邯鄲地熱資源概況及開發利用前景

路 昭

（中石化新星（北京） 新能源研究院，北京 100083）

關鍵字：新近系館陶組；砂巖熱儲；地熱資源評價邯鄲市

邯鄲位于河北省南端晉冀魯豫四省交界處，西依太行山脈，東接華北平原，北連邢臺，南毗安陽，下轄包括邯鄲市區在內的7個區和12個縣。研究區內礦產資源豐富，煤炭和鐵礦石具有大規模儲量，同時也具有良好的地熱資源前景。

1 區域地質條件

1.1 區域構造

研究區大地構造位置處于華北平原一級構造單元中朝準地臺中南部，二級構造單元燕山山地帶南部、太行山山地帶東部、華北斷拗中南部，三級構造單元臨清坳陷南部。南抵內黃隆起，東接魯西隆起帶，北臨滄縣隆起。在地質構造上，以邢臺-安陽斷裂為界，分為西部山前構造帶和東部平原區。另外滄東斷裂、魏縣斷裂分別穿過本區東部和南部，受該大斷裂與一系列次生斷裂的影響，本區形成了一系列的凹陷和凸起，具有明顯的凹凸相間格局。

1.2 地層特征

研究區東部平原區地層發育較全，由下自上依次為元古界、古生界寒武系、奧陶系、石炭系、二疊系、中生界三疊系、侏羅系和白堊系，以及新生界的厚層沉積。西部由于受山前作用的影響，出露寒武系、奧陶系、石炭-二疊系、三疊系等地層。

2 地熱地質情況

2.1 蓋層特征

邯鄲東部地區蓋層由第四系土層和新近系巖層組成，總厚度大約為800～1000m。其中，第四系土層厚300～750m，巖性為黃土、粉質黏土、黏土、亞砂土以及少量砂層和砂礫石層；新近系上部砂巖粒度較細，隔水、隔熱性能較好，具備蓋層條件。

2.2 儲層特征

新近系館陶組熱儲：本區主要的砂巖熱儲層位，上部為棕紅色泥巖與細砂巖互層，下部為灰白色砂礫巖層。沉積厚度約150～660m，普遍發育，存在多套砂體，單層厚度較大，具有較好的物性。根據已鉆探井資料顯示，館陶組水溫水量較為穩定，45～55℃，70～90m3/h。

寒武-奧陶系巖溶裂隙熱儲：為該區的灰巖熱儲層系，巖性為灰質白云巖、細晶白云巖和鮞粒灰巖為主。主要分布在邯鄲西部山前的地區，總體上埋深較淺，但由于蓋層較薄導致溫度較低，且非均質性強，水量穩定性差，斷裂附近具有較大的水量，礦化度較高，目前該層系尚未大規模開采。

2.3 地溫場與熱流運移特征

本區地溫場分布與凹凸相間的構造格局有明顯的正向對應關系。造成地溫異常與基巖凸起相關的實質是巖石導熱性能的差別。在高熱阻的蓋層和高熱導的基巖凸起的制約下，來自地殼深部的熱流重新分布，從凹陷區向凸起區移動，從而形成熱流在基巖凸起區富集，地溫高、地溫梯度大，凹陷區地溫低、地溫梯度小的現象，因而熱流異常帶呈現與構造單元相一致的NE-NNE向展布。東部平原區地溫梯度普遍高于2.0℃/100m，廣平、魏縣、大名、館陶等地地溫梯度較高，可達3.0℃/100m以上。

2.4 潛力分析

針對本區的兩套熱儲，新近系館陶組深度適中，館陶組水溫水量較高且穩定，其物性條件較好，目前已有地熱井可提供較為詳實的資料（如圖1），可作為主力熱儲層進行開發?；規r熱儲非均質性較強，其內部發育的巖溶或斷裂區為有利區帶，需進一步研究。

圖1 邯鄲市地熱地質圖

3 資源量計算

針對本區的有利熱儲層位館陶組進行資源量的計算。在對比不同類型地熱資源計算方法后，采用“熱儲體積法”進行地熱資源量的計算。地熱資源量采用如下公式及參數：

式中：Qr為巖石中儲存的熱量，J；A為計算區的面積，m2；d為熱儲厚度，m；tr為熱儲平均溫度，℃；t0為當地年平均氣溫，℃；C為熱儲巖石和水的平均比熱容，J/（m3·℃）；ρr為熱儲巖石密度，kg/m3；Cr為熱儲巖石比熱，J/（kg·℃）；ρw為地熱水密度，kg/m3；Cw為水的比熱，J/（kg·℃）；φ為熱儲巖石的孔隙度，無量綱。

可采資源量采用如下計算方法和參數：

式中：QR為地熱可采資源量，J；Q為地熱資源量，J；RE為回收率，%?！兜責豳Y源評價方法》（DZ 40-85） 和《地熱資源地質勘查規范》 （GB/T 11615-2010）規定，對大型沉積盆地的新生代砂巖，當孔隙度大于20%時，熱儲回收率定為20%。

地熱流體儲存量采用靜儲量的計算公式：

式中：Q靜為地下熱水的總靜儲量，m3；Q總容為地下熱水的總容積量，m3；Q總彈為地下熱水的總彈性量，m3；A為熱容面積，m2；d為砂巖厚度，m；φ為巖石孔隙度，%；μ*為彈性水系數μ*=ρwgφCtd；Ct為熱水總壓縮系數 （1/Pa）；Dh 為從熱儲層段算起的水頭高度，m；Dh=熱儲層段頂板平均埋深-水頭平均埋深

地熱流體可采量計算公式及參數如下：

式中：Qwh為地熱流體可采量，m3；Q靜為地熱流體的總靜儲量；RE為回收率，其中回收率參考周邊大名等地區，取2%計算。

經計算，邯鄲市館陶組熱儲地熱資源總量為49.8×108GJ，可采資源總量為 12.45×108GJ，單位地熱流體資源量為1.6×107GJ，單位可采地熱資源量為 8.43×106GJ，靜儲量為 1.33×1010m3，地熱水可開采量為2.66×109m3。見表1。

表1 邯鄲市地熱資源計算成果表

4 結論

邯鄲地區東部的館陶組熱儲，溫度45～55℃，水量在60～90m3/h，為區塊內最有利的熱儲層位；奧陶系灰巖熱儲主要發育在邯鄲市的西部，位于太行山山前斷裂，埋深較淺，蓋層較薄，溫度不超過50℃，非均質性強，需進一步研究。計算表明，館陶組熱儲地熱資源潛力較大、賦存良好，可進一步規劃利用。