天津市津南區(qū)采58區(qū)地塊地?zé)豳Y源分析及開發(fā)對策

郭 充，楊俊輝

（1.天津地?zé)峥辈殚_發(fā)設(shè)計(jì)院，天津300250；2.天津市勘察院，天津300191）

天津市津南區(qū)采58區(qū)地塊地?zé)豳Y源分析及開發(fā)對策

郭 充*1，楊俊輝2

（1.天津地?zé)峥辈殚_發(fā)設(shè)計(jì)院，天津300250；2.天津市勘察院，天津300191）

地?zé)豳Y源作為一種綠色資源，越來越受人們的重視和利用。近年來，天津市津南區(qū)發(fā)展迅猛，為打造綠色新區(qū)，減少城市污染，對綠色能源地需求逐年增加。對津南區(qū)采58區(qū)地塊地?zé)岬刭|(zhì)構(gòu)造條件進(jìn)行了論證分析，分析計(jì)算區(qū)內(nèi)薊縣系霧迷山組熱儲(chǔ)層地?zé)崴疁亍⑺浚⑻岢隽说責(zé)豳Y源開發(fā)利用對策，為研究區(qū)地?zé)豳Y源的合理開發(fā)利用提供依據(jù)。

地?zé)豳Y源；熱儲(chǔ)層；開發(fā)對策；天津

1 概述

天津市經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，對能源的需求越來越大，地?zé)豳Y源作為一種環(huán)保型能源，以其清潔、無污染的特點(diǎn)備受人們青睞。天津市地?zé)豳Y源豐富，利用地?zé)豳Y源提高城市品位，改善生活條件，同時(shí)減小燃煤等造成的污染是城建工作中一項(xiàng)重要舉措[1]。

津南區(qū)采58區(qū)地塊位于天津市西青區(qū)大寺鎮(zhèn)大任莊，總面積為1km2，周邊居民區(qū)分布密集，有較大供暖需求。為使用該區(qū)塊地?zé)豳Y源進(jìn)行供暖，有必要對該區(qū)塊地?zé)醿?chǔ)能進(jìn)行分析預(yù)測，并對開發(fā)利用對策提供建議[2]。

2 地質(zhì)構(gòu)造特征

區(qū)塊位于王蘭莊地?zé)崽锏臇|側(cè)，構(gòu)造位置處于Ⅲ級構(gòu)造單元滄縣隆起之Ⅳ級構(gòu)造單元白塘口凹陷的西緣（圖1）。區(qū)內(nèi)基巖埋深1000～1500m。

根據(jù)已有地質(zhì)資料可知區(qū)塊內(nèi)鉆遇地層有第四系（Q）、新近系明化鎮(zhèn)組（Nm）、新近系館陶組（Ng）、中生界(Mz)、石炭—二疊系（C-P）、奧陶系（O）、寒武系（∈）、青白口系（Qb）、薊縣系霧迷山組（Jxw）揭露地層情況見表1。

圖1 采58區(qū)塊附近基巖地質(zhì)圖

3 地?zé)岬刭|(zhì)條件

研究區(qū)主要有3個(gè)熱儲(chǔ)層，各熱儲(chǔ)層的主要特征為：

新近系明化鎮(zhèn)組熱儲(chǔ)層分布穩(wěn)定，水質(zhì)較好，但流體溫度比較低，難以滿足供熱需求，且回灌難度較大；在規(guī)劃中，研究區(qū)新近系明化鎮(zhèn)組熱儲(chǔ)層處于限制開采區(qū)。

新近系館陶組熱儲(chǔ)層分布不穩(wěn)定，水質(zhì)較差，且流體溫度低，區(qū)塊處于館陶組較薄甚至有可能缺失的地區(qū)，不能滿足供熱需求；在規(guī)劃中，研究區(qū)新近系館陶組熱儲(chǔ)層處于限制開采區(qū)。

據(jù)已有地?zé)岬刭|(zhì)勘探成果分析，薊縣系霧迷山組熱儲(chǔ)層水溫高、水量大，能滿足供熱需求。在規(guī)劃中，研究區(qū)霧迷山組熱儲(chǔ)層處于屬于限制開采區(qū)，但根據(jù)區(qū)域資料霧迷山組熱儲(chǔ)層回灌率達(dá)到100%以上，采用對井的開發(fā)利用方式，可以做到只取熱不取水的目的。

表1 采58區(qū)塊鉆遇地層分布表

4 地?zé)豳Y源儲(chǔ)量預(yù)測

4.1 水溫預(yù)測

（1）蓋層底板溫度預(yù)測[3]：根據(jù)采58區(qū)塊所處的地溫場位置（圖2），采58區(qū)塊蓋層地溫梯度為（3.3℃～4.1℃）/100m左右，蓋層底板埋深取1200～1400m，經(jīng)計(jì)算，推測采58區(qū)塊蓋層底板溫度約為56℃～59℃。

圖2 采58區(qū)塊附近蓋層平均地溫梯度圖

（2）基巖熱儲(chǔ)層溫度預(yù)測：根據(jù)采58區(qū)塊周邊地?zé)峋疁y溫資料：基巖段平均地溫梯度取1.6℃/100m；經(jīng)計(jì)算，采58區(qū)塊地?zé)峋F迷山組熱儲(chǔ)層溫度為93℃～96℃。

由于地?zé)崃黧w經(jīng)井筒向井口運(yùn)移過程中，因受熱水流動(dòng)速度、流量大小、井壁阻力等諸多因素影響造成溫度損耗，使得井口出水溫度低于熱儲(chǔ)層內(nèi)流體的溫度，一般流量越小，損失越大。依據(jù)經(jīng)驗(yàn)，天津地區(qū)霧迷山組地?zé)峋跍囟鹊陀跓醿?chǔ)層溫度約4℃～6℃，所以，預(yù)計(jì)設(shè)計(jì)對井出水溫度為87℃～92℃。

