河北省任澤地區地熱資源蘊藏地質特征與儲熱地層分布分析

張嘉寧楊欣欣

（1.中國煤炭地質總局第二勘探局，河北 涿州 072750；2.黑龍江省能源地質測試研究院，黑龍江 哈爾濱 150046）

世界地熱資源蘊藏豐富，分布廣泛但具有不均衡性，主要集中在大西洋中脊、紅海-東非裂谷、環太平洋、地中海-喜馬拉雅四個主要的高溫地熱帶[1-2]。我國地處四大高溫地熱帶沿線，地熱能資源勘探開發潛力巨大，經過多年勘探開發利用，地熱產業體系已初步顯現規模。近年來，隨著我國地熱勘探開發利用技術的不斷創新，淺層低溫地熱能開發利用快速發展，熱液型地熱能利用持續增長，干熱巖型地熱資源勘查與開發已進入起步階段，地熱能產業體系逐漸形成，解決了我國北方部分地區冬季取暖、溫泉療養和地熱能發電等重大民生問題。隨著地熱能開發利用，持續推動地熱養生、溫泉旅游、種養殖業等產業重點健康高質量發展，滿足了周邊城市居民對清潔用能的需求。

本次勘查的目的是為了初步查明目標勘查區地熱賦存條件和分布規律，評價地熱資源開發利用效果，服務于周邊地區冬季供暖和溫泉開發利用。本次在目的工作區內選擇有利位置施工了地熱參數井，用來評價地熱資源的勘探開發潛力。

1 地理位置概況

工作區位于河北省南部，邢臺市市區東北部，地理位置：東經（E） 114°39′～114°42′，北緯（N）37°07′～37°09′。地處華北平原與太行山脈交匯處，地勢高差比較懸殊，呈西高東低，由西向東呈階梯分布，依次是山地、丘陵、平原，總體以平原為主。溫帶季風型氣候，比較溫和，四季較分明。毗鄰大廣、京港澳等多條重要高速公路和京廣、京九等鐵路和高速鐵路網，公路鐵路網絡發達，地理位置優越，交通十分便利。

2 區域地質概況

位于太行山東麓深大斷裂東側，太行山隆起帶之東緣，整體呈NE 向展布[1-2]。臨清坳陷西部，是臨清坳陷的次級構造單元，北以隆堯斷層為界與隆堯凸起相鄰，西以邢臺-安陽斷裂為界與太行山隆起區相鄰，東以邢家灣斷裂帶為界與巨鹿凹陷相接，南以臨漳—魏縣斷裂為界與邯鄲凹陷相鄰[3]。形成于印支—燕山早期，自燕山運動以來，巖漿侵入活動比較頻繁。在區域伸展構造背景下形成略有波狀起伏的比較復雜的斷塊構造，褶曲構造較發育，被區內發育的斷層切割，斷裂構造發育，大中型斷層發育較多，延伸較長，上下盤落差比較大。

區域地層發育（由老到新）主要有：奧陶系中統峰峰組（O2f）和上馬家溝組（O2s），石炭系中統本溪組（C2b）、上統太原組（C3t），二疊系上統石千峰組（P2sh）、上統上石盒子組（P2s）、下統下石盒子組（P1x）、下統山西組（P1s），三疊系下統劉家溝組（T1l），新近系明化鎮組（N2m），第四系（Q）。

3 工作區地層發育情況

根據本工作區施工地熱參數井的鉆井、錄井資料，可知本工作區內自上而下鉆遇的地層有：第四系（Q）、新近系明化鎮組（N2m）、三疊系下統劉家溝組（T1l）、二疊系上統石千峰組（P2sh）和上統上石盒子組（P2s）。

明化鎮組（N2m）屬于碎屑巖孔隙裂隙熱儲層[3-4]：層狀分布，工作區內分布較為廣泛，頂板埋深一般為305～520 m，底板埋深一般為660～1200 m，厚度一般為330～831 m。含水介質巖性主要以泥質粉砂巖、粉砂巖和細砂巖為主，砂巖儲層發育，具有孔隙度大、滲透率高的特點。上被第四系所覆蓋，第四系厚度一般為350～500 m，為地熱形成良好的保溫與隔熱條件[5]。本工作區第四系發育305～520 m，明化鎮組（N2m）330～831 m，蓋層和賦熱儲層條件較好，為本工作區的主要地熱儲集層。

