河北深州地热田开采地热资源评价

刘志明,王贵玲,蔺文静

(中国地质科学院水文地质环境地质研究所,河北石家庄 050061)

1 深州地热田地热地质条件

深州地热田位于冀中坳陷中的饶阳凹陷、深县凹陷和邢东隆起中的新河凸起。主要的热储层为新近纪明化镇组和馆陶组的砂岩。明化镇组底界深度介于 900～1 800m,馆陶组底界深度介于 1 200～2 100m。构造活动较为强烈,周围地震最大级数达到 6～6.9级。

根据深州两口井的统计(表 1、表2 ),明化镇组的砂厚比为 0.375,砂层厚度为 428.93～448.16m;馆陶组的砂厚比为 0.340～0.375,砂层厚度为 219.89～221.40m。

表1 深州地热 6号井热储层砂层厚度统计

表2 深州地热 4号井热储层砂层厚度统计

2 深州地热田开发利用现状

深州地热田的开发利用主要集中在深州市区。深州市共有地热井 8眼,还有一眼未能开采,九十年代以来逐渐进行了地热资源的开发利用(表3 )。有 4眼地热井开采层段介于 1 360m～2 300m,开采层位为新近纪馆陶组和古近纪东营组;有 4眼地热井介于 1 100m～1 500m,开采层位为新近纪明化镇组。开采层段较深的地热井,水温 65～83℃,水量2 106～2900m3/d;开采层段较浅的地热井,水温 52～65℃,水量 2 736m3/d。多数地热井主要用于冬季供暖,只有部分井用于洗浴,开发利用较好的是牛得草大酒店地热井。该井非供暖期主要用于洗浴,开采量约为 40m3/h,水温 42℃;供暖期主要用于供暖和洗浴,开采量 60～70 m3/h,水温 48～52℃(图 1),属于梯级开发利用,从温度的情况来看较为合理。地热开发总公司的地热井从成井到现在下降了 100 m左右,每年下降 20～30 m,近年来下降较快。

表3 深州市区开采量统计

图1 牛得草大酒店地热井开发利用流程示意图

3 深州地热田开采地热资源评价

3.1 计算方法

本次采用汉图什(Hantush,1960)第二类越流群井公式计算中心点的降深：

式中：Q为单井出水量;r为距离中心点的位置;a为压力传导系数;t为时间 ;k、k′、k″为分别为主含水层及上、下半透水层的渗透系数 ;Ss、Ss′、Ss″为分别为主含水层及上、下半透水层的比储;b为含水层厚度;T为导水系数。

布井方法采取的是平均布井法。给定降深和开采年限之后,即可得到平均布井时的井数和开采量。

3.2 合理水位降深确定

根据河北晋州农业信息网提供的潜水泵信息数据,对泵数和扬程之间的统计分析表明,泵数随着扬程呈双峰型分布,在扬程 50～100m和 250～300m之间,潜水泵的数量较多,选型较为容易(图 2)。

图2 潜水泵的泵数与扬程之间的统计关系因而,将合理水位降深确定为 100m和 300m。

3.3 评价结果

根据汉图什第二类越流群井公式,我们按两个合理降深(100m和 300m)计算了深州地热田可开采资源量(参数见表 4、结果见表 5)。设计降深为 100 m和设计年限为 20年时,明化镇组的合理井距为 2 400 m,可布井数 81眼,单井水量 2 500 m3/d,可开采资源量为 14.78亿 m3,折合热量2.82×1015k J;馆陶组的合理井距为 4 300 m,可布井数 49眼,单井水量为 2 520m3/d,可开采资源量为 9.01亿 m3,折合热量 2.46×1015kJ。设计降深为 300 m和设计年限为 20年时,明化镇组的合理井距为 1 400 m,可布井数 225眼,单井水量2 720m3/d,可开采资源量为 44.68亿 m3,折合热量8.51×1015kJ;馆陶组的合理井距为 1 800m,可布井数 121眼,单井水量为 2 670m3/d,可开采资源量为 23.58亿 m3,折合热量 6.42×1015kJ。

表4 深州地热田开采资源量计算参数

表5 深州地热田开采资源量计算结果

[1]陈墨香.华北地热.北京：科学出版社,1988.

[2]张德忠,王蕴玉.河北平原非地热异常区地热资源.地球学报,2000,21(2)：151-154.