白云质灰岩及沥青质白云岩的岩石地层。 (6)长城系(Ch)
高于庄组(Chg):岩性主要为厚至薄层白云岩和白云质灰岩。其底部为含砾粗砂岩和含长石石英岩装砂岩;下部多含陆源碎屑,并含多层叠层石。
3.2 勘查区地质构造特征与地热地质条件和环境影响因素
B市地热田是一个隐伏地热田,位于B市市区东南部,东部为天竺地热田,热储层主要为蓟县系铁岭组和雾迷山组碳酸盐岩,隐伏于新生界第三系、第四系地层之下,埋藏深度600~2000m,地热水温度40~70℃,c园公园位于两地热田的交汇部分。
地热开发区域在构造上处于B市凹陷中侧南段。该凹陷为南西—北东向的长条型凹陷盆地,西北以黄庄—高丽营断裂为界,与京西北隆起毗邻,东南以南苑—通县断裂为界,与大兴凸起相接,其间宽约15㎞,轴长约60㎞。工作区所处部位是B市凹陷中心线以南紧靠南苑—通县断裂的部位。经勘探证实,基底岩层为主储热层,为中元古界蓟县系铁岭组及雾迷山组白云岩,浅埋区位于A区呼家楼一带,埋藏深度仅700~800m,向西南、东北方向埋深渐增至2000m以上。这套地层与B市西北部山区广泛分布的同类岩层有构造和水力上的联系,当这些岩层在西北部山区接受降水补给后,向东南运移至B市凹陷增温,在凹陷区第三系地层阻水隔热保温作用下,使地热水在碳酸盐岩层中富集、贮存,而形成今日可开发利用的隐伏地热田。
B市地热田热储层与其覆盖层地热增温率有较大的差别,热储盖层地热增温率由上而下渐增,平均值为4.05℃/100m,其中第四系平均为1.95℃/100m,第三系平均3.99℃/100m,白垩系、侏罗系平均为1.58℃/100m,蓟县系页岩隔层平均为6.85℃/100m。热储层地热增温率仅1.77℃/100m,明显低于上部盖层,反映出热储盖层地热增温的热传导性质,越靠近热储层,地热增温率越高。热储层则有热对流作用,导致在热储层埋藏浅的地区,出现地热异常,在相同深度内可获得比相邻地段温度高的地热水。
热储层系硅质白云岩及白云岩类裂隙岩溶含水系统,富水性受岩溶裂隙发育的影响。B市地热的地热水属低矿化(矿化度一般介于500~700㎎/L)的HCO3-、SO42-~Ca2+、Na+型水,PH值7.1~7.9,F、Ra、Rn、HBO3、SiO2、H2S等组分含量
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较浅层常温地下水高,有的达到矿泉水浓度标准,是高品质的保健洗浴地热水。
3.2.1 构造条件
前已述及,东坝凹陷南侧的断裂构造显著发育,且多呈北东走向,倾向北西,绝大部分为正断裂,属构造活动地区。工区位于良乡-前门断裂与南苑~通县断裂之间,二断裂均为沟通深部热源的良好通道,这样的构造条件对于地热开发十分有利。
3.2.2 盖层条件
上述地层覆盖层厚度约2150米,具有良好的保温层。区域资料显示盖层平均增温梯度约1.69℃/100m,表明盖层保温作用较好。
3.2.3 热储层条件
覆盖层之下即为长城系高于庄组热储层。长城系高于庄组是B市市地热开发的主要热储层。场地内该组岩石处于南苑~通县断裂北侧,岩溶裂隙相对发育,赋水性及连通性均较好。
详见工作区附近的热储层顶板埋深等值线图。
图3-5 c园地区热储层顶板埋深等值线图及剖面图
另外,区域资料显示,附近具明显的地热开采条件,其温度随深度增加而增高,拟建工作区北侧的JR155及靠近南侧断裂的JR185温度、水量均比较理想。
表3-1 JR155、JR185实测钻孔资料 井号 JR155 JR185 测温深度(m) 2695 1647 测温结果(℃) 68.6 56.0 8
3.2.4 地热井的成井可能性、风险预测及影响
(1)可行性分析
根据相邻地热田、井群资料,拟定井具备了保温层、热储层、导水断裂三个必备地质条件,场区范围内具有地热成井条件。热水井施工是可行的。成井井深2600m左右,预计日出水量600-800m3左右,考虑到拟建井井深问题及抽水时热能损耗情况,预计出水温度45℃左右。
(2)风险性
