河口地區(qū)地?zé)豳Y源研究以及地?zé)崂每尚行苑治?/h1>
2021-10-25 08:16:16黎鍇王建飛劉魁元徐超劉辰
科技信息·學(xué)術(shù)版 2021年18期 關(guān)鍵詞：利用
黎鍇 王建飛 劉魁元 徐超 劉辰
摘要：地?zé)崮茏鳛橐环N綠色低碳、可循環(huán)利用的可再生能源，具有清潔環(huán)保、供熱穩(wěn)定可靠等優(yōu)勢。在系統(tǒng)分析了山東省東營市河口地區(qū)所在的地下構(gòu)造特征、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、沉積體系展布以及地?zé)峋a(chǎn)資料的基礎(chǔ)上提出：河口地區(qū)地下發(fā)育了溫度在70-130℃的多套熱儲層，地?zé)豳Y源落實程度高，開發(fā)利用的技術(shù)可行、經(jīng)濟價值高。其中館陶組熱儲層埋深適中，孔隙度大，滲透率高，熱水儲量大，單井產(chǎn)量高，便于采水取熱、低溫水經(jīng)濟回灌，經(jīng)濟潛力大。
關(guān)鍵詞：河口地區(qū);熱儲層;可再生能源;地?zé)?/p>
前言
面對與日俱增的資源和環(huán)境壓力，全球能源革命正在發(fā)生結(jié)構(gòu)性變革，能源產(chǎn)業(yè)正在朝清潔低碳、安全高效的方向轉(zhuǎn)型，新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展和能耗結(jié)構(gòu)調(diào)整勢在必行。地?zé)崮苁且环N綠色低碳、可循環(huán)利用的可再生能源，具有分布廣、儲量大、清潔環(huán)保、不受季節(jié)、氣候、晝夜變化等干擾穩(wěn)定供熱、安全可靠等特點，是一種現(xiàn)實可行且具有競爭力的清潔能源。加快開發(fā)利用地?zé)崮懿粌H對調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、節(jié)能減排、改善環(huán)境具有重要意義，而且對培育新興產(chǎn)業(yè)、促進新型城鎮(zhèn)化建設(shè)、增加就業(yè)均具有顯著的拉動效應(yīng)，是促進生態(tài)文明建設(shè)的重要舉措。
河口區(qū)地處黃河入海口，隸屬于山東省東營市，轄區(qū)面積2365.13平方千米，地?zé)豳Y源廣泛分布，地?zé)釤嵩磥碜杂谡５牡貧ど畈考吧系蒯鲗?dǎo)熱流，主要儲熱層為新生界上第三系的館陶組含礫砂巖、粗砂巖，分布在河口區(qū)河口街道、太平鄉(xiāng)、義和鎮(zhèn)、孤島鎮(zhèn)和五號樁地區(qū)。通過鉆井-采水取暖-尾水同層回灌的方式循環(huán)利用地?zé)幔饕糜谟吞餆崴淳约熬用癫膳Ⅺ}化工等。
1、主要熱儲層的地質(zhì)特征
館陶組沉積早期，物源充足，發(fā)育了南、北兩大河流相沉積體系以及一系列規(guī)模不等的沖積扇。縱向上分上、下兩段，其中館下段（河口地區(qū)最主要的熱儲層）為辮狀河沉積，以厚層灰白色砂礫巖沉積為主，夾少量薄層淺灰色泥質(zhì)粉砂巖及灰色、暗紅色泥巖，砂礫巖單層厚度可達40m-50m，測井曲線形態(tài)為箱形-齒狀箱形組合;總體上表現(xiàn)為下粗上細，砂礫巖厚度減薄，泥巖含量逐漸增高。館上段下部為灰白色礫狀砂巖、含礫砂巖、灰色粗砂巖、細砂巖、粉砂巖夾泥巖，砂量含量高，可達80%以上，為辮狀河沉積;中部巖性為灰色細砂巖與泥巖不等厚互層，曲流河沉積，砂巖單層厚度多為3-12m，砂巖平均含量30%，由下而上砂巖含量逐漸減少，為典型的“泥包砂”沉積，上部為漫灘沉積，主要為棕紅色、灰綠色泥巖夾粉細砂巖，砂巖含量小于10%。