根據本次地熱參數井施工鉆取的資料，工作區內地層簡況見表1，部分地層未鉆穿厚度僅為鉆遇厚度。

表1 地層簡表

4 地熱勘探開發分析

每口地熱參數井均進行了大、中、小落程抽水試驗，獲得了地熱井評價所需的參數。各參數井靜水位26.92～41.40 m，較淺。單位降深產量7.2～34.3 m3/d·m，比較充足。測試井口出水溫度平均43.9 ℃，屬于中低溫地熱資源，本區存在地熱異常且分布廣泛，能夠作為地熱資源給予綜合勘探開發利用。

4.1 地熱勘探開發評價

從表2 可以看出，本次施工的地熱參數井，其成井深度為1 511.19～2 265.00 m。成井深度均在1000～3000 m 之間，地熱資源開發屬于較經濟的。地熱井井口水溫為43.7～44.3 ℃，屬于低溫地熱資源中的溫熱水[6]。地熱井地熱流體單位降深產量為7.227～34.335 m3/d·m，屬于較適宜開采區。地熱井溶解性總固體含量為1 922.57～4032 mg/L，適宜用來采暖、理療、洗浴、溫室種植及養殖等，其地熱資源利用方向為采暖、理療、洗浴等。其中理療和洗浴為直接利用，排放要求為處理符合標準后排放；采暖利用方式為間接利用，排放要求為處理符合標準后進行回灌。

表2 各地熱井適宜性評價表

4.2 地層水化學特征

地層水的化學性質主要受沉積層的巖性、沉積環境、儲集空間、構造運動、水動力條件等因素控制，基巖地層水接受大量的淋濾水滲入，同時也有新近系上部地層壓實排出水進入。經采樣化驗分析：該地熱水水化學類型為氯化鈉（Cl-·SO42--Na+）型水，溶解性固體1.923×103～2.846×103 mg/L，以碳酸鈣計總硬度165.77～194.6 mg/L，pH 值介于8.0～8.6，屬于弱堿性水，具有中等腐蝕性，不結垢。嗅和味為無味，無肉眼可見物。本次施工的全部地熱參數井采樣水渾濁度、氯化物、硫酸鹽、溶解性總固體等4 項指標和一口井的pH 指標超過《生活飲用水衛生標準》（GB5750-2006）規定標準，不適合作為生活飲用水。

4.3 地熱開發建議

近年來在市場需求的推動下，地熱資源的開發利用得到蓬勃發展，現該省各地已將地熱資源廣泛用于地熱供暖、地熱種植、地熱養殖、地熱洗浴及療養、輕工業及農副業加工等各個領域[7]。根據工作區地熱資源蘊藏地質、水溫和水質等特征，結合當地政府相關政策，建議該工作區地熱開發主要利用方向為居民區和蔬菜大棚采暖，可以有效地解決當地冬季供暖需求，也可以在理療、洗浴、種植、養殖等方向上采取綜合開發方案，提高地熱資源綜合利用效率。

5 結論與認識

（1）鉆井施工獲得任澤地區自上而下鉆遇的地層為：第四系，新近系上統明化鎮組，三疊系下統劉家溝組，二疊系上統石千峰組、上石盒子組。

（2）本次地熱參數井的成井深度1 511.19～2 265.00 m，主要含水層位于三疊系和新近系，深度305～1 697.58 m，鉆井出水量64.11～101.85 m3/h。本次工作區內地熱資源開采屬于較經濟的。

（3）地熱井地熱流體單位降深產量為7.227～34.335 m3/d·m，地熱井井口水溫為43.7～44.3℃，溶解性總固體含量為1 922.57～4032 mg/L，屬于低溫地熱資源中的溫熱水，可以用來采暖、理療、洗浴、溫室種植及養殖等。

（4）本工作區主要儲熱地層為新近系上統明化鎮組，層狀分布，本區內分布廣泛，地熱資源類型屬于中低溫地熱資源，有較大的勘探開發潛力。