淺析西安市西咸新區涇河新城地熱資源開發與利用

李四龍，葉強

（1.西藏美城工程設計有限公司，拉薩850000；2.四川省興冶巖土工程檢測有限責任公司，成都610000）

1 區域斷裂構造

涇河新城位于渭河盆地內。該地區發育有涇河斷裂（F1）、渭河南岸斷裂（F2-1）、渭河北岸斷裂（F2-2）、現將區內斷裂分述如下。

涇河斷裂（F1）：該斷層走向東西，傾向北，視傾角 78°，性質為正斷層，切穿第四系底界面。該斷層為地層深部熱源上涌提供了有利通道，但該斷層為地熱井施工造成一定的風險。

渭河南岸斷裂（F2-1）：該斷裂大體沿渭河一級階地前緣展布，經曹家堡，過草灘鎮南，至八家村方向作北東東方向延展，傾向北西，為一條隱伏斷層。其位置與渭河南岸斷層位置相符。該斷層傾角85.5°，斷距隨深度增加而增大，破碎帶寬約135m。

渭河北岸斷裂（F2-2）：該斷裂位于渭河北岸，西起咸陽吳家堡，向東經石家臺、窯店、過馬神廟北、插向涇河，總體作北東東向延展。斷裂上陡下緩，傾角65～80°，總體向南傾斜，切深大于20km；但在局部地段（如窯店附近）斷裂在縱深方向上發生折曲，2km以淺傾向北，以深則轉向南傾。

2 地層特征與熱儲和蓋層

地熱井自上而下鉆遇：第四系秦川群（Q2-4qc）、三門組（Q1s）保溫蓋層，新近系上新統張家坡組（N2z）、新近系上新統藍田—灞河組（N2l+b）、新近系中新統高陵群(N1gl)、古近系（E）四個熱儲層。

2.1 第四系秦川群(Q2-4qc)

埋藏深度：0.00～460.00m，厚度 460.00m。

巖性組合：表層為薄層黃土層，頂部灰黃色粗砂及灰白色砂礫石互層；中部為厚狀灰黃色黏土層及粗砂、細砂層；下部以灰黃色、棕紅色黏土與灰黃色中砂、細砂層不等厚互層。砂礫石呈次棱角狀，松散。

2.2 第四系三門組（Q1s）

埋藏深度：460.00～660.70m，厚度 200.70m。

巖性：為灰黃色、灰色、藍灰色粉質黏土、黏土夾灰白色、灰色細砂、粉細砂層。

該地層中共有10層砂巖，砂巖總厚度為30.4m，砂厚比為15.15%；單層厚度最大為6.4m，最薄為1.4m，平均單層厚度3.04m。

2.3 新近系張家坡組（N2z）

埋藏深度：660.70～891.50m，厚度 230.80m。

巖性：灰褐色、棕色泥巖夾灰綠色泥巖夾灰白色粉細砂巖。

該地層中共有11層砂巖，砂巖總厚度為20.9m，砂厚比為9.06%；單層厚度最大為3.3m，最薄為1.3m，平均單層厚度1.90m。砂巖孔隙度27.74～53.38%，滲透率107.72～1154.43毫達西，頂板實測溫度56.23℃，底板實測溫度62.22℃，平均溫度為59.23℃。

2.4 新近系藍田—灞河組（N2l+b）

埋藏深度：891.50～1875.20 m，厚度 983.70m。

巖性：上部為棕紅色泥巖與灰白色細-粉砂巖呈不等厚互層；中、下部為淺棕紅色泥巖與灰白色中細砂巖、砂礫巖呈不等厚互層。

該地層中共有砂巖79層，砂巖總厚度為279.3m，砂厚比為28.39%；單層最大厚度為10.5m，最薄的為1.5m，平均單層厚度3.54m。砂巖孔隙度22.13～39.91%，滲透率14.56～914.41毫達西，頂板實測溫度62.22℃，底板實測溫度79.43℃，平均溫度為70.82℃。