館陶組熱儲層埋藏淺，成巖作用較弱，以機械壓實作用為主，屬淺成巖帶。儲層內(nèi)碎屑顆粒以點、線接觸為主，孔隙接觸式泥質(zhì)膠結(jié)，碳酸鹽含量低，基本上保持了原生孔隙。孔隙類型以正常粒間孔為主，含有極少量的溶蝕孔洞及晶間微孔、裂縫及層間縫。巖石成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度均較低，顆粒支撐，孔隙式和接觸式泥質(zhì)膠結(jié)為主
2、熱儲層的水文地質(zhì)特征
館陶組下段頂面埋深一般為1800-2000m，構(gòu)造平緩，斷層不發(fā)育，熱儲層單層厚度大，孔隙度一般為30～35%，滲透率為1000-1600×10-3μm2，具有良好的儲水空間和較好的滲流能力。單井涌水量60-90m3/h，水溫60-80℃。水化學(xué)類型為NaHCO3型，礦化度9000-11000mg/L，水中含有豐富的對人體健康有益的微量元素成分，正常壓力系統(tǒng)。
3、地?zé)豳Y源潛力分析
根據(jù)熱儲層的地?zé)崃黧w和地?zé)崃黧w熱量允許開采量，以及現(xiàn)狀地?zé)崃黧w開采量和熱量開采量，計算出河口地區(qū)地?zé)峥砷_采熱量為966000*1010J/a，盈余熱量為873000*1010J/a（據(jù)山東省地礦局）。可供暖負荷面積268.27*104m2/a，產(chǎn)值6706.83萬元/a，地?zé)崴_發(fā)利用的地?zé)豳Y源的熱能相當?shù)墓?jié)煤量為55*104t/a，CO2減排量131*104t/a（見下表）。
4 地?zé)崮荛_發(fā)利用技術(shù)與可行性
4.1資源落實
河口地區(qū)不僅地?zé)豳Y源十分豐富，更重要的是地下石油、天然氣也非常富集，油氣資源量高達幾十億噸，目前的年生產(chǎn)油氣當量近千萬噸。經(jīng)過近60年的持續(xù)勘探開發(fā)，三維地震資料全區(qū)已經(jīng)進行了多輪次覆蓋，已經(jīng)完鉆的探井、開發(fā)井近二萬口，這些井孔都鉆遇了館陶組地層，地質(zhì)人員對館陶組也進行過精細的分析和評價，因此河口地區(qū)熱儲層的構(gòu)造體系、沉積特征、沉積特點以及空間展布、熱資源的產(chǎn)狀都非常清楚。
4.2 技術(shù)成熟，國內(nèi)均有成功開發(fā)經(jīng)驗
目前淺層和水熱型地?zé)崮芄┡夹g(shù)已基本成熟，淺層地?zé)崮艿膽?yīng)用范圍已擴展至全國，其中80%集中在華北和東北南部，主要包括河北、天津、北京等地區(qū)。河北省雄縣專門成立了地?zé)峁芾磙k公室，對轄區(qū)內(nèi)地?zé)崮艿木C合利用進行了統(tǒng)一管理，統(tǒng)一規(guī)劃，統(tǒng)一開發(fā)，實施了統(tǒng)一的地?zé)峥碧健㈤_發(fā)、運行維護、暖費貼費收取等優(yōu)惠政策;創(chuàng)造了地?zé)峁┡?的“雄縣模式”，目前雄縣地?zé)峁┡芰_到450萬平方米，覆蓋率超過95%。由此產(chǎn)生的地?zé)峋C合利用經(jīng)驗完全可以在河口地區(qū)推廣應(yīng)用。
4.3?河口地區(qū)的地?zé)崂靡苍谕竭M行中，且有著獨特優(yōu)勢
河口地區(qū)地?zé)崮芾玫莫毺貎?yōu)勢在于：
4.3.1 地質(zhì)資料豐富，地?zé)豳Y源落實，有關(guān)這方面的資料已在4.1中闡述，在此不再敘述
4.3.2可以對部分廢棄油、水井進行改造，將其轉(zhuǎn)化為地?zé)峋蚧蚧毓嗑?/p>
