辽宁凌海地区深层地热资源赋存条件与开发利用分析.docx

辽宁凌海地区深层地热资源赋存条件与开发利用分析 张颖摘 要：地热资源是储存于地球内部可再生的环保型能源，而地热（水）作为一种洁净资源因利用广泛不受时间和地域限制，越来越受到关注以凌海西八千地区为例，采用地质调查、测绘、物探及钻探的方法，查明该地区地热田的地质条件、热储特征，分析判断地热流体赋存条件，为地热井勘察提供技术基础，具有长期借鉴作用同时地热资源可为凌海地区经济发展提供清洁卫生、价格低廉的新型能源，具有广泛的开发利用价值关键词：地热资源 地温场 地热流体 热储层 开发利用：P314 ：A ：1674-098X（2014）03（a）-0088-01锦州凌海西八地段交通便利，物产丰富，所处地貌单元为平原区，地形平坦属暖温带大陆性半湿润半干旱季风气候区，区内多年平均气温9.5 ℃1 地热地质条件西八千位于辽宁中部鼻状幔隆区-彰武菊花幔凸，该地区为地势沉降区，地幔隆起，地壳较薄，厚度约34.0 km重力布伽正异常显示，重力异常值为0～10毫伽该地区为下辽河盆地西部边缘地带，下辽河盆地主要发育地层为第四系、上第三系明化镇组和馆陶组、下第三系东营组、沙河街组[2]按地层时代从新到老可分为三个热储系统。

上部为上第三系热储系统、中部为下第三系热储系统、下部为古潜山热储系统2 地热资源储量特征西八千位于下辽河地热田的迳流区，地热田的边界除西南部为相对隔水边界外，其它各方向均为透水边界热储层为第三系沙河街组三段砂岩和砂砾岩，埋深1143 m，其平均渗透系数为1.2 m/d热储上部明化镇组、馆陶组、东营组和沙河街组一、二段的泥岩，可视为热储的盖层地温来源于大地热流，流值约为64 mW/m2，地温在平面分布上基本一致；在垂向上总体趋势属于逐渐递增常温带深度为50 m，基准温度11.5 ℃地温梯度基本处于3.27～3.39 ℃/100 m之间，属正常地温梯度主要热源为深部幔源热，属传导型地热3 地温场特征下辽河盆地北部地区的上第三系，由于靠近补给区和盖层较薄，地温梯度平均值为2.714 ℃/100 m地温的变化在下第三系随构造埋深影响较为明显，在东部凹陷的南部桃园-海外河等形成地温高值区，平均地温梯度值为3.8 ℃/100 m前第三系地温梯度各地区梯度变化也较大，平均值为3.11 ℃/100 m4 地热流体（1）地热流体的特征按整体地势和所处下辽河盆地位置考虑，西八千地段地热田地热流体大体自西北向东南方向流动。

由于位于下辽河盆地西部盆地边缘，但地形平缓，地下热水埋深较大，地下水交替作用较缓慢2）地热流体的化学特征西八千地段地下热水水化学类型为HCO3-Na型，地下热水主要来源于早期沉积水和近期迳流补给水按照热储层分层叙述：上第三系热储层主要指馆陶组，为层状砂岩和泥岩的互层，砂层占层厚60%馆陶组含水层范围小，含水层埋深500～1400 m，水温20～50 ℃，水量达1000～2500 m3/d，矿化度在0.4～0.9 g/l，硬度小于20德国度[3]，PH值在8.0～9.0，属淡水-微咸水下第三系热储层包括东营组、沙河街组，最大厚度8000 m由于沉积条件的控制，地下水赋存空间的砂岩体主要特征是成岩性好，压实程度高，含水层处于封闭或半封闭状态，所以下第三系含水层埋深大，水量为150～1100 m3/d，矿化度一般介于1.0～10 g/l，属微咸水-咸水，硬度一般为20～40德国度，pH值8～9，属弱碱性水古潜山热储层，主要由下古生界和中上元古界海相碳酸盐岩组成，地下水赋存于碳酸盐岩的溶隙中地层自上而下有二叠系、石炭系、奥陶系、寒武系、青白口系、蓟县系及长城系古潜山热储系统的特点是埋藏深、水温高、储层厚度大。

