由工區北部的沙三期逐漸過渡到南部的東營期。

1.1.2 于樓地段構造格局

于樓地段位于下遼河坳陷東部凹陷的中南段，多期構造運動形成了多期斷裂系統。工作區主要處于黃于熱背斜構造帶及其西北部，由二界溝斷裂和熱歐斷裂控制。黃于熱背斜構造帶北高南低，由北向南主要由熱河臺、于樓、黃金帶3個大的構造組成，局部構造之間具有復雜的接觸關系，北次級斷層切割。這些被切割的背斜、半背斜栽在東西方向較陡，南北方向相對較緩，呈繼承性。兩條主干斷裂分述如下:

(1)二界溝斷裂(F1):呈NE走向，傾向S-SE，是以正斷層為主的大型斷裂帶，是東部凹陷中南段與中央隆起帶南部兩個一級構造單元的分界斷裂。該斷層上升盤和下降盤沉積厚度差別大，其下降盤形成多個構造圈閉。該斷裂貫穿工作區南部。

(2)熱歐斷層(F2):呈NE走向，發育于于樓-熱河臺-歐利坨子背斜構造帶的西側，北側段為西傾正斷層，南段為東傾逆沖斷層，呈麻花狀扭轉。斷層東側的上升盤位于背斜構造帶上，西側為下降盤，形成沙嶺洼陷的南段。熱歐斷層貫穿工作區北部，在南端與二界溝斷裂相接。

1.2 熱儲及蓋層

按儲熱介質類型劃分，本區熱儲可分為三種類型，孔隙型熱儲、孔隙裂隙型熱儲和裂隙型熱儲。

上第三系地層主要為孔隙型熱儲，埋藏淺，熱儲溫度低;下第三系為孔隙裂隙型熱儲，埋藏深度1500－3000m，溫度普遍高于50℃;前第三系地層主要為裂隙型熱儲，含水性和透水性較差，不做考慮。

(一)紅村地段熱儲特征

紅村地段的熱儲主要為東營組含水砂層。東營組熱儲自上而下由砂礫巖多層組成，層間夾有泥質巖層。砂巖最厚分布區位于北-1區塊、西-2區塊和東-3區塊的中心部位，向邊緣地帶減薄，最大厚度可達到80 m以上，最小厚度在20m以下。

本組熱儲層以分流河道砂為主，巖性主要為砂巖、砂礫巖和粉砂巖。粒很一般0.05～0.2mm，粒度中值0.17mm，孔隙式膠結。東三段砂巖的孔隙度高值區范圍由南向北廣泛分布。北部高值區位于榮25－榮20井、榮35－營1井一帶，最高值為27.5%(榮25井)。整個南部地區孔隙度值編高，一般在22%～28%之間，最高值為29.4%(榮27井)。

由于東營組熱儲位于上層，且埋深變化大，故溫度相對較低，埋深1500m處的熱儲溫度48℃～59℃，埋深2000m處的熱儲溫度均在60℃以上。綜合物探、測溫、熱儲層厚度及射孔試水等資料來看，本組重點開采地段為東-3區塊的中北部。

(二)于樓地段熱儲特征

于樓地段的熱儲包括東營組和沙一段的含水砂巖。

1.3 地熱流體特征

(一)紅村東營組熱儲流體水化學特征

本組在紅村區塊取到7個水化學分析樣品，主要為Cl-Na，HCO3Cl-Na，HCO3-Na型水，詳細數據如離子含量、礦化度等。根據蘇林(Sulin)的油田水分類，對水樣的成因系數進行計算，結果表明rNa+/rCl->1、(rNa+-rCl-)/rSO42->1、(rCl--rNa+)/rMg2+<0，完全符合蘇林(Sulin)的油田水分類中重碳酸鈉型大陸水的要求，因此本區東營組熱水成因類型為大陸水。

(二)于樓地區下第三系沙河街組沙1+2段熱儲流體水化學特征

在本區共取7個水化學分析樣品，主要為HCO3－Na和Cl-HCO3-Na型水。詳細數據如各種離子含量、礦化度等。根據蘇林(Sulin)的油田水分類，對水樣的成因系數進行計算，結果表明rNa+/rCl->1、(rNa+-rCl-)/rSO42->1、(rCl--rNa+)/rMg2+<0，完全符合蘇林(Sulin)的油田水分類中重碳酸鈉型大陸水的要求，因此本區沙河街組沙一段熱水成因類型為大陸水。

