基于熱儲法的銀川盆地地?zé)豳Y源評價

摘要：銀川盆地地處寧夏回族自治區(qū)北部，地?zé)豳Y源類型屬沉積盆地型中低溫地?zé)豳Y源。熱儲層主要為新近系干河溝組、新近系彰恩堡組、古近系清水營組和基巖熱儲。本文通過地?zé)峋{(diào)查和地?zé)岬刭|(zhì)資料研究，按照基底構(gòu)造單元，選取合理計算參數(shù)，采用熱儲法對盆地地?zé)豳Y源進(jìn)行評價。結(jié)果表明銀川盆地地?zé)豳Y源量為2.7075×1017kJ;可利用地?zé)豳Y源量為8.9665×1016kJ;熱儲層50年地?zé)崴畠Υ媪繛?.6171×1011m3，地?zé)崴试S開發(fā)量為1.6798×1010m3。

關(guān)鍵詞：熱儲法;銀川盆地;地?zé)豳Y源

中圖分類號：X826 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-672X（2019）12-00-02

Abstract：The Yinchuan Basin is located in the northern part of the Ningxia Hui Autonomous Region.The geothermal resource type is a sedimentary basin type medium-low temperature geothermal resource.The thermal reservoirs are mainly the Neogene Ganhegou Formation，the Neogene Changenbao Formation， the Paleogene Qingshuiying Formation and the bedrock thermal reservoir.Through geothermal well investigation and geothermal geological data research，according to the basement structural unit， reasonable calculation parameters are selected， and the geothermal resources of the basin are evaluated by thermal storage method.The results show that the geothermal resource in Yinchuan Basin is 2.7075×1017kJ; the available geothermal resource is 8.9665×1016kJ;the 50-year geothermal water storage in thermal reservoir is 8.6171×1011m3，geothermal water is allowed. The development amount is 1.6798×1010m3.

Key words：Thermal storage method;Yinchuan Basin;Geothermal resources

隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，傳統(tǒng)的煤炭和石油等能源帶來的氣候變化問題和環(huán)境污染問題越來越受到人們的普遍關(guān)注。地?zé)豳Y源作為一種清潔的可再生能源，對于傳統(tǒng)能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型升級和解決日趨嚴(yán)重的全球環(huán)境問題具有重要意義。

地?zé)豳Y源量評價是推動地區(qū)地?zé)豳Y源合理開發(fā)利用的基礎(chǔ)。當(dāng)前地?zé)豳Y源評價方法眾多，主要有地表熱流量法、熱儲法、解析模型法、統(tǒng)計分析法和數(shù)值模型法等。其中，沉積盆地型地?zé)豳Y源一般主要采用熱儲法進(jìn)行評價。

銀川盆地是自治區(qū)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)的核心區(qū)，儲存著豐富的中低溫地?zé)豳Y源。但是，銀川盆地并沒有開展過系統(tǒng)的地?zé)豳Y源勘查工作，研究程度較低。王利等在2000年依據(jù)兩眼地?zé)峋Y料，對盆地地?zé)豳Y源進(jìn)行了估算[1]。余秋生等在2014年利用3眼地?zé)峋Y料，對盆地地?zé)豳Y源進(jìn)行了評價[2]。由于地?zé)峋Y料有限，2次地?zé)豳Y源評價精度均不高，不能滿足當(dāng)前地?zé)豳Y源開發(fā)利用的需要。本文依據(jù)銀川盆地現(xiàn)有14眼地?zé)峋Y料及最新重磁解譯盆地基底構(gòu)造成果資料，對研究區(qū)地?zé)豳Y源量進(jìn)行合理評價，為地?zé)豳Y源的合理開發(fā)利用及科學(xué)管理提供依據(jù)。

1 研究區(qū)地?zé)岬刭|(zhì)條件

1.1 地質(zhì)構(gòu)造

根據(jù)研究區(qū)地質(zhì)資料，研究區(qū)主要斷裂走向為NNE向，主要有賀蘭山斷裂、蘆花臺斷裂、銀川斷裂和黃河斷裂;次要斷裂走向為EW、NWW、NE、NW向，主要正義關(guān)斷裂、吳忠斷裂、青銅峽斷裂和牛首山斷裂。按照區(qū)域構(gòu)造分布特征及最新重力異常解譯成果，研究區(qū)劃分為西部斜坡帶、銀川凹陷帶、平羅凹陷帶、平羅南凸、掌政凸起帶、金貴凹陷帶、永寧凸起帶、東部斜坡帶、青銅峽凸起、靈武凹陷、靈武東斷階、扁擔(dān)溝凹陷等構(gòu)造單元。

1.2 地溫場特征

區(qū)域構(gòu)造控制著地溫場的分布，構(gòu)造的規(guī)模和活動性等因素影響著局部地溫場的變化[3-4]。根據(jù)地?zé)峋疁y溫研究資料，第四系底板地溫為32.3～48.13℃，新近系干河溝組底板40.8～65.97℃，新近系彰恩堡組底板42.48～87.10℃，古近系清水營組底板64.5～90.49℃，基巖熱儲60.21～92.80℃。根據(jù)第四系淺井測溫數(shù)據(jù)，在深度為30.52m溫度比較穩(wěn)定，溫度為14.81℃。因此，確定銀川盆地恒溫層深度為30.52m，恒溫層溫度14.81℃。