4.2 水量預(yù)測

地?zé)峋某鏊芰χ饕捎门c同一構(gòu)造單元、同一熱儲(chǔ)層開采井水量進(jìn)行對比分析來確定。區(qū)塊內(nèi)霧迷山組埋深較深，基巖裂隙可能不夠發(fā)育，可以通過酸化壓裂措施提高水量，結(jié)合區(qū)塊附近現(xiàn)有霧迷山組地?zé)峋膯尉克糠治觯A(yù)測采58區(qū)塊地?zé)峋膯尉克繛?0～100m3/h。預(yù)測該區(qū)塊霧迷山系熱儲(chǔ)地?zé)崃黧w為輕微腐蝕性（LI=2.9），無碳酸鈣垢、硅酸垢及硫酸鈣垢，水化學(xué)類型為Cl·SO4-Na型。

5 地?zé)豳Y源開發(fā)對策

資源的合理開發(fā)利用，是社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要手段之一[4]。要對本區(qū)地?zé)豳Y源進(jìn)行合理開發(fā)，必須控制年開采量，并進(jìn)行回灌處理。根據(jù)本區(qū)具體情況，制定如下開發(fā)利用對策：

（1）根據(jù)本區(qū)熱儲(chǔ)層特征，采用同層對井采灌方式開發(fā)利用地?zé)豳Y源。地?zé)岵伞⒐鄬木缀侠砭嚯x，主要取決于冷、熱水的混和鋒面自回灌井向開采井的運(yùn)移時(shí)間和速度[5]。區(qū)塊周邊霧迷山組熱儲(chǔ)層有效厚度取64m，年總回灌量以100m3/h計(jì)算，冷熱水混和鋒面到達(dá)開采井的時(shí)間按50年計(jì)算，區(qū)塊內(nèi)霧迷山組對井之間的合理井底距離應(yīng)大于656m。

（2）結(jié)合研究區(qū)構(gòu)造條件、周邊地?zé)峋姆植嫉纫蛩兀瑓^(qū)塊內(nèi)采灌對井井位布置應(yīng)遵循以下原則：①區(qū)塊內(nèi)擬新增的地?zé)峋c其周圍現(xiàn)有地?zé)峋陂_發(fā)利用時(shí)，應(yīng)不相互干擾。靠近區(qū)塊北部和西側(cè)各有一眼霧迷山組地?zé)衢_采井，新增開采井與其之間井底距離應(yīng)大于地?zé)峋樗绊懓霃降?倍；②從蓋層平均地溫梯度情況分析，區(qū)塊西北側(cè)熱儲(chǔ)條件稍好于東南側(cè)，因此開采井應(yīng)位于回灌井西北側(cè)，且保證區(qū)塊內(nèi)對井之間、對井井底與周邊其它同層地?zé)峋g井距應(yīng)大于合理井底距離656m；③區(qū)塊位于白塘口西斷裂與白塘口斷裂所夾地塊之中，基巖頂板埋深整體上北淺南深，但根據(jù)區(qū)塊周邊井的情況，中生界厚度存在很大差異，且有從區(qū)塊北部向中南部明顯增厚的趨勢，霧迷山組熱儲(chǔ)層的埋深也相應(yīng)的有變淺趨勢，基于施工成本考慮，建議設(shè)計(jì)對井布置在區(qū)塊的中南部區(qū)域。

6 結(jié)論

（1）研究區(qū)位于Ⅳ級構(gòu)造單元白塘口凹陷的西緣，分布有薊縣系霧迷山組熱儲(chǔ)層，該層地?zé)崴疁馗摺⑺看螅瑵M足供熱需求，具有良好的開采前景。

（2）該區(qū)地?zé)峋F迷山組熱儲(chǔ)層溫度為93℃～96℃，單井涌水量為80～100m3/h。地?zé)崃黧w為輕微腐蝕性（LI=2.9），無碳酸鈣垢、硅酸垢及硫酸鈣垢，水化學(xué)類型為Cl·SO4-Na型。

（3）為保證資源合理開發(fā)利用，采用同層對井采灌方式開發(fā)，對井之間的合理井底距離應(yīng)大于656m。進(jìn)行地?zé)崴畡?dòng)態(tài)監(jiān)測，保證地?zé)豳Y源的合理和可持續(xù)利用。

[1]馬鳳如,林黎,王穎萍,程萬慶,趙蘇民.天津地?zé)豳Y源現(xiàn)狀與可持續(xù)性開發(fā)利用問題[J].地質(zhì)調(diào)查與研究,2006（3）:222-228.

[2]王貴嶺，張發(fā)旺，劉志明.國內(nèi)外地?zé)崮荛_發(fā)利用現(xiàn)狀及前景分析[J].地球?qū)W報(bào)，2000，21（2）：134-135.

[3]徐云鵬,李振杰.天津市塘沽區(qū)地?zé)峋@井技術(shù)改進(jìn)分析[J].西部探礦工程,2012（5）:82-86.

[4]鄭克,等.中國地?zé)豳Y源開發(fā)與保護(hù)[M].北京：地質(zhì)出版社，2007.

[5]劉杰,宋美鈺,田光輝.天津地?zé)豳Y源開發(fā)利用現(xiàn)狀及可持續(xù)開發(fā)利用建議[J].地質(zhì)調(diào)查與研究,2012（1）:67-73.

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A

1004-5716(2015)11-0085-03

2014-11-18

2014-11-20

郭充（1989-），女（漢族），天津人，助理工程師，現(xiàn)從事地?zé)徙@井技術(shù)工作。