埕寧隆起區寒武系—奧陶系巖溶熱儲資源評價

馮 波,劉曦遙,王學鵬,馮守濤,劉 帥,崔振鵬

1.地下水資源與環境教育部重點實驗室(吉林大學),長春 130021

2.山東省地勘局第二水文地質工程地質大隊(山東省魯北地質工程勘察院), 山東 德州 253072

3.山東省地熱清潔能源探測開發與回灌工程技術研究中心,山東 德州 253072

0 引言

地熱資源是指貯存于地球內部,能夠被人類經濟地開發利用的地熱能、地熱流體及其有用組分,如天然出露的溫泉、可鉆井開采的地熱水、干熱巖中所蘊含的熱能等。綜合考慮區域構造地質特征、熱儲傳輸方式、溫度范圍及開采利用方式等因素,可將地熱資源劃分為淺層地熱資源、中深層水熱型地熱資源及深層干熱巖型地熱資源3類[1]。我國的地熱資源儲量豐富,以中低溫地熱資源為主,其中水熱型地熱資源總量折合標準煤1.25萬億t,年可采量折合標準煤19億t,相當于2020年全國能源消耗的38%,具有極大的開采潛力[2-3]。近年來,隨著化石燃料大規模使用導致的環境污染等問題的加劇以及“雙碳”戰略目標的提出,新型替代能源的開發和利用正受到越來越多的關注[4-5]。相較于傳統化石能源,地熱資源具有較大的環保優勢,且具備儲量巨大、分布廣泛、開采穩定等特點,是一種理想的新型可再生清潔能源[6-8]。

埕寧隆起位于渤海灣盆地中部,是黃驊坳陷東南的一級構造單元,北臨歧口凹陷,南抵濟陽坳陷[9-10],區域總面積4 500 km2。綜合考慮熱儲層的地層時代、含水空間、巖性、結構、厚度、沉積旋回組合、熱水的物理化學性質、水文地質特征及地熱資源的開發利用現狀等因素,區內可劃分出4個熱儲層組,按地層年代由老至新分別為:太古界泰山群變質巖系塊狀裂隙熱儲層組、寒武系—奧陶系碳酸鹽巖巖溶-裂隙熱儲層組、新近系館陶組孔隙-裂隙熱儲層組、新近系明化鎮組下段孔隙熱儲層組。其中,寒武系—奧陶系碳酸鹽巖巖溶-裂隙熱儲層組主要由碳酸鹽巖系的石灰巖、白云巖類巖石的古風化殼所組成,并發育有巖溶裂隙與孔隙,該碳酸鹽巖熱儲層組裂隙、溶孔較發育,滲透性強,表明其具有較高的開采潛力,但目前埕寧隆起區寒武系—奧陶系巖溶熱儲開發利用程度不高[9]。本次研究對區內寒武系—奧陶系熱儲進行資源量估算及開發前景分析,以期探究區域內熱儲資源量,制定合理可持續的開發方案,為地熱資源的進一步勘探和綜合開發提供科學依據。

1 埕寧隆起區地質概況

1.1 地質構造與地層

本次研究區為位于山東省境內、地處魯西北平原北部的埕寧隆起區(圖1)。研究區在大地構造單元上屬于華北板塊華北坳陷區(Ⅰ)濟陽坳陷(Ⅰa)的埕子口—寧津潛斷隆(Ⅰa1,包括埕子口潛凸起(Ⅰa11)、寨子潛凸起(Ⅰa12)、長官潛凹陷(Ⅰa13)、寧津潛凸起(Ⅰa14))和無棣潛斷隆(Ⅰa2,包括柴胡莊潛凹陷(Ⅰa21)、大山潛凹陷(Ⅰa22)、無棣潛凸起(Ⅰa23))(圖1、表1)[10]。受喜馬拉雅運動與燕山運動的影響,區內斷裂構造發育,主要構造為北東、北北東向,自南向北主要有陵城區—老黃河口斷裂、邊臨鎮—羊二莊斷裂等(圖1)。埕寧隆起區是中、晚古生代以來的長期隆起區,區域地殼結構的基本形態是西部厚、東部薄,靠近渤海最薄。