由于地下深部地质条件的复杂性和难以预见性及物探工作的多解性,致使推断解释结果与实际情况会有一定差异。所以出水水温、水量存在一定的风险。
工作区范围开发地热能资源的成井深度较大,成井施工工艺的各项技术保障是成井的关键。
(3)影响
由于该项目开采热储目的层为雾迷山组、杨庄组地层,并开采量较小,可保持地层的压力平衡,对周围地热井不存在影响。
(4)结论
物探揭示了本区地层的分布、埋深与起伏,断裂分布与产状,为本区的地热勘探提供了基础资料。本区具备了开发地热资源保温层、热储层、导水断裂的基本条件。成井深度2600m,考虑到拟建井井深问题及抽水时热能损耗情况,预计出水温度在45Co左右。水量可达600-800m3/d。可应用于采暖、洗浴、医疗、水产养殖、温室种植等方面。
(5)建议
①加强现场地质钻井技术管理,严格按设计精心施工。加强岩屑录井,随时观察地层变化情况,保证钻凿地热井的成功。
②地下热水是一种宝贵的资源,地热开发单位应遵守有关地热开发政策,综合利用地下热水,不浪费能源,广泛应用于采暖、洗浴、医疗、水产养殖、温室种植、饮用矿泉水等梯级利用。
③地热成井后,应进行专人管理,定期对水质、水位进行监测,采集数据资料,为地质部门能够更精确地对区域地热资源评价提供基础资料。
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3.3 拟定井位及主要热储层
拟定开采井位(1#井)选择在1号线(23-27点),回灌井位(2#井)位于开采井南侧200m的c园公园内。主要热储层为蓟县系雾迷山组(Jxw)与长城系高于庄组(Chg)厚层白云岩。参见拟建井区域地质剖面线A-A’。 从上述资料分析看,场地具备地下热水的形成及开发条件,可以钻凿地热井,开发地下热水,以满足建设单位利用热水需求。
根据相邻地热田、井群资料,场区范围内具有地热成井条件。
白垩系覆盖层之下即为长城系高于庄组热储层。长城系高于庄组是B市市地热开发的主要热储层。工作区靠近南苑~通县断裂,含水层岩溶裂隙相对发育,赋水性及连通性均较好。
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3.4 拟定井井深设计和水温、水量、水质推测
3.4.1 井深设计
由物探成果和区域地质资料反映本区的地层结构为第四系、新老第三系,白垩系、侏罗系和蓟县系雾迷山组。其中第四系约320m厚,岩性为粘性土、中粗砂、卵砾石地层;新老第三系厚度约300m,岩性为半胶结的粉砂岩、泥岩地层;白垩系+侏罗系约1530m厚,岩性为安山岩、角砾凝灰岩和砾岩。第四系、新老第三系、白垩系+侏罗系是热储盖层。蓟县系、长城系为热储层,岩性为硅质白云岩。设计井深2600m,拟蓟县系雾迷山组、杨庄组作取水层,揭露蓟县系雾迷山组、杨庄组热储层150m。长城系高于庄组(Chg)为蓟县系杨庄组的下覆地层。预计井孔地层岩性及埋藏深度见下表:
表3-2 拟钻井区域预计揭露地层特征表 地层年代 第四系(Q) 第三系(R) 白垩系+侏罗系(K+J) 蓟县系(Jx) 长城系(Ch) 岩性 粘性土、砂砾石 砂砾石 凝灰岩、砂砾岩 泥晶、粉砂白云岩 白云质灰岩 厚度(m) 320 300 1530 150 300 底层深度(m) 320 620 2150 2300 2600 3.4.2 温度
根据B市地区地热增温梯度经验值,第四系和第三系地层增温梯度为3.0℃/100m,白垩系+侏罗系地层增温梯度为1.5℃/100m,蓟县系地层增温梯度为1℃/100m,假定地表以下100 m内为恒温层,采用公式:t(℃)=14(℃)+ [(埋深-100)/100×增温梯度值]
可推算该地区热储层顶板温度:当侏罗系底界与取水层蓟县系白云岩埋深为2150 m时,温度为50℃;蓟县系与长城系埋深界面为2600 m时,推算孔底温度为56℃。考虑到地热水在提取过程中的温度损耗,因此估计地热水出水温度>45℃。
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