溫泉鉆井物探地質(zhì)分析
地?zé)豳Y源是可再生能源資源,但同時(shí)又是有限的資源,其補(bǔ)給的過(guò)程是ji其緩慢的。隨著地?zé)崾袌?chǎng)不斷拓寬,開(kāi)發(fā)效益日趨顯著,大量開(kāi)采地?zé)崴瑢?shí)際開(kāi)采水量已大大超過(guò)地?zé)崽锟晒╅_(kāi)采的zui大生產(chǎn)容量,引起水位逐年下降,有的地方已出現(xiàn)資源枯竭,嚴(yán)重影響到可持續(xù)開(kāi)發(fā)。因此地?zé)豳Y源的可持續(xù)發(fā)展是很要必要要的,這不僅僅會(huì)對(duì)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到促進(jìn)作用而且還會(huì)對(duì)人們的生活水平起到巨大的提高。干熱巖(HDR),也稱(chēng)增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)(EGS),或稱(chēng)工程型地?zé)嵯到y(tǒng),一般是指溫度大于200℃、埋深達(dá)數(shù)千米、內(nèi)部不存在或僅有少量地下流體(液體)的高溫巖體。這種巖體的成分變化很大, 絕大部分為中生代以來(lái)的中酸性侵入巖為主, 但也可以是中新生代的變質(zhì)巖,甚至是厚度巨大的塊狀沉積巖。
干熱巖主要用來(lái)提取其內(nèi)部的熱量,因此其重要的工業(yè)指標(biāo)是巖體內(nèi)部的溫度。開(kāi)發(fā)干熱巖資源的原理是從地表往干熱巖中打一眼井(注入井),封閉井眼后向井中高壓注入溫度較低的水,產(chǎn)生非常高的壓力。在巖體致密無(wú)裂隙的情況下, 高壓水會(huì)使巖體沿大致垂直于zui小地應(yīng)力的方向產(chǎn)生許多裂縫。若巖體中本來(lái)就有少量天然節(jié)理,這些高壓水使之?dāng)U展成更大的裂縫。當(dāng)然,這些裂縫的方向要受地應(yīng)力系統(tǒng)的影響。隨著低溫水的不斷注入, 裂縫不斷增加、擴(kuò)大,并相互連通,zui終形成一個(gè)面狀的人工干熱巖熱儲(chǔ)構(gòu)造。在距注入井合理的位置處鉆幾口井并貫通人工熱儲(chǔ)構(gòu)造,這些井用來(lái)回收高溫水、汽,稱(chēng)之為生產(chǎn)井。注入的水沿著裂隙運(yùn)動(dòng)并與周邊的巖石發(fā)生熱交換, 可產(chǎn)生溫度高達(dá)200-300℃的高溫高壓水或水汽混合物。從貫通人工熱儲(chǔ)構(gòu)造的生產(chǎn)井中提取高溫蒸汽, 用于地?zé)岚l(fā)電和綜合利用。利用之后的溫水再通過(guò)注入井回灌到干熱巖中,從而達(dá)到循環(huán)利用的目的。地?zé)嵯到y(tǒng)根據(jù)成因分析,可分為:中低溫傳導(dǎo)型地?zé)嵯到y(tǒng);中低溫對(duì)流型地?zé)嵯到y(tǒng);高溫對(duì)流型地?zé)嵯到y(tǒng);高溫傳導(dǎo)型地?zé)嵯到y(tǒng)等四種類(lèi)型。在自然界,單一類(lèi)型少見(jiàn),往往是復(fù)合型的。這是一類(lèi)主要埋藏在大中型沉積盆地之中(如渤海灣、松遼、蘇北、四川、鄂爾多斯等盆地)的地?zé)豳Y源,能源潛力巨大。陳墨香(1988)基于渤海灣盆地地?zé)嵫芯?,確定了中低溫傳導(dǎo)型地?zé)嵯到y(tǒng)。據(jù)估算,我國(guó)10個(gè)主要沉積盆地的可采資源量可達(dá)到18.54×108t標(biāo)準(zhǔn)煤的量級(jí)。目前北京、天津、西安等大中城市及廣大農(nóng)村開(kāi)發(fā)利用的主要就是這類(lèi)地?zé)豳Y源。
基于我們近年來(lái)對(duì)于雄縣地?zé)崽锏脑敿?xì)研究,我們注意到這類(lèi)傳導(dǎo)型地?zé)嵯到y(tǒng)也可能有局部的對(duì)流,因而也會(huì)有傳導(dǎo)—對(duì)流這樣的地?zé)嵯到y(tǒng)。
雄縣位于牛駝鎮(zhèn)地?zé)嵯到y(tǒng)的西南部,在渤海灣盆地的北部,全區(qū)524km2皆賦存地?zé)豳Y源,地?zé)衢_(kāi)發(fā)主要是新近系砂巖孔隙熱儲(chǔ)和基巖巖溶裂隙熱儲(chǔ),其中薊縣系霧迷山組熱儲(chǔ)分布范圍廣,厚度大,巖溶裂隙發(fā)育,滲透性好,是整個(gè)地?zé)崽飠ui重要的熱儲(chǔ)。
溫泉鉆井物探地質(zhì)分析熱源與水源
雄縣地?zé)嵯到y(tǒng)位于渤海灣盆地中,熱源由兩部分構(gòu)成,即地殼放射性元素產(chǎn)生的熱量和來(lái)自上地幔的熱。由于地處裂谷盆地核心部位,地殼較薄,因而地幔熱源比例較高,是我國(guó)東部熱盆中典型的中低溫傳導(dǎo)型地?zé)嵯到y(tǒng)。地?zé)崴饕墙邮艽髿饨邓a(bǔ)給,由于遠(yuǎn)離補(bǔ)給區(qū),補(bǔ)給速度比較慢。
熱儲(chǔ)層
雄縣地?zé)嵯到y(tǒng)的淺層熱儲(chǔ)為新近系砂巖熱儲(chǔ),深層熱儲(chǔ)為薊縣系霧迷山組白云巖熱儲(chǔ)。新近系砂巖熱儲(chǔ)與薊縣系霧迷山組熱儲(chǔ)中間被新近系下部和古近系致密泥巖隔開(kāi),形成兩個(gè)水力差而互相獨(dú)立的熱儲(chǔ)。薊縣系熱儲(chǔ)埋藏深度在950~1050m,是雄縣地?zé)衢_(kāi)發(fā)利用的主要熱儲(chǔ)層。
導(dǎo)水通道
雄縣地?zé)嵯到y(tǒng)基巖中的斷裂和次生裂隙構(gòu)成了地?zé)崴闹饕獙?dǎo)水通道。牛東斷裂面與古近系接觸,造成基巖水流受阻。斷裂的上部由多條斷層構(gòu)成,在較深部位合成一條,力學(xué)性質(zhì)是張性的,作為導(dǎo)水通道,使深部側(cè)向徑流在斷層坡面受阻后沿這些通道上涌補(bǔ)給凸起頂部裂隙帶,使其具有較高的溫度和較豐富的水量。