1.3 熱儲層特征

研究區(qū)熱儲層共分為4層，分別為新近系干河溝組、新近系彰恩堡組、古近系清水營組和奧陶—寒武基巖熱儲。

（1）新近系干河溝組，該熱儲層頂板埋深450～1690m，平均厚度為724.87m，平均砂厚比65.01%，平均孔隙度31.06%，富水性好，但井口出水溫度較低。

（2）新近系彰恩堡組，該熱儲層頂板埋深969.55～2110m，平均厚度為1143.24m，平均砂厚比41.39%，平均孔隙度29.02%，富水性好，出水溫度高，是研究區(qū)最主要的熱儲層。

（3）古近系清水營組，該熱儲層頂板埋深1068.95～3300m，平均厚度為252.82m，平均砂厚比19.81%，平均孔隙度23.10%，富水性差，是研究區(qū)輔助熱儲層。

（4）基巖熱儲，該熱儲層頂板埋深1455.3～3100m，平均砂厚比26.13%，平均孔隙度17.83%，富水性好，出水溫度高。

2 地?zé)豳Y源評價

2.1 計算原則和方法

本次評價以蓋層平均地溫梯度大于2.5℃/100m作為地?zé)崽锏姆秶Ｓ捎谂璧責(zé)醿勇裆钶^大，計算深度下界面定為3500m，分別對地?zé)崽锓秶?500m深度內(nèi)4個熱儲層進(jìn)行評價，評價內(nèi)容包括：地?zé)醿Υ媪?、地?zé)豳Y源可開采量、地?zé)崴畠Υ媪?、地?zé)崴砷_采量。

地?zé)醿Υ媪坎捎脽醿Ψㄔu價;地?zé)豳Y源可開采量采用回收率法進(jìn)行評價，回收率是可開采地?zé)豳Y源量與地?zé)豳Y源量的比值[5-6];地?zé)崴畠λ坎捎皿w積法評價;地?zé)崴砷_采量采用開采系數(shù)法評價。

2.2 主要參數(shù)選取

2.2.1 熱儲厚度

第三系熱儲厚度=計算單元內(nèi)平均地層厚度*砂厚比，基巖熱儲厚度=3500m以淺基巖的平均厚度*儲厚比。

2.2.2 熱儲溫度

熱儲溫度采用計算分區(qū)內(nèi)地?zé)峋衣陡鳠醿悠骄虚g深度的測井溫度。沒有地?zé)峋植嫉挠嬎銋^(qū)采用距離較近的地?zé)峋疁y井?dāng)?shù)據(jù)作為計算取熱儲層溫度。

2.2.3 巖石和水的密度及比熱

巖石和水的密度及比熱綜合采用DZ40—85《地?zé)豳Y源評價方法》中的參考經(jīng)驗值和《銀川盆地地?zé)豳Y源調(diào)查評價報告》中的實測數(shù)據(jù)，孔隙率采用各計算單元內(nèi)地?zé)峋畬崪y孔隙率的平均值。

2.3 地?zé)豳Y源量計算

（1）采用熱儲法計算地?zé)醿α?/p>

Qr=CAd（tr—t0），

式中：Qr—地?zé)豳Y源量（kJ）;A—為熱儲面積（km2）;d—為熱儲層厚度（m）tr—為熱儲溫度（℃）;t0—為基準(zhǔn)溫度（℃），C—為熱儲巖石和水的平均熱容量（kJ/m3.℃）。

C=pr-Cr（1-Φ）+pwCwΦ

式中：ρr，ρw—分別為熱儲巖石密度和水的密度（kg/m3）;Cr，Cw—分別為熱儲巖石比熱和水的比熱（kJ/kg·℃）;Φ—熱儲巖石孔隙率。

（2）采用回收率法計算地?zé)豳Y源可開采量

Qwh=RE·Qr

式中：Qwh—地?zé)豳Y源量（kJ）;RE—回收率。

（3）地?zé)崴畠Υ媪浚瑹醿拥臒崴叱袎盒?，儲存量由兩部分組成，一部分為熱儲層的容積儲存量，另一部分為彈性儲存量。

W儲=W容+W彈=AdΦ+A?H

式中：W儲—為地?zé)崴畠Υ媪浚╩3）;W容—地?zé)崴莘e儲存量（m3）;H—為從熱儲頂板算起的水頭高度（m）;μ—為地?zé)崴畯椥葬屗禂?shù)，無量綱。

（4）地?zé)崴砷_采量采用可采系數(shù)法

Qwk=Q儲·X

式中Qwk—為可采熱水流量（m3）;Q儲—地?zé)崃黧w總存儲量（m3）;X—為可開采系數(shù)。

2.4 計算結(jié)果

經(jīng)過計算，銀川盆地地?zé)豳Y源量為2.7075×1017（kJ）;地?zé)豳Y源可開采量為8.9665×1016（kJ）;地?zé)崴畠Υ媪繛?.6171×1011（m3）;地?zé)崴砷_采量1.6798×1010（m3）（見表1）。

3 結(jié)論

（1）銀川盆地主要有4個熱儲層，分別為新近系干河溝組、新近系彰恩堡組、古近系清水營組、基巖熱儲（奧陶系和寒武系）;

（2）銀川盆地地?zé)醿Υ媪繛?.7075×1017kJ，地?zé)豳Y源可開采量為8.9665×1016kJ;

（3）在開采50年的條件下，地?zé)崴畠Υ媪繛?.6171×1011m3;地?zé)崴砷_采量1.6798×1010m3。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2019-11-17

作者簡介：任光遠(yuǎn)（1985-），男，漢族，碩士研究生學(xué)歷，中級工程師，研究方向為水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)工程地質(zhì)。