天津地热资源开发利用动态特征浅析汇总Word文件下载.docx
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terrestrialheatresources,dynamiccharacteristics,sustainableandreasonableadvice
1地热资源条件
天津地热资源属于断陷盆地型中低温地热资源,地热资源分布面积达8700km2
占全市总面积的77%,具有热储类型全、热储分布广、资源潜力大等特征。
垂向上赋存有两种热储类型:
即河流相碎屑沉积为主的新生界孔隙型热储(简称孔隙热储和下古生界、中元古界海相沉积为主的碳酸盐岩岩溶裂隙型热储(简称基岩热储,其中孔隙热储包括新近系明化镇组(Nm和馆陶组(Ng、古近系东营组(Ed热储层;
基岩热储包括下古生界奥陶系(O和寒武系(I、中元古界蓟县系雾迷山组(Jxw和长城系高于庄组(Chg热储层。
按盖层平均地温梯度大于315e/100m共圈定了十个地热异常区。
地热资源总储量估算约为8446117
@108
m3
可采储量为85141@108
相当于41145@108
t标准煤、29@108
t原油、3374091891@108
度电能,年可采量为8541@104
/a。
经储委认定的地热流体年可采量达716512@104
/a,其中新近系热储年可采量为398310@104
m3/a、基岩热储年可采量为318212@104
2开发利用规模
天津市地热资源开发利用最早可追溯至上世纪三十年代,二十世纪七十年代在著名地质学家李四光先生的倡导下,开始大范围的地热普查,到九十年代开始大规模的开发利用地热资源。
地热井数量逐年增加,至2007年共有地热井314眼(包括36眼回灌井,年开采总量为2584@104
/a,年回灌量为409@10
4
/a,地热资源当年整体回灌率约为1518%(见图
2008年9月第30卷第5期
地下水Sep1,2008
1。
天津市地热资源主要应用于供暖、生活热水、洗浴、理疗、工业用水、温室种植和养殖等领域(见图2,2007年供暖总面积约1000@104
m2
约占全市建筑供暖面积的10%,占全国地热采暖总面积的70%,成为名副其实的/地热第一城0。
3水位动态特征分析
新近系明化镇组和馆陶组及蓟县系雾迷山组是天津地区主要开采热储层,地热井数量众多,积累了丰富、连续和完整的动态监测资料,其水位动态特征不尽相同。
311孔隙热储水位动态特征分析31111新近系明化镇组热储层
明化镇组热储层是天津地区开发利用最早的热储层,集中开采区位于市区及附近地区,在塘沽区和武清区也有零星开采。
该热储层地热井大多开凿于2003年以前,由于该热层埋藏较浅,储层松散,大量开采可能会引发地面沉降等负面影响,加上水温较低,利用面受限,且回灌率低,近年来行政主管部门已严格控制了该热储层地热井的审批,基本不再新立项目。
开采量在2005年达到高峰为76819@104
但随着一些地热井的弃用、报废和资源整合,开采量逐年递减,2007年开采量减至40112@104
;
水位埋深和降幅表现为从市区及附近地区向外围地区逐渐减小的趋势,并在市区形成水位降落漏斗。
2007年市区静水位埋深为82m~93m,年降幅为111m~516m,而外围的武清区静水位埋深仅为5018m,年降幅为112m(见表1。
表1明化镇组热储层2001~2007年开采动态一览表
项目
2001200220032004200520062007开采井/回灌井(眼50687576818584/2开采量(@104m339311489146111671917768195241240112回灌量(@104m3
0000001110回灌率
000000217%静水位
埋深(m市区及附近68~80
70~8172~8374~8577~88
81~8982~93塘沽区5815601161146211681470187114武清区33173718401843431349165018水位年降幅(m
市区及附近113~213117~214113~211118~216115~310117~510111~516塘沽区118116113017613214016武清区
310
411
212
013
613
112
代表性井点HX-16井2001~2007年几乎一直在开采,只在2005年7月~10月短暂停采,瞬时开采量24m3
/h~42m3
/h,最大动水位埋深为91142m,从图3可以看出动水位埋深逐年缓慢下降。
31112新近系馆陶组热储层
馆陶组热储层是天津市开发利用的主要热储层之一,集中开采区位于武清区、大港区和塘沽区,2007年
地热井达107眼(包括6眼回灌井,开采量为76414@104
回灌量为117@104
回灌率均不理想。
近年来该热储层水位下降速率较大,在几个集中开采区形成了多个水位降落漏斗,其中塘沽区和大港区水位埋深较大,2007年最大水位埋深达90m左右,最大年降幅达8m左右(见表2。
表2馆陶组热储层2001~2007年开采动态一览表
2001200220032004200520062007开采井/回灌井(眼70737887/293/295/2101/6开采量(@104m3703647147481469514722147591876414回灌量(@104m3
0002128161218117回灌率
000013%112%117%012%静水位
埋深(m塘沽区657215761578~8080~8581~8683~90大港区61~6562~6763~6964~7071~757881~87武清区49~5353~6059~6265~70711372~7773~82水位年降幅(m
塘沽区671543~4152~45013~710
大港区5116~6115~4153~73~631768武清区
4~7
4~615
2~6
3~11
3~516
218~515
11~711