廢棄井的來源有兩類，一是沒有鉆到油氣層的地質(zhì)報廢井、工程報廢井;另一類是油水井生產(chǎn)一段時間以后沒有利用價值的廢棄井。由于油層大多分布在儲熱層的下面，因此已經(jīng)報廢的油水井只要符合地?zé)峋畻l件均可轉(zhuǎn)化為地?zé)峋蚧蚧毓嗑：涌诘貐^(qū)現(xiàn)有的上千口報廢井資產(chǎn)已經(jīng)核銷，其中的部分油水井經(jīng)過優(yōu)選后完全可以為地?zé)崂米龀鲐暙I。利用改造廢棄油井開發(fā)地?zé)嵋延谐晒嵗汉颖笔⌒良械囊豢趫髲U油井（晉14，井深2900m），經(jīng)改造后每年帶動50000m2的采暖面積，并常年向五個桑拿浴池、一個游泳館、和兩個賓館提供熱水。
4.3.3于周邊企業(yè)（如油田）合作，開拓地?zé)崂眯率袌?/p>
河口地區(qū)地下油氣資源豐富，年產(chǎn)超百萬噸原油的采油廠就有4個，油田企業(yè)每天的生活熱用量（冬季供暖、洗浴等）、工業(yè)熱用量（熱水洗井，原油加熱脫水等）數(shù)量驚人。勝利通海油田服務(wù)股份有限公司通過利用地源熱泵對埕東地區(qū)采油污水余熱升溫，很好的替代了傳統(tǒng)的燃氣加熱爐，減少了CO2排放，實現(xiàn)了節(jié)能減排，拓展了地?zé)崂每臻g，實現(xiàn)了油田發(fā)展、企業(yè)盈利的合作“雙贏”。
總之，河口地區(qū)地下發(fā)育了多套熱儲層，地?zé)豳Y源豐富，綜合利用技術(shù)成熟，具有較大的開發(fā)利用價值。
作者簡介：黎鍇，1989年8月出生，男，漢族，重慶市潼南縣人，本科學(xué)歷，工程師，一直從事新能源研究及應(yīng)用工作。
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面對與日俱增的資源和環(huán)境壓力，全球能源革命正在發(fā)生結(jié)構(gòu)性變革，能源產(chǎn)業(yè)正在朝清潔低碳、安全高效的方向轉(zhuǎn)型，新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展和能耗結(jié)構(gòu)調(diào)整勢在必行。地?zé)崮苁且环N綠色低碳、可循環(huán)利用的可再生能源，具有分布廣、儲量大、清潔環(huán)保、不受季節(jié)、氣候、晝夜變化等干擾穩(wěn)定供熱、安全可靠等特點，是一種現(xiàn)實可行且具有競爭力的清潔能源。加快開發(fā)利用地?zé)崮懿粌H對調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、節(jié)能減排、改善環(huán)境具有重要意義，而且對培育新興產(chǎn)業(yè)、促進新型城鎮(zhèn)化建設(shè)、增加就業(yè)均具有顯著的拉動效應(yīng)，是促進生態(tài)文明建設(shè)的重要舉措。
河口區(qū)地處黃河入海口，隸屬于山東省東營市，轄區(qū)面積2365.13平方千米，地?zé)豳Y源廣泛分布，地?zé)釤嵩磥碜杂谡５牡貧ど畈考吧系蒯鲗?dǎo)熱流，主要儲熱層為新生界上第三系的館陶組含礫砂巖、粗砂巖，分布在河口區(qū)河口街道、太平鄉(xiāng)、義和鎮(zhèn)、孤島鎮(zhèn)和五號樁地區(qū)。通過鉆井-采水取暖-尾水同層回灌的方式循環(huán)利用地?zé)幔饕糜谟吞餆崴淳约熬用癫膳Ⅺ}化工等。
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館陶組熱儲層埋藏淺，成巖作用較弱，以機械壓實作用為主，屬淺成巖帶。儲層內(nèi)碎屑顆粒以點、線接觸為主，孔隙接觸式泥質(zhì)膠結(jié)，碳酸鹽含量低，基本上保持了原生孔隙。孔隙類型以正常粒間孔為主，含有極少量的溶蝕孔洞及晶間微孔、裂縫及層間縫。巖石成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度均較低，顆粒支撐，孔隙式和接觸式泥質(zhì)膠結(jié)為主
