西寧市北川河谷莫家莊—孫家寨地熱田資源計算與開采保證論證

摘要：青海省西寧市北川河谷地區莫家莊—孫家寨地熱田評價面積10.31km2，評價深度為埋深750m～1650m。計算地熱流體資源總靜儲量15798.18×104m3，總熱能344.11×1015J，以實際生產性開采試驗取得的地熱流體可開采量1699.2m3/d，可采熱能3.274×1011J/d。地熱田的產能3788.30kW。預測開采100年最大水位降深210.87m，設計成井結構和開采降深滿足開采單井在開采性抽水試驗流量下正常開采所需。

關鍵詞：北川河谷；莫家莊—孫家寨地熱田；資源計算；遠期預測

青海省西寧市北川河谷莫家莊—孫家寨地熱田，屬于西寧盆地地熱系統的一部分。本文通過水文地質參數和熱儲物性參數取得熱田模型概化、公式選擇等，計算地熱田地熱資源儲量和地熱流體可開采量；以開采性抽水試驗數據確定可開采量，計算地熱田產能；預測評價遠期水位降深。

1.地熱田概況

青海省西寧市北川地區莫家莊—孫家寨地熱田位于二十里鋪北川河谷地帶，是西寧盆地地熱系統的一部分。根據勘查區塊劃分，莫家莊—孫家寨地熱田呈近似方形，南起二十里鋪鄉，北至花園臺附近，東西兩側均以河谷與丘陵區為界，計算評價面積10.31km2。熱源以來源于地殼地熱梯度的加熱為主，斷裂摩擦熱、放射性物質蛻變熱和化學反應熱為次。熱儲為中生界白堊—侏羅系裂隙孔隙熱儲，熱儲埋深約750m，溫度48.1℃～61.9℃。

2.地熱田的主要特征

莫家莊—孫家寨地熱田位于西寧北市川河谷地熱區，位于西寧中央凸起以北，為中—新生代斷陷—沉積盆地對流—傳導型地熱，熱儲系統的特點是“層控熱儲，側向徑流補給，大地熱流供熱”。同時具備“大地熱流為熱源→低熱導率巖層聚熱→深循環逐漸加熱受迫對流為機制→構造控水控熱”的特征。熱儲層主要為中生界白堊系和侏羅系砂巖及砂礫巖層，熱儲總厚度304m。主要蓋層為古近系和新近系的泥巖，厚度大，具有良好的保溫作用。熱儲中的熱水有源自隨沉積物一起沉積時賦存下來的水，同時還有來自西、北方向的大氣降水徑流補給水。

3.水文地質參數的確定

3.1穩定流計算水文地質參數

地熱田內3眼地熱井均屬承壓水完整井，進行了一個落程的穩定流抽水試驗，根據裘布依公式，迭代計算方法求解含水層的滲透系數（K）和影響半徑（R）。

3.2非穩定流水位恢復法計算水文地質參數

3.2.1水文地質條件概化

（1）基巖裂隙—孔隙層狀含水層，水平展布，均質，各向同性；

（2）天然水力坡度很小，可以忽略不計；

（3）地下熱水向集水井的運動符合達西定律和裘布依、泰斯、雅各布公式。

3.2.2導水系數和導壓系數

預測結果見表4。

6.2“大井法”水位降深預測

3眼地熱井同時開采條件下的“大井中心”降深預測，相關參數與取值：Q-開采流量，1669.20m3/d；T-導水系數，4.75m2/d；α-導壓系數，91.58m2/d；r-“大井”的引用半徑r=96.50m，其中r=0.25d（d為直線排列群井最遠距離386m），計算結果見表5。

6.3長期開采的水位降深評價

6.3.1由本次抽水試驗的觀測結果可知：各單井抽水時，未對其他單井抽水干擾影響，即各單井降落漏斗邊界在相鄰單井的井間距之內，3個單井獨立工作。

6.3.2由前述計算可知：開采單井在開采性抽水試驗流量、全年開采狀態下，開采5年、50年、100年的水位降深分別在178.99m、203.49m、210.87m；半年開采狀態下，開采5年、50年、100年的水位降深分別在89.50m、101.75m、105.44m。水位降深均在泵室范圍內（300m），成井結構和開采降深滿足開采單井在開采性抽水試驗流量下正常開采所需。

1#、2#、3#井群構成的“大井”在開采性抽水試驗流量、全年開采狀態下，開采5年、50年、100年的“大井中心”水位降深分別在105.15m、170.61m、190.32m；半年開采狀態下，開采5年、50年、100年的水位降深分別在52.57m、85.31m、95.16m。水位降深均在泵室范圍內（300m），成井結構和開采降深滿足開采井群在開采性抽水試驗流量下正常開采所需。

7.地熱流體可開采資源保證程度論證

7.1已施工的3眼探采結合井按現有成井條件和開采性抽水試驗確定的流體可開采資源量和熱量小于地熱資源總量和總熱能量。

7.2已施工的3眼探采結合井已經5年連續開采每年均在180天以上。

7.3經預測開采單井和井群構成的“大井”，在開采性抽水試驗流量、全年和半年開采狀態下，開采5年、50年、100年水位降深均在泵室范圍內（300m），成井結構和開采降深滿足開采井群在開采性抽水試驗流量下正常開采所需。

8.結論

8.1熱儲法計算地熱資源總量為82.19×1012kcal，按25%的回采系數計算可開采地熱能資源量20.55×1012kcal。

8.2采用靜儲量法計算地下熱水資源15798.18×104m3，地熱流體總熱量7.462×1012kcal。

8.3可開采資源計算將地熱田概化為一個“地熱大井”，以開采性抽水試驗確定的3眼井總開采量1699.2m3/d為地熱流體可采資源量，以實際井口溫度54℃和恒溫帶8℃差值計算地熱流體可采熱量0.782×108kcal/d；地熱田的產能3788.30kW。

8.4開采單井在開采性抽水試驗流量、全年開采狀態下，開采100年的水位降深分別210.87m；井群構成的“大井”在開采性抽水試驗流量、全年開采狀態下，開采100年的“大井中心”水位降深190.32m；成井結構和開采降深滿足開采井群在開采性抽水試驗流量下正常開采所需。

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