表1 區域構造單元劃分一覽表

F1. 邊臨鎮―羊二莊斷裂;F2. 慶云縣—孔鎮斷裂;F3. 陵城區—老黃河口斷裂;F4. 寨子鎮—劉營伍斷裂。Ⅰa33.義和莊潛凸起;Ⅰa42.惠民潛凸起;Ⅰa54.濱州潛凸起;Ⅰb11.老城潛凸起。

受差異性升降運動的影響,區域深部地層分布具有明顯的差異性。其中:隆起區一般缺失古近系,新近系直接覆蓋于太古宇、古生界或中生界之上;凹陷區新生界發育較齊全,厚度大于3 000 m。區內新生界及其基底地層自老至新依次為太古宇泰山群變質巖系,古生界寒武系—奧陶系、石炭系—二疊系,新生界古近系(孔店組、沙河街組、東營組)、新近系(館陶組、明化鎮組)及第四系(平原組)[11]。

1.2 區域地熱地質條件

自中生代以來,受燕山期地殼運動的影響,埕寧隆起區形成了大規模的深大斷裂,其使上地幔物質上涌或沿深大斷裂巖漿侵入到地殼淺部,形成了區域溫度或熱流值普遍升高的背景。根據地熱氣體氦同位素分析結果[12],研究區熱儲地幔熱流為28.51～29.86 mW/m2,平均為29.34 mW/m2;地殼熱流為33.14～34.49 mW/m2,平均為33.82 mW/m2;地殼生熱率為0.90～0.93 μW/m2,平均為0.915 μW/m2;幔源熱流占大地熱流的45.25%～47.40%。

由研究區寒武系—奧陶系巖溶熱儲資源分布特征圖(圖2)可知,研究區內寒武系—奧陶系巖溶熱儲與地層分布基本一致,除在埕子口潛凸起、無棣潛凸起東部缺失外,在其余地區均有分布[12]。熱儲頂板埋深一般為1 000～3 000 m,因受到基底構造的控制起伏較大,熱儲除在研究區內樂陵一帶隱伏于石炭系—二疊系之下以外,絕大部分隱伏在新生界之下,主要由碳酸鹽巖系的石灰巖、白云巖類的巖溶裂隙及巖石的古風化殼組成,具有巖溶裂隙發育程度高、古風化殼厚度大、富水性強的特點。由于巖溶裂隙發育程度和古風化殼發育厚度除受巖性影響以外,還受基底構造及巖石埋藏深度的影響,故熱儲層分布具有不均勻性。區內地熱井及石油鉆井資料[10]顯示,寒武系—奧陶系巖溶熱儲熱儲單井出水量可達90 m3/h以上,井口水溫為50～82 ℃,屬溫熱—熱水型低溫地熱資源。

圖2 埕寧隆起區寒武系—奧陶系巖溶熱儲資源分布特征圖

2 地熱流體成因分析

2.1 熱儲蓋層條件

研究區內第四系平原組松散沉積層中的黏性土與砂性土組成的松軟層以及新近系、古近系及石炭系—二疊系所夾的泥巖與砂質泥巖具有厚度大、密度小、導熱性能差、阻熱能力強的特點,為寒武系—奧陶系地層提供了良好的熱儲蓋層條件。此外,熱儲含水層所夾的厚度大小不等的泥巖,也起到了一定的保溫作用。