代表性井点HX-01井多年来主要承担生活、洗浴用水,开采量约为120m3
/d~200m3
/d,水位埋深由1992年的18m到2007年的91139m,平均降幅为
4189m/a,整体呈逐年下降趋势。
但从多年动态曲线看,不同阶段下降的幅度不同:
1993年以前区域上同层地热开采井较少,水位降幅较小为1113m/a;
1994~
29
1998年随着同层地热井增多,开采量增大,水位降幅增加到318m/a;
1999年以后虽然开采量并没有大幅增加,但水位呈加速下降之势为5133m/a,主要原因是该井靠近馆陶组热储层的缺失带、补给有限,并且受塘沽和大港集中开采区的影响较大(见图4。
312基岩热储水位动态特征分析
蓟县系雾迷山组热储层是天津地区地热资源开发强度最大的热储层,水温较高、水量较大且稳定,是天
津地区目前主要的开采层,集中开采区位于市区及附近。
2007年该热储层地热井有99眼(包括22眼回灌井,占天津市总井数的3115%,开采量为128512@104
占天津市总开采量的4917%。
由于开采量较大,水位埋深逐年加深,水位下降速率较快,尤其在靠近阻水断裂的地区,已形成较深的降落漏斗,漏斗中心的水位埋深达118m(见表3。
表3蓟县系雾迷山组热储层2001~2007年开采动态一览表
200120022003
2004
20052006
2007
开采井/回灌井(眼52/953/959/960/960/1170/1377/22开采量(@104m3886141200120088789119136113128512回灌量(@104m3
11814124109611816118162271528914回灌率1314%1013%8%1314%1313%1617%2215%市区及附近静水位埋深(m51~7454~8563~9170~9775~10282~10789~118市区及附近水位年降幅(m
3~15
1~13
2~15
2~13
3~12
1~9
2~
11
代表性井点HX-14井冬季采暖期开采量较大,单井瞬时开采量为80m3
/h~120m3
/h,降深在20m~30m之间;
采暖期过后停采期间水位恢复比较快,2004~2007年期间,平均水位年降幅为7174m/a,下降速率较快(见图5
。
4水质动态特征分析
从不同热储层地热井的水质分析可知:
天津地区所有地热流体阳离子均以Na+
为主,且rNa/rCl比值均大于1,具有典型的溶滤水的特征,各离子的百分比含量也显示出地热流体流经不同热储层所受到的地层岩性的影响,当矿化度增高时,松散的新近系热储层更易
富集Na+
而基岩热流体中则有更多的Ca2+
、Mg2+
来源。
而地热流体中阴离子的变化则显得较为复杂:
当矿化度较低时,新近系热流体以HCO3-
为主,基岩热流体以Cl-、HCO3-、SO42-为主;
当矿化度增高时,新近系和基岩地热流体均以为SO42-、Cl-为主。
从多年各热储层地热井水质分析结果对比分析,总体来说地热流体化学性质稳定,开采条件下变化不明显,虽然个别离子组分含量表现略微增大或减小的动态特点,但并没有影响热流体的化学特征。
新近系明化镇组和馆陶组地热流体,Ca2+
的变化均相对较大且与其它组份呈相反变化趋势,并与当年的水样温度呈负相关系,这可能是Ca2+
在不同温度下的溶解度不同造成的;
而其它成份如SiO2、矿化度、F-、HCO3-总体上变化趋势并不十分明显。
蓟县系雾迷山组地热流体,整体上Ca2+
、SO42-多年来呈下降趋势,而Na+
、SiO2呈上升趋势,Cl-最为稳定,但这种变化并不十分明显(见图中系列曲线图。
例如2004年至2006年,XQ-07井热流体中Ca2+
逐年降低、而SiO2和F-表现为逐年增大,Ca2+
与SiO2、F-呈相对的变化趋势,这些细微的变化均与当年取样时地热流体的温度不同有关;
Na+
、SO42-与矿化度有着大致相同的变化趋势,反映出Na+
、SO42-与矿化度呈正相关关系。
总的来说,地热流体的化学性质、离子组分在开采过程中,短期内的动态变化是较为微弱的,不会从根本上改变地热流体的原始化学性质。
5水温动态特征分析
根据天津市几眼具有代表性的开采井多年井口稳定流温动态观测数据分析:
各热储层地热井的井口稳定流温与成井时的流温相差无几,基本保持稳定不变,表明地热井的流体温度并没有因长期开采而出现明显的变化(见图6。
6结论及建议
由多年的动态监测资料分析得出:
各热储层地热流体的化学特征、离子组份多年稳定,并没有因人为扰动而发生明显变化;
地热井的井口稳定流温在短期内也没有显著变化;
而各热储层水位均呈逐年下降的趋势,尤其是蓟县系雾迷山组热储层年降幅最大已超过10m/a,部分地区已经形成降落漏斗,时常产生/吊泵0现象,给地热资源的开发利用带来了困难。
为了缓解水位下降速率,使地热资源达到可持续开发利用的目的,提出以下建议:
¹
限制集中开采区的开采量,以新技术、示范工程
为龙头,全面提高地热利用率。
目前,天津地区各热储层供暖平均利用率为32%~74%,总体利用率比较低,还有很大的利用空间。
º
加大地质勘查力度,积极寻找新的地热资源,加强对浅层地热能的开发利用。
作为一种新型的优质可再生能源,在我国今年开始施行的5可再生能源法6中,浅层地热能已被列为开发利用的优先发展领域。
天津地区浅层地热能非常丰富,初步估算储量达316@1019
J,若加以利用则可大大缓解已有地热资源的开采压
力。
»
加强回灌技术的研究和应用,不断提高回灌率。
2007年天津地区地热资源整体回灌率仅为1518%,地热回灌率比较低,其中新近系热储回灌是一个世界性的难题,还有很多问题尚未解决。
¼
要科学规划,合理开发布局,不断优化开采方案,
加强综合利用技术的研究。
参考文献
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2006,31-341
31
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