2 地熱資源開發利用

上述數據表明，遼河油田于樓-紅村周邊地域蘊藏豐富的地熱資源，主要分布在地表下1500～2500m，范圍廣，儲層穩定。

工作區處在于樓油田等采油廠管轄的勘查區范圍內，油田注熱、輸油管線加熱、采油廠的居民和公共建筑冬季供暖、溫室種養殖業和生活洗浴等均需要大量能源。而上述這些耗能項目均可用清潔的地熱能源來替代。

另外，研究區緊鄰盤錦市和鞍山市，地熱資源豐富，今后，該地區的地熱供熱產業，有望成為盤錦市和鞍山市熱能的重要供應商，地熱資源的綜合利用將帶動溫室種植業、養殖業等產業的發展。

2.1 地熱供暖

根據熱水溫度，地熱供暖可采用直接和間接供暖的兩種方式:

(1)直接供暖

根據本區地熱井出口的熱水溫度、氣候條件、供熱負荷及油區取暖裝置類型，溫度高于75℃的熱水適用于直接供暖，散熱器采用散熱片或地板輻射盤管。

(2)地熱熱水間接供暖

溫度較低的地熱水，不能直接供暖，則可采用水源熱泵技術，將水溫提高，便可用于供暖。水源熱泵技術是通過壓縮機驅動(電動)，將熱量從低溫環境，輸送到高溫環境，并進行熱回收，提高輸出溫度。

(二)地熱制冷

地熱制冷是以地熱水中的熱能為動力(溫度65～90℃)，驅動吸收式制冷設備進行制冷。目前，國內該技術已研制成功，并投入商業運行。可提供7～9℃的冷水，用于空調或其它冷卻工藝。

(三)洗浴、游泳

供暖回水、地熱制冷后的排水、或地熱井直接采出的低溫熱水，可供居民、賓館和飯店等使用。開設溫泉度假村、溫泉賓館等特色休閑設施。有助于開拓新的旅游項目，發展旅游經濟。

(四)地熱溫室種植和水產養殖

本區位于遼寧省南部，屬北方寒冷地區。漫長寒冷的冬季，戶外農耕、養殖基本停止。暖棚、溫室生產耗能大，蔬菜、瓜果生產成本高，缺乏市場競爭力。本區地熱資源和土地豐富，分布面積廣，為地熱溫室種植和水產養殖業的發展提供了廣闊空間。

(五)工業利用

利用供暖、提熱后的余水作為注水井的水源可節約大量的水資源。采用地熱水對原油加熱，代替燃煤、燃氣鍋爐加熱，既節約燃料費用，也減少了煙塵的排放量，有助于保護環境。

3 地熱資源的保護

從某種意義上來講，地熱資源是一種可持續利用的綠色能源，這種可持續利用是建立在合理開發利用的基礎上的。地熱資源的保護體現在資源本身的保和環境保護兩個方面。

3.1 資源保護

本區地熱資源的開發主要是開采熱儲層中的熱水資源。由于區內的熱水是在漫長地質時期中形成，補給途徑很長，補給量很少，甚至無補給，熱水開采量主要來自熱儲層中水和含水層骨架彈性儲存量的釋放，是一種不可恢復的水資源，需對區內熱水資源進行科學管理和合理開采。根據區內熱水的地質條件，提出以下保護措施:

在地熱資源普查基礎上，進一步展開地熱地質勘察工作，查明各地熱田熱儲空間分布，可采水量及水質、水溫水化學特征。展開回灌試驗研究，擬定地熱資源合理開發方案。依據抽水試驗資料，合理規劃地熱井開采層位、井位和井數;嚴防無序過量地開采。建立行之有效的行政管理體制，在礦產資源法的框架內，制定出科學的地方性管理辦法。認真確定熱儲的開采層位，避免開采含油熱儲層，確保熱水水質。

3.2 環境保護

雖然地熱資源是一種潔凈的綠色能源，但在利用過程中還需注意以下問題:

1)冬季地熱供暖回水量較大，應盡可能地進行回灌。若有一部分水需排入城市排水系統，則必須遵守環保部門的規定，水溫一般不超過40℃。否則熱氣會產生大量霧氣，影響交通和人體健康。

2)對于礦化度較高的熱水，換出熱能后，棄水不得直接排入地表水體或農田中，否則會造成土壤板結和鹽漬化。

參考文獻

[1]趙玉娟.遼河油田于樓地區地熱資源評價研究.吉林水利，2009，7:39～42.