對華北地區實際地溫觀測資料及區域地質條件分析可知,影響研究區地溫變化的主要因素為基巖面的起伏和構造形態。正向構造區基巖埋藏淺,蓋層地溫梯度大;負向構造區基巖埋藏深,蓋層地溫梯度小。為了解埕寧隆起區地溫場特征,本次研究對區內淺層地下水進行系統測溫,并搜集全區地熱井水溫及取水段資料,對區內開展了地熱地質調查工作。其中共搜集調查地熱井73眼,鉆孔數據如表2所示。本文綜合地熱井井口出水溫度及地溫梯度計算方法(式(1)),并利用MAPGIS計算機成圖技術編圖,繪制了研究區巖溶熱儲蓋層地溫梯度等值線圖(圖3)。

表2 研究區區域典型地熱鉆孔數據

圖3 埕寧隆起區寒武系—奧陶系巖溶熱儲蓋層地溫梯度等值線圖

G=(tj-th)/(h-h0)。

(1)

式中:G為地溫梯度,℃/hm;tj為井口測量溫度,℃;th為恒溫帶溫度,℃;h為取水段中點埋深,m;h0為恒溫帶埋深,m。

由圖3可知,區內巖溶熱儲蓋層地溫梯度變化范圍介于2.8～4.2 ℃/hm之間,蓋層地溫梯度分布受地質構造格局的控制明顯。蓋層地溫梯度在基底埋藏深的凹陷區普遍小于3.0 ℃/hm,而在太古界結晶基底埋藏淺的凸起區一般大于3.4 ℃/hm。寧津潛凸起和無棣潛凸起區域地溫梯度值部分大于3.6 ℃/hm,而與基底凸起相鄰的凹陷區呈現明顯的低值。受西部埕寧隆起的影響,來自地球深部的均一熱流向隆起區集中,造成了隆起區大地熱流值變小,蓋層地溫梯度也相應地減小。

2.2 熱源

華北地區的實際地溫觀測資料表明,區內熱源主要為正常的地殼深部及上地幔傳導熱流和深部巖漿熱傳導[13]。如圖1所示,區內存在許多大規模的深大斷裂。其中陵城區—老黃河口、邊臨鎮—羊二莊等規模較大的深大斷裂深度直達莫霍面,對地殼深部和上地幔的巖漿熱源起到了不可忽視的溝通和傳導作用,構成地下熱流的良好通道,其本身也產生并提供了一定的摩擦熱能。此外,研究區位于深坳斷陷沉積盆地內,在巨厚中新生代沉積層壓力下產生重力壓縮熱,新生代古近系的生油、儲油形成過程中化學反應產生的熱能也是研究區內的熱源之一。這些熱量在上覆巨厚的松散沉積物蓋層的阻熱保溫作用下在地層中儲存下來,是研究區主要的地熱來源。

2.3 水源

根據氫、氧同位素測試資料(表3),區內巖溶熱儲地熱水氫氧同位素點均位于大氣降水線(δD=8δ18O+10)之下(圖4),表明寒武系—奧陶系地熱水主要為大氣降水成因,并通過深循環在地溫作用下加熱而形成[14]。該地區熱水補給一部分來自于盆地沉積物形成時保存下來的沉積水和封存水,另一部分來源于沉積物形成后漫長的地質時期中遠近山區的大氣降水補給,主要為南部魯中山區和西部太行山區大氣降水垂直入滲,并沿構造斷裂向平原區運移而形成補給源。

表3 巖溶熱儲地熱水氫氧同位素數據

圖4 研究區巖溶熱儲地熱水中D、18O同位素關系圖

基于上述分析,本次研究確定了研究區寒武系—奧陶系巖溶熱儲成因模式(圖5)。在高處凸起、低處凹陷的構造格局下,深部地熱沿著各處深大斷裂傳輸至儲水性能良好的寒武系—奧陶系,高熱阻的蓋層將熱量封存,循環至深部的大氣降水被不斷加熱,形成了該地區的地下熱水儲層。

圖5 埕寧隆起區寒武系—奧陶系巖溶熱儲成因模式示意圖

3 地熱資源量計算

地熱儲層能被有效地開發和利用需要其具有足夠的熱量和能將熱量帶至地表的地熱流體。故本次研究先進行地熱可利用資源量的計算,再進行地熱水靜儲量及可開采量的計算。其中,地熱水可采資源量計算中應考慮開采過程中引起的環境地質問題,例如地面沉降、地震等,在計算與實際開采過程中主要依靠控制開采期末最大水位降深的方法防止環境地質問題的產生。