水量较丰富，为70～270 m3/d矿化度低于下第三系而高于上第三系，一般小于5 g/L水温一般在60～90 ℃之间硬度小于20德国度，为微硬水PH值在7.0～8.0，属淡水-微咸水近代和现代大气降水从东、西、北山区入渗，沿岩层面、断裂破碎带、节理裂隙等通道向盆地中心迳流，补给盆地地下水局部地段由于断裂的沟通，深层地下热水补给上层热储层厚度大、砂砾岩裂隙发育，迳流条件较好，以人工抽水为主要排泄方式3）地热流体的补给地下热水的主要来源于大气降水，但对于深埋1000多米、上覆泥岩不透水盖层的地下水，不可能直接接受大气降水，所以热储中的地下水主要为沉积水和迳流补给水沉积水是指随沉积物一起沉积下来并保存在地下的水，这种水认为是早期的大气降水形成的除了沉积水，热储层中地下水还来自该地段西北部大气降水入渗地下迳流补给5 地热资源开发利用根据水温、水质和地区实际情况，将地下热水开发利用建议如下：（1）洗浴理疗西八千地理位置优越，交通便利，可开发为洗浴疗养中心，同时还可以带动相关产业发展由于水中含有的矿物质，开发的地热资源可直接利用于理疗，具有较高的医疗保健功效2）采暖53 ℃的地下热水可直接用于当地居民的冬季采暖。

采暖后的热水温度有所降低，还可以利用为温水养殖、温水灌溉等，实现地下热水的梯级开发利用3）农业温室在地热井周围种植蔬菜或进行花卉栽培，利用温水灌溉，既可以节约能源，又可促进经济发展，将成为一个新的经济增长点4）水产养殖抽取的地下热水经取暖利用或冷水混合至30 ℃左右时，利用其进行热带鱼养殖，推动渔业养殖的发展，可显著提高经济效益6 结语（1）热储系统的特点是“层控热储，侧向径流补给，大地热流供热”热储层为下第三系沙河街组三段，岩性为砂砾岩，总厚度为88.6 m盖层为上第三系和下第三系中的泥岩，厚度大，具有一定的保温作用2）西八千地热井口出水最高温度达53 ℃，属低温地热资源温热水级别，可开发用于理疗、洗浴、采暖、温室及养殖等参考文献[1] 宋俊德.辽宁凌海西八千地段深层地热勘查[R].锦州：辽宁省第一水文地质工程地质大队，2011.[2] 辽宁省地质矿产局编.辽宁省区域地质志[M].地质出版社，1989：701-706.[3] 懂少杰.大沽河水源地地下水总硬度的分析与研究[J].环境科学与技术，2008（12）：125-131.endprint摘 要：地热资源是储存于地球内部可再生的环保型能源，而地热（水）作为一种洁净资源因利用广泛不受时间和地域限制，越来越受到关注。

以凌海西八千地区为例，采用地质调查、测绘、物探及钻探的方法，查明该地区地热田的地质条件、热储特征，分析判断地热流体赋存条件，为地热井勘察提供技术基础，具有长期借鉴作用同时地热资源可为凌海地区经济发展提供清洁卫生、价格低廉的新型能源，具有广泛的开发利用价值关键词：地热资源 地温场 地热流体 热储层 开发利用：P314 ：A ：1674-098X（2014）03（a）-0088-01锦州凌海西八地段交通便利，物产丰富，所处地貌单元为平原区，地形平坦属暖温带大陆性半湿润半干旱季风气候区，区内多年平均气温9.5 ℃1 地热地质条件西八千位于辽宁中部鼻状幔隆区-彰武菊花幔凸，该地区为地势沉降区，地幔隆起，地壳较薄，厚度约34.0 km重力布伽正异常显示，重力异常值为0～10毫伽该地区为下辽河盆地西部边缘地带，下辽河盆地主要发育地层为第四系、上第三系明化镇组和馆陶组、下第三系东营组、沙河街组[2]按地层时代从新到老可分为三个热储系统上部为上第三系热储系统、中部为下第三系热储系统、下部为古潜山热储系统2 地热资源储量特征西八千位于下辽河地热田的迳流区，地热田的边界除西南部为相对隔水边界外，其它各方向均为透水边界。

