河南鹿邑縣館陶組熱儲地熱井參數分析研究

田康 侯海濤 雷炯 翟志祥 陳高凱

摘 ?要：地熱資源是一種綠色低碳?可循環利用的可再生能源，開發利用地熱資源，是緩解霧霾現狀?治理大氣污染的必要手段，也是調整能源結構，實現節能減排的有效途徑?鹿邑地區具有豐富的地熱資源，萬江新能源集團地熱團隊在此地區開展了長期的地熱研究。團隊通過對鹿邑地區地質構造條件、地層條件科學分析，結合地熱鉆探，通過抽水試驗求得地熱井水文地質參數。

關鍵詞：鹿邑、地熱資源、地熱井鉆探、水文地質參數

地熱能作為一種清潔的可再生能源[1]，已經在全球60多個國家得到直接利用[2]，并顯現出較高的經濟效益和環境效益，所以開發利用地熱能可以作為實現可持續發展的一個重要途徑[3-5]?不過，地熱資源的合理開發必須建立在對其資源量和分布規律的科學評價基礎之上[6-9]?河南省省鹿邑縣地區地熱資源豐富，但對其研究程度較低?本文擬對該地區地熱資源進行合理評價，以期為地熱資源的合理開發利用提供依據?

1研究區地層條件

鹿邑屬于周口凹陷的一部分，區內基底主要由太古界?古生界寒武-奧陶系?二疊系組成，其次為太古界?元古界?全區被巨厚的新生界地層（厚約1500～3000m）所覆蓋，除缺失志留系?泥盆系外，其余地層發育較齊全，現依區域地質?石油鉆孔資料及本次工作，新生界地層由新到老簡述為下：

各地層具體特征如下：

1?新生界（Cz）

（1）第四系（Q）規劃區內普遍分布，巖性下部主要為粘土?砂質粘土夾粉細砂?中細砂，中上部為砂質粘土?粘土?粉土夾砂?砂礫石層，頂部主要為砂質粘土?粉土?粉砂巖，厚400～500m?

（2）新近系（N）規劃區內普遍分布，厚度變化不大，具有東薄西厚?北薄南厚的特點，底板埋深100～1800m，厚800～1400m?自上而下分為明化鎮組和館陶組?

明化鎮組（Nm）：巖性為一套棕紅色?黃綠色粘土?砂質粉土與灰黃色?灰綠色細砂?粉砂互層，局部夾粗砂及含礫砂巖，厚300～500m?明化鎮組底板埋深800-1100m?

館陶組（Ng）：巖性主要為棕黃色?灰綠?灰白色含礫砂，夾棕紅?灰綠色粘土?砂質粘土，厚400～600m，館陶底板埋深1250-1300m.

（3）古近系（E）區內普遍分布，呈北東向展布?巖性主要為一套棕紅色?紫紅色?灰褐色?棕黃色和灰綠色粘土巖?泥巖粉砂巖?粉細砂巖?粉砂巖組成，底部多為含礫砂巖或砂礫巖?鹿邑凹陷內古近系底板埋深2500～2800m，厚500～800m?規劃區內古近系厚達500m?

2地熱井參數研究

按照《地熱資源地質勘查規范（GBT11615—2010）》對鹿邑DR1地熱井進行了3個落程的抽水試驗?三次不同降深抽水試驗靜水位?動水位?水溫?涌水量?降深?單位涌水量，如下表1：

該井目的層地熱水為承壓水，采用完整承壓井求不已公式和《地熱資源勘察規范》推薦影響半徑公式迭代計算

根據《地熱資源勘察規范》，對于盆地性地熱田，按單井運去開采量開采100a，消耗15%左右地熱儲量，采用以上公式計算地熱井開采對熱儲的影響半徑：

R-開采100年地熱井影響半徑;

H-熱儲厚度，620m;

f-為水熱容與熱儲熱容的比值，取1.7;

K-熱儲平均溫度下的熱儲滲透系數;

Q-抽水流量（m3/d）;

R-抽水影響半徑;

rw-抽水井熱儲段井半徑0.19m;

Sw-抽水井穩定降深（m）;

M-取水段累積砂巖厚度229m;

經計算熱儲滲透系數K1=0.0358m/d，K2=0.0535m/d，K3=0.0477m/d，K平均=0.0457m/d;導水系數T=KM=10.4653m2/d。

3結論與建議

本文以位于鹿邑地熱田DR1地熱井為依托，通過地熱鉆探?地球物理測井?抽水試驗分析研究館陶組砂巖熱儲特征及成井主要參數等，為尋找高品質地熱資源提供了依據，主要取得以下結論：

（1）鹿邑地區館陶組砂巖含水層埋深較深，大約1050m，厚度達到300m，含多個厚度較大砂巖含水層，底板深度大約在1500m左右?

（2）館陶組砂巖含水層其潛力較大，溫度和水量均可觀，測得孔底井溫為55℃?抽水試驗最大水量超過124m3/h，單位涌水量7.65m3/（h·m），井口水溫50℃將成為未來鹿邑縣一主力熱儲層?

（3）通過鹿邑DR1地熱井抽水試驗曲線，計算熱儲層平均滲透系數K為0.0457m/d，導水系數T=KM=10.4653m2/d?

參考文獻：

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[2]鄭敏.全球地熱資源分布與開發利用[J].國土資源，2007，（67）：56-57.

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[4]王貴玲，張發旺，劉志明.國內外地熱能開發利用現狀及前景分析[J].地球學報，2002，21（2）：134-135.

[5]王繼華，王榮彥，黃景春.通許縣地熱資源及開發利用研究[J].中國農學通報，2009，25（21）：296-300.

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[9]張保健，高繼雷，鹿波，等.高青縣城區地熱資源及開發利用[J].山東國土資源，2008，24（11）：30-33.