3.1 計算分區

熱儲厚度與熱儲溫度是進行地熱資源估算時的主要參數。本次地熱資源估算分區根據儲層頂板埋深與熱儲厚度進行劃分。研究區內凹陷區熱儲埋深一般大于3 000 m,寒武系—奧陶系熱儲主要分布于凸起區,其受地質構造控制明顯且不連續,根據頂板埋深及熱儲厚度可劃分為17個計算分區,如圖6所示。

圖6 埕寧隆起區寒武系—奧陶系熱儲地熱資源估算分區圖

3.2 參數選擇

3.2.1 熱儲厚度

依據前期研究的大地電磁測深解譯結果,本次計算地層厚度取值為3 000 m[15]。區域鉆孔資料[12]顯示,寒武系碳酸鹽巖熱儲層厚度約占地層厚度的20%～35%,奧陶系碳酸鹽巖熱儲層厚度約占地層厚度的25%～45%,故本次計算取地層厚度的30%作為熱儲的平均厚度。各計算分區面積及熱儲厚度見表4。

表4 研究區計算分區及相應參數

3.2.2 熱儲地熱地質參數

1)熱儲溫度和基準溫度

熱儲溫度是儲層內不同深度地熱水的混合溫度,地熱儲層溫度可以從調查地熱井后的出水溫度與鉆進過程中對地熱井的分層測溫兩方面進行測定,也可以通過地熱增溫梯度等值線計算得出[16]。因此,依據研究區巖溶熱儲蓋層地溫梯度等值線圖(圖3),可計算各分區地溫梯度近似加權平均值,并在此基礎上進行熱儲溫度的計算。根據本次淺井測溫資料及區內氣溫變化規律,計算過程中恒溫帶深度取值20 m,基準溫度統一取值12.9 ℃,溫度計算點埋深取熱儲中點埋深。熱儲溫度計算結果見表4。

2)巖石和水的比熱與密度

依據《地熱資源地質勘查規范》(GB/T 11615—2010)[17],并參考周邊地區資料,取水的比熱為4.2×103J/(kg·℃),巖石比熱為8.78×102J/(kg·℃),巖石密度為2.6×103kg/m3,并確定熱水密度如表4所示。

3.2.3 熱儲水文地質參數

1)彈性釋水系數

場地抽水試驗測得寒武系—奧陶系熱儲的貯水率約為2.14×10-6m-1,本次各計算分區內熱儲彈性釋水系數按照式(2)進行求取,結果見表4。

S=SsM。

(2)

式中:S為彈性釋水系數;Ss為貯水率;M為熱儲層厚度,m。

2)孔隙度

研究區巖溶熱儲屬埋藏型,巖溶-裂隙發育程度主要受巖石的可溶性、裂隙的發育程度及水的溶蝕能力控制,具有不均勻性。結合文獻[18]及區域鉆孔資料分析可知,研究區內寒武系—奧陶系灰巖平均孔隙度為5.3%。

3)水頭高度

即從熱儲層頂板算起的水頭高度(m)。區內深部巖溶埋藏一般大于1 000 m,且僅在局部地區開發利用巖溶熱儲,故水頭高度受開發利用影響較小。因此為方便計算,區內水頭高度統一取熱儲頂板到地面的距離,即頂板埋深。

綜上,本次研究所選取的各項計算參數見表4。

3.3 資源量估算

3.3.1 地熱資源量估算

地熱資源量是客觀存在于地層巖石及熱流體中的熱量,依據《地熱資源地質勘查規范》(GB/T 11615—2010)[17]、《地熱資源評價方法及估算規程》(DZ/T 0331—2020)[19]中的相關規定,區內層狀熱儲地熱資源量計算宜采用熱儲法,計算公式如下。