热储层为第三系沙河街组三段砂岩和砂砾岩，埋深1143 m，其平均渗透系数为1.2 m/d热储上部明化镇组、馆陶组、东营组和沙河街组一、二段的泥岩，可视为热储的盖层地温来源于大地热流，流值约为64 mW/m2，地温在平面分布上基本一致；在垂向上总体趋势属于逐渐递增常温带深度为50 m，基准温度11.5 ℃地温梯度基本处于3.27～3.39 ℃/100 m之间，属正常地温梯度主要热源为深部幔源热，属传导型地热3 地温场特征下辽河盆地北部地区的上第三系，由于靠近补给区和盖层较薄，地温梯度平均值为2.714 ℃/100 m地温的变化在下第三系随构造埋深影响较为明显，在东部凹陷的南部桃园-海外河等形成地温高值区，平均地温梯度值为3.8 ℃/100 m前第三系地温梯度各地区梯度变化也较大，平均值为3.11 ℃/100 m4 地热流体（1）地热流体的特征按整体地势和所处下辽河盆地位置考虑，西八千地段地热田地热流体大体自西北向东南方向流动由于位于下辽河盆地西部盆地边缘，但地形平缓，地下热水埋深较大，地下水交替作用较缓慢2）地热流体的化学特征西八千地段地下热水水化学类型为HCO3-Na型，地下热水主要来源于早期沉积水和近期迳流补给水。

按照热储层分层叙述：上第三系热储层主要指馆陶组，为层状砂岩和泥岩的互层，砂层占层厚60%馆陶组含水层范围小，含水层埋深500～1400 m，水温20～50 ℃，水量达1000～2500 m3/d，矿化度在0.4～0.9 g/l，硬度小于20德国度[3]，PH值在8.0～9.0，属淡水-微咸水下第三系热储层包括东营组、沙河街组，最大厚度8000 m由于沉积条件的控制，地下水赋存空间的砂岩体主要特征是成岩性好，压实程度高，含水层处于封闭或半封闭状态，所以下第三系含水层埋深大，水量为150～1100 m3/d，矿化度一般介于1.0～10 g/l，属微咸水-咸水，硬度一般为20～40德国度，pH值8～9，属弱碱性水古潜山热储层，主要由下古生界和中上元古界海相碳酸盐岩组成，地下水赋存于碳酸盐岩的溶隙中地层自上而下有二叠系、石炭系、奥陶系、寒武系、青白口系、蓟县系及长城系古潜山热储系统的特点是埋藏深、水温高、储层厚度大水量较丰富，为70～270 m3/d矿化度低于下第三系而高于上第三系，一般小于5 g/L水温一般在60～90 ℃之间硬度小于20德国度，为微硬水PH值在7.0～8.0，属淡水-微咸水。

近代和现代大气降水从东、西、北山区入渗，沿岩层面、断裂破碎带、节理裂隙等通道向盆地中心迳流，补给盆地地下水局部地段由于断裂的沟通，深层地下热水补给上层热储层厚度大、砂砾岩裂隙发育，迳流条件较好，以人工抽水为主要排泄方式3）地热流体的补给地下热水的主要来源于大气降水，但对于深埋1000多米、上覆泥岩不透水盖层的地下水，不可能直接接受大气降水，所以热储中的地下水主要为沉积水和迳流补给水沉积水是指随沉积物一起沉积下来并保存在地下的水，这种水认为是早期的大气降水形成的除了沉积水，热储层中地下水还来自该地段西北部大气降水入渗地下迳流补给5 地热资源开发利用根据水温、水质和地区实际情况，将地下热水开发利用建议如下：（1）洗浴理疗西八千地理位置优越，交通便利，可开发为洗浴疗养中心，同时还可以带动相关产业发展由于水中含有的矿物质，开发的地热资源可直接利用于理疗，具有较高的医疗保健功效2）采暖53 ℃的地下热水可直接用于当地居民的冬季采暖采暖后的热水温度有所降低，还可以利用为温水养殖、温水灌溉等，实现地下热水的梯级开发利用3）农业温室在地热井周围种植蔬菜或进行花卉栽培，利用温水灌溉，既可以节约能源，又可促进经济发展，将成为一个新的经济增长点。

4）水产养殖抽取的地下热水经取暖利用或冷水混合至30 ℃左右时，利用其进行热带鱼养殖，推动渔业养殖的发展，可显著提高经济效益6 结语（1）热储系统的特点是“层控热储，侧向径流补给，大地热流供热”热储层为下第三系沙河街组三段。