2.5 新近系高陵群（N1gl）

埋藏深度：1875.20～2491.80m，厚度616.60m。

巖性：磚紅色、棕紅色、紫紅色泥巖、粉砂質泥巖與灰白色、棕黃色細砂巖、中砂巖、含礫中砂、粗砂巖不等厚互層。

該地層中共有砂巖56層；砂巖總厚度為222.1m，砂厚比為36.02%；單層最大厚度為15.0m，最薄的為1.0m，平均單層厚度3.97m。砂巖孔隙度15.29～32.11%，滲透率4.39～223.34毫達西，頂板實測溫度79.43℃，底板實測溫度89.59℃，平均溫度為84.51℃。

2.6 古近系（E）

埋藏深度：2491.80～2735.90m，厚度 244.10m。

巖性：上部為棕黃色中砂、細砂巖夾紫紅色、棕褐色泥巖，與灰白色細-粉砂巖呈不等厚互層，巖屑夾有碎蛋殼狀鈣質碎片；中、下部為磚紅色泥巖與灰白色中細砂巖、砂礫呈不等厚互層。

該地層中共有砂巖16層；砂巖總厚度為54.6m，砂厚比為22.38%；單層最大厚度為10.6m，最薄的為1.1m，平均單層厚度3.41m。砂巖孔隙度7.61～24.23%，滲透率0.31～139.1毫達西，頂板實測溫度89.59℃，底板實測溫度98.61℃，平均溫度為92.84℃。

2.7 太古界（Ar）

埋藏深度：2735.90m～2750.20m，厚度14.30m，未揭穿。

巖性：主要為片麻巖，含少量黑云母、角閃石、透輝石等暗色礦物的片麻巖，未揭穿該地層。

3 井溫特征

整體上平均井溫梯度隨井深的增加而逐漸減小，井深1000m處平均井溫梯度為5.04℃/100m；2100m處平均井溫梯度為3.26℃/100m；2750m處平均井溫梯度為3.09℃/100m；井深2700m～2750m處平均井溫梯度變化隨井深增加而略有增大，全井平均井溫梯度平均值為4.34℃/100m，地熱異常明顯。

4 可開采量及開采權益保護范圍評價

產能測試（放水實驗）時，井口水溫為86℃，初始靜止水頭高度為+36.00m。根據水文地質技術要求和規范規定，該井進行了大、中、小落程放水試驗，大落程降深34m，延續48小時，穩定46小時，水量145.19m3/h。全部落程放水試驗結束后，恢復水位觀測為+36.00m。

4.1 可開采量評價

公式中：q——單位涌水量，取1.186176L/s·m；S可——降深，取50m（以水位降深不大于50m為宜）；Q可——地熱井可開采量；

4.2 地熱井單井開采權益保護范圍評價

公式中：Q——地熱井產量，單位為立方米每日（m3/d），取5124.28m3/d；f——水比熱/熱儲巖石比熱的比值，介于3～5之間，取3；H——地熱井所利用的熱儲層厚度，取400.70m；R——地熱井開采100年開采熱量的影響半徑，單位為米（m）。[1]

計算得出：R=1816.14m，即本井開采權益保護范圍，開采影響區直徑為3632.28m。

5 結語

本文主要闡述了西安市西咸新區的區域地熱地質、地熱開發資料，對該地區的地熱新能源開發利用具有指導意義。傳統能源使用后，產生的氣體、煙塵微粒，污染的空氣、水源，特別是排放的溫室氣體，使全球氣候變暖，對人類的生活環境影響較大。地熱資源是集熱能、礦物質、水、氣于一體的清潔能源礦產，是一種寶貴資源。開發前需要科學合理的論證，加強地質資料的收集工作，因地制宜，合理規劃，避免資源、資金的浪費及環境污染。合理開發，綜合利用，達到資源與環境可持續發展的目的。