Q=Qr+Qw;

(3)

Qr=A1dρrCr(1-φ)(tr-t0);

(4)

QL=Wx+Q1;

(5)

Wx=A1φM;

(6)

Q1=A1SH1;

(7)

Qw=QLCwρw(tr-t0)。

(8)

式中:Q為熱儲中儲存的熱量,J;Qr為巖石中儲存的熱量,J;Qw為水中儲存的熱量,J;QL為熱儲中儲存的水量,m3;Wx為截止到計算時刻孔隙中熱水的靜儲量,m3;Q1為水位降低到取水能力極限深度時熱儲釋放的水量,m3;A1為計算區面積,m2;d為熱儲厚度,m;ρr為熱儲巖石密度,kg/m3;Cr為巖石比熱容,J/(kg·℃);φ為孔隙度;tr為熱儲溫度,℃;t0為當地年平均氣溫,℃;ρw為熱水密度,kg/m3;H1為計算熱儲起始點以上水頭高度;Cw為水的比熱容,J/(kg·℃)。

將各參數代入式(7)(8),計算結果見表5。可知研究區寒武系—奧陶系熱儲地熱資源量為1.31×1020J,折合標準煤44.71×108t。其中,埕子口—寧津潛斷隆地熱田地熱資源量為2.53×1019J,折合標準煤8.63×108t;無棣潛斷隆地熱田地熱資源量為1.06×1020J,折合標準煤36.08×108t。

表5 研究區地熱資源量估算結果

3.3.2 可利用地熱資源量估算

本次研究采用回收率法進行地熱資源可開采量的計算:

Qk=REQ。

(9)

式中:Qk為地熱資源開采量,J;RE為回收率。

回收率結合研究區的實際情況及《地熱資源評價方法及估算規程(DZ/T 0331—2020)》[19]進行確定。其中:松散孔隙類熱儲孔隙率大于20%時,回收率可取25%,本次計算取25%;巖溶裂隙類熱儲回收率可取15%～20%,本次計算取15%?？衫玫責豳Y源量估算結果見表5。計算結果表明:寒武系—奧陶系熱儲可利用地熱資源量為1.97×1019J,折合標準煤6.72×108t。其中,埕子口—寧津潛斷隆地熱田可利用地熱資源量為3.79×1018J,折合標準煤1.30×108t;無棣潛斷隆地熱田可利用地熱資源量為1.59×1019J,折合標準煤5.42×108t。

3.3.3 地熱水靜儲量估算

靜儲量是客觀存在于地層中的熱水資源量[20]。靜儲量由兩部分組成,一部分為熱儲層的容積儲量,另一部分為彈性儲存量。其計算公式為:

Wj=Wr+Wt=Vμ+A2LSe;V=A2H2。

(10)

式中:Wj為靜儲量,m3;Wr為容積儲量,m3;Wt為彈性儲量,m3;V為熱儲層的體積,m3;A2為熱儲面積,m2;H2為熱儲厚度,m;μ為熱儲層平均給水度;L為熱水的水頭高度,m;Se為熱儲層平均彈性釋水系數。

將所確定的各類參數代入式(10),計算結果如表6所示?？芍芯繀^寒武系—奧陶系熱儲地熱流體資源靜儲量為195.12×108m3,蘊含熱量6.238 7×1015kJ。其中:埕子口—寧津潛斷隆地熱田熱儲地熱流體資源靜儲量為97.33×108m3,蘊含熱量3.053 9×1015kJ;無棣潛斷隆地熱田熱儲地熱流體資源靜儲量為97.79×108m3,蘊含熱量3.184 8×1015kJ。

表6 研究區靜儲量估算結果

3.3.4 地熱水可開采量估算

本次研究目標儲層具有較大的地熱儲存量,本文采用開采強度法進行地熱水可開采量的估算:

Qka=4εbL;

(11)

(12)

a=T/S。

(13)

