天津市津南区采58区地块地热资源分析及开发对策

郭 充，杨俊辉

（1.天津地热勘查开发设计院，天津300250；2.天津市勘察院，天津300191）

天津市津南区采58区地块地热资源分析及开发对策

郭 充*1，杨俊辉2

（1.天津地热勘查开发设计院，天津300250；2.天津市勘察院，天津300191）

地热资源作为一种绿色资源，越来越受人们的重视和利用。近年来，天津市津南区发展迅猛，为打造绿色新区，减少城市污染，对绿色能源地需求逐年增加。对津南区采58区地块地热地质构造条件进行了论证分析，分析计算区内蓟县系雾迷山组热储层地热水水温、水量，并提出了地热资源开发利用对策，为研究区地热资源的合理开发利用提供依据。

地热资源；热储层；开发对策；天津

1 概述

天津市经济发展迅速，对能源的需求越来越大，地热资源作为一种环保型能源，以其清洁、无污染的特点备受人们青睐。天津市地热资源丰富，利用地热资源提高城市品位，改善生活条件，同时减小燃煤等造成的污染是城建工作中一项重要举措[1]。

津南区采58区地块位于天津市西青区大寺镇大任庄，总面积为1km2，周边居民区分布密集，有较大供暖需求。为使用该区块地热资源进行供暖，有必要对该区块地热储能进行分析预测，并对开发利用对策提供建议[2]。

2 地质构造特征

区块位于王兰庄地热田的东侧，构造位置处于Ⅲ级构造单元沧县隆起之Ⅳ级构造单元白塘口凹陷的西缘（图1）。区内基岩埋深1000～1500m。

根据已有地质资料可知区块内钻遇地层有第四系（Q）、新近系明化镇组（Nm）、新近系馆陶组（Ng）、中生界(Mz)、石炭—二叠系（C-P）、奥陶系（O）、寒武系（∈）、青白口系（Qb）、蓟县系雾迷山组（Jxw）揭露地层情况见表1。

图1 采58区块附近基岩地质图

3 地热地质条件

研究区主要有3个热储层，各热储层的主要特征为：

新近系明化镇组热储层分布稳定，水质较好，但流体温度比较低，难以满足供热需求，且回灌难度较大；在规划中，研究区新近系明化镇组热储层处于限制开采区。

新近系馆陶组热储层分布不稳定，水质较差，且流体温度低，区块处于馆陶组较薄甚至有可能缺失的地区，不能满足供热需求；在规划中，研究区新近系馆陶组热储层处于限制开采区。

据已有地热地质勘探成果分析，蓟县系雾迷山组热储层水温高、水量大，能满足供热需求。在规划中，研究区雾迷山组热储层处于属于限制开采区，但根据区域资料雾迷山组热储层回灌率达到100%以上，采用对井的开发利用方式，可以做到只取热不取水的目的。

表1 采58区块钻遇地层分布表

4 地热资源储量预测

4.1 水温预测

（1）盖层底板温度预测[3]：根据采58区块所处的地温场位置（图2），采58区块盖层地温梯度为（3.3℃～4.1℃）/100m左右，盖层底板埋深取1200～1400m，经计算，推测采58区块盖层底板温度约为56℃～59℃。

图2 采58区块附近盖层平均地温梯度图

（2）基岩热储层温度预测：根据采58区块周边地热井测温资料：基岩段平均地温梯度取1.6℃/100m；经计算，采58区块地热井雾迷山组热储层温度为93℃～96℃。

由于地热流体经井筒向井口运移过程中，因受热水流动速度、流量大小、井壁阻力等诸多因素影响造成温度损耗，使得井口出水温度低于热储层内流体的温度，一般流量越小，损失越大。依据经验，天津地区雾迷山组地热井井口温度低于热储层温度约4℃～6℃，所以，预计设计对井出水温度为87℃～92℃。

4.2 水量预测

地热井的出水能力主要采用与同一构造单元、同一热储层开采井水量进行对比分析来确定。区块内雾迷山组埋深较深，基岩裂隙可能不够发育，可以通过酸化压裂措施提高水量，结合区块附近现有雾迷山组地热井的单井涌水量分析，预测采58区块地热井的单井涌水量为80～100m3/h。预测该区块雾迷山系热储地热流体为轻微腐蚀性（LI=2.9），无碳酸钙垢、硅酸垢及硫酸钙垢，水化学类型为Cl·SO4-Na型。

5 地热资源开发对策

资源的合理开发利用，是社会可持续发展的重要手段之一[4]。要对本区地热资源进行合理开发，必须控制年开采量，并进行回灌处理。根据本区具体情况，制定如下开发利用对策：

（1）根据本区热储层特征，采用同层对井采灌方式开发利用地热资源。地热采、灌对井的井底合理距离，主要取决于冷、热水的混和锋面自回灌井向开采井的运移时间和速度[5]。区块周边雾迷山组热储层有效厚度取64m，年总回灌量以100m3/h计算，冷热水混和锋面到达开采井的时间按50年计算，区块内雾迷山组对井之间的合理井底距离应大于656m。

（2）结合研究区构造条件、周边地热井的分布等因素，区块内采灌对井井位布置应遵循以下原则：①区块内拟新增的地热井与其周围现有地热井在开发利用时，应不相互干扰。靠近区块北部和西侧各有一眼雾迷山组地热开采井，新增开采井与其之间井底距离应大于地热井抽水影响半径的2倍；②从盖层平均地温梯度情况分析，区块西北侧热储条件稍好于东南侧，因此开采井应位于回灌井西北侧，且保证区块内对井之间、对井井底与周边其它同层地热井之间井距应大于合理井底距离656m；③区块位于白塘口西断裂与白塘口断裂所夹地块之中，基岩顶板埋深整体上北浅南深，但根据区块周边井的情况，中生界厚度存在很大差异，且有从区块北部向中南部明显增厚的趋势，雾迷山组热储层的埋深也相应的有变浅趋势，基于施工成本考虑，建议设计对井布置在区块的中南部区域。

6 结论

（1）研究区位于Ⅳ级构造单元白塘口凹陷的西缘，分布有蓟县系雾迷山组热储层，该层地热水水温高、水量大，满足供热需求，具有良好的开采前景。

（2）该区地热井雾迷山组热储层温度为93℃～96℃，单井涌水量为80～100m3/h。地热流体为轻微腐蚀性（LI=2.9），无碳酸钙垢、硅酸垢及硫酸钙垢，水化学类型为Cl·SO4-Na型。

（3）为保证资源合理开发利用，采用同层对井采灌方式开发，对井之间的合理井底距离应大于656m。进行地热水动态监测，保证地热资源的合理和可持续利用。

[1]马凤如,林黎,王颖萍,程万庆,赵苏民.天津地热资源现状与可持续性开发利用问题[J].地质调查与研究,2006（3）:222-228.

[2]王贵岭，张发旺，刘志明.国内外地热能开发利用现状及前景分析[J].地球学报，2000，21（2）：134-135.

[3]徐云鹏,李振杰.天津市塘沽区地热井钻井技术改进分析[J].西部探矿工程,2012（5）:82-86.

[4]郑克,等.中国地热资源开发与保护[M].北京：地质出版社，2007.

[5]刘杰,宋美钰,田光辉.天津地热资源开发利用现状及可持续开发利用建议[J].地质调查与研究,2012（1）:67-73.

P314

A

1004-5716(2015)11-0085-03

2014-11-18

2014-11-20

郭充（1989-），女（汉族），天津人，助理工程师，现从事地热钻井技术工作。