2、熱儲層的水文地質(zhì)特征
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3、地?zé)豳Y源潛力分析
根據(jù)熱儲層的地?zé)崃黧w和地?zé)崃黧w熱量允許開采量，以及現(xiàn)狀地?zé)崃黧w開采量和熱量開采量，計算出河口地區(qū)地?zé)峥砷_采熱量為966000*1010J/a，盈余熱量為873000*1010J/a（據(jù)山東省地礦局）。可供暖負荷面積268.27*104m2/a，產(chǎn)值6706.83萬元/a，地?zé)崴_發(fā)利用的地?zé)豳Y源的熱能相當?shù)墓?jié)煤量為55*104t/a，CO2減排量131*104t/a（見下表）。
4 地?zé)崮荛_發(fā)利用技術(shù)與可行性
4.1資源落實
河口地區(qū)不僅地?zé)豳Y源十分豐富，更重要的是地下石油、天然氣也非常富集，油氣資源量高達幾十億噸，目前的年生產(chǎn)油氣當量近千萬噸。經(jīng)過近60年的持續(xù)勘探開發(fā)，三維地震資料全區(qū)已經(jīng)進行了多輪次覆蓋，已經(jīng)完鉆的探井、開發(fā)井近二萬口，這些井孔都鉆遇了館陶組地層，地質(zhì)人員對館陶組也進行過精細的分析和評價，因此河口地區(qū)熱儲層的構(gòu)造體系、沉積特征、沉積特點以及空間展布、熱資源的產(chǎn)狀都非常清楚。
4.2 技術(shù)成熟，國內(nèi)均有成功開發(fā)經(jīng)驗
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4.3?河口地區(qū)的地?zé)崂靡苍谕竭M行中，且有著獨特優(yōu)勢
河口地區(qū)地?zé)崮芾玫莫毺貎?yōu)勢在于：
4.3.1 地質(zhì)資料豐富，地?zé)豳Y源落實，有關(guān)這方面的資料已在4.1中闡述，在此不再敘述
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廢棄井的來源有兩類，一是沒有鉆到油氣層的地質(zhì)報廢井、工程報廢井;另一類是油水井生產(chǎn)一段時間以后沒有利用價值的廢棄井。由于油層大多分布在儲熱層的下面，因此已經(jīng)報廢的油水井只要符合地?zé)峋畻l件均可轉(zhuǎn)化為地?zé)峋蚧蚧毓嗑：涌诘貐^(qū)現(xiàn)有的上千口報廢井資產(chǎn)已經(jīng)核銷，其中的部分油水井經(jīng)過優(yōu)選后完全可以為地?zé)崂米龀鲐暙I。利用改造廢棄油井開發(fā)地?zé)嵋延谐晒嵗汉颖笔⌒良械囊豢趫髲U油井（晉14，井深2900m），經(jīng)改造后每年帶動50000m2的采暖面積，并常年向五個桑拿浴池、一個游泳館、和兩個賓館提供熱水。
4.3.3于周邊企業(yè)（如油田）合作，開拓地?zé)崂眯率袌?/p>
河口地區(qū)地下油氣資源豐富，年產(chǎn)超百萬噸原油的采油廠就有4個，油田企業(yè)每天的生活熱用量（冬季供暖、洗浴等）、工業(yè)熱用量（熱水洗井，原油加熱脫水等）數(shù)量驚人。勝利通海油田服務(wù)股份有限公司通過利用地源熱泵對埕東地區(qū)采油污水余熱升溫，很好的替代了傳統(tǒng)的燃氣加熱爐，減少了CO2排放，實現(xiàn)了節(jié)能減排，拓展了地?zé)崂每臻g，實現(xiàn)了油田發(fā)展、企業(yè)盈利的合作“雙贏”。
總之，河口地區(qū)地下發(fā)育了多套熱儲層，地?zé)豳Y源豐富，綜合利用技術(shù)成熟，具有較大的開發(fā)利用價值。
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