式中:Qka為年均地熱可開采量,萬m3/a;ε為開采強度,10-4m3/(d·m2);smax為最大允許降深,m;a為導壓系數,cm2/s;T為開采時間,a;σ為折減系數;2L為開采區長度,km;2b為開采區寬度,km。

根據地熱水目前的水頭情況、取水設備能力以及規范要求,確定地熱開采期限為100 a;再根據開發后造成的環境影響、社會效益及可持續開發利用等因素,設定100 a末地熱水水頭最大允許降深為150 m。將各計算分區概化為長為2L、寬為2b的等面積矩形,將各參數代入式(11)—(13)計算,結果見表7。可知寒武系—奧陶系熱儲地熱水年均可采量為29 777.40 萬m3/a。其中,埕子口—寧津潛斷隆地熱田熱儲地熱水年均可采量為11 787.94 萬m3/a,無棣潛斷隆地熱田熱儲地熱水年均可采量為17 989.46 萬m3/a。

4 巖溶熱儲地熱資源開采條件評價

4.1 評價方法

影響深部巖溶熱儲地熱資源開發利用條件的因素較多,且地熱資源開發利用條件優劣等級界限以及影響因素的分級界限也存在不明確性,為減小人為因素的影響,本次采用綜合指數法對區內深部巖溶熱儲地熱資源開發利用條件進行評價分區。首先根據各地熱田因子的狀態得到評價因子分值(Pi),然后通過式(14)求取各評價單元的綜合評價指數P,再根據P值的大小,按一定標準進行分區。

(14)

式中:P為綜合評價指數;N為參與評價要素數目;wi為第i個評價因子的權重;Pi為第i個參與評價因子分值。

4.2 評價因子及權重

研究區寒武系—奧陶系巖溶熱儲開采條件的優劣主要受到地熱資源豐富程度及熱水資源開采潛力的控制,與熱儲溫度及巖溶發育程度也具有較強的相關性。此外,深部巖溶熱儲埋深也直接影響著地熱資源的開發利用和經濟效益。因此,本次研究選取的評價因子為地熱資源量、熱水資源潛力、熱儲埋深、熱儲溫度及巖溶熱儲孔隙度。本次根據計算結果按10分制原則確定其分值。據資料統計,本區灰巖巖溶熱儲孔隙度大于0.05的多在0.05～0.06之間,其分布范圍較大,而大于0.06分布范圍較小,故分值取為6,而不取10。各評價因子分值標準如表8所示。

各評價因子權重根據其在單因素中的貢獻和重要程度,按傅勒德三角形法進行確定。傅勒得三角形法是確定評價因子權重的一種方法。具體方法是:將評價因子(A、B、C、D、E、F、G、H)列成傅勒三角形(圖7)。各評價因子兩兩比較它們的相對重要程度,給重要者計數加1,如果同等重要,則兩者均計數加1。計算每個評價因子與其余因子相比較重要的次數,其與總比較次數的比值,即為該評價因子的權重。計算公式為

圖7 確定各評價因子權重的傅勒三角形

(15)

式中:Ai為第i個評價因子較重要的次數;B為總比較次數;n為評價因子數目。

4.3 分區閾值確定

根據計算所得的各分區綜合評價指數P值,繪制地熱資源開發利用條件綜合指數的累計頻數統計縱向直方圖(圖8),根據計算出的綜合分值及該地區地熱資源可持續開發能力,設定研究區內深部巖溶熱儲地熱資源開采利用條件的分區閾值為:開發利用條件好區,P>6.0、開發利用條件較好區,5.0

圖8 研究區綜合評價指數的累計頻數統計直方圖

4.4 評價結果及分區

根據以上評價方法及評價結果,區內深部巖溶熱儲計算分區地熱資源開發利用條件按優劣程度可劃分為3種,即開采條件好區、開采條件較好區、開采條件較差區(表9、圖9),各計算分區開發利用條件分級如下。

表9 埕寧隆起區開采條件評價分級表

圖9 埕寧隆起區寒武系—奧陶系巖溶熱儲開采條件分區圖

開采條件好區巖溶熱儲面積為1 019.66 km2,占巖溶熱儲總面積的57.13%,地熱資源開采潛力較大,熱儲頂板埋深一般為1 000～2 000 m,單位面積平均可利用地熱資源量12.48×1012kJ/km2,單位面積平均地熱水可采量12.40×106m3/km2。

開采條件較好區巖溶熱儲總面積為518.63 km2,占巖溶熱儲總面積的29.05%,地熱資源開采潛力一般,熱儲頂板埋深一般為2 000～2 500 m,單位面積平均可利用地熱資源量17.64×1012kJ/km2,單位面積平均地熱水可采量6.24×106m3/km2。

開采條件較差區巖溶熱儲總面積246.63 km2,占巖溶熱儲總面積的13.82%,地熱資源開采潛力較差,熱儲頂板埋深一般大于2 500 m,單位面積平均可利用地熱資源量3.17×1012kJ/km2,單位面積平均地熱水可采量4.37×106m3/km2。

綜上所述,寒武系—奧陶系巖溶熱儲在研究區內廣泛分布,地熱資源儲量巨大,開采條件好—較好區面積為1 538.29 km2,占巖溶熱儲總面積的86.18%,開采條件總體較好,具有較高的開發利用潛力。

地熱資源的開發利用會引起一系列環境問題,合理開發和保護地熱流體資源是資源可持續利用的前提。為保護地熱資源,緩解水位下降,避免地質災害,開發過程必須應用合適的開采設備與工藝,合理布局,統一規劃。分為以下兩個方面。

工程工藝方面:①開采井成井工藝的選擇。如前所述,區內巖溶熱儲蓋層差異較大。具體成井結構應結合該區域具體地層條件及巖性特征,選擇合適的井身結構。若巖溶熱儲地層巖石較破碎,則應下入濾水管;如果巖溶熱儲地層巖石結構穩定,則可以選擇裸眼成井。②開采井止水材料的選擇。巖溶熱儲地熱井更適合采用水泥固井止水。止水時,根據地層巖性及地下水水溫等條件選擇不同型號的水泥、水泥外加劑以及用量計算方法等。當地熱井不超過1 500 m,水溫不超過50 ℃時,可采用普通水泥止水;當地熱井深度大于1 500 m,水溫超過50 ℃時,可采用油井水泥止水(固井)。

布局規劃方面:①開發時應考慮抽水影響半徑,設置合理的地熱能開采井間距,減緩地下水位下降速率,避免開采地區集中的問題。②加強對取熱設備的研究和應用,提高熱能提取率。③該地區地熱資源主要應用于采暖與洗浴方面,綜合利用率低。將地熱水分級利用可以大大提高地熱能資源的利用效率,做到熱盡其用。④制定尾水、廢水排放標準,將尾水處理之后再排放等。

5 結論

1)寒武系—奧陶系巖溶熱儲在研究區內廣泛分布,僅在埕子口潛凸起、無棣潛凸起東部有所缺失,地熱熱源主要來自正常的地殼深部及上地幔傳導熱流,地熱水補給來源為大氣降水。

2)研究區寒武系—奧陶系巖溶熱儲地熱資源量為1.31×1020J,折合標準煤44.71×108t;可利用地熱資源量為1.97×1019J,折合標準煤6.72×108t;地熱流體資源靜儲量為195.12×108m3,年均可采量為29 777.40 萬m3/a。

3)區內寒武系—奧陶系巖溶熱儲開采條件總體較好。其中,開采條件好區巖溶熱儲面積為1 019.66 km2,占巖溶熱儲總面積的57.13%;開采條件較好區巖溶熱儲面積為518.63 km2,占巖溶熱儲總面積的29.05%;開采條件較差區巖溶熱儲面積246.63 km2,占巖溶熱儲總面積的13.82%。