天津市武清区地热资源分布特征与开发利用.doc

天津市武清区地热资源分布特征与开发利用刘现川(河北省煤田地质局第二地质队, 河北邢台054000)摘 要: 武清区分布有丰富的地下热水资源, 热储层具有双层结构, 成因类型为传导型, 热水矿化度低, 赋存深度大多在可及深度范围之内, 为热水资源的多重开发和利用提供了有利条件, 在供暖、医疗、饮用、养殖等方面都具有良 好的开发利用前景。关健词: 地热资源; 分布; 开发利用; 武清中图分类号: P968; P314.1文献标识码: A武清区位于天津市西北, 自上世纪 60 年代末,在李四光部长的直接领导下, 天津市开始了地热会 战工作, 勘探了包括武清热异常区在内的几个地热 田。伴随着地热田的勘探开发工作, 发现武清区地下 蕴藏着丰富的地热水资源, 主要是第三系地热水资 源和基岩地热水资源, 目前开发的主要是第三系中、 低温地热水资源。通过地质勘探和水文地质资料的 获取, 目前对该区地热水资源赋存的地质情况有了 较明晰的认识。图 1 武清城区新第三系馆陶组底砾岩底界埋深等值线图Figur e 1 Wuqing County ur ban ar ea Neogene System Guantao For mation basal conglomer ate floor depth contour 一级凸起带, 被较新的不同时代的岩层所掩盖。从水 文地质条件看, 两组含水岩系有着统一的地下水补 给区, 在许多地段, 彼此间可能存在有不同程度的水 力联系, 但由于各层系不同的地质演化历史以及水 文地质环境的变迁, 各层系地下水在形成特征上迥 然不同, 在化学成份及同位素组成上留下痕迹, 两组 含水岩系虽都具有承压的特征, 但彼此处在各自独立的并非全区统一的复杂的水动力系统之中。1地质概况天津市武清区的地质构造位置处于华北断拗、冀中坳陷的武清、霸县断凹之中, 其内广泛沉积了巨厚的新生界地层。区内构造简单, 距其较近的区域性 断裂有潘庄大城断裂、沧州大断裂等, 走向均呈北 北东向。本地区现有地热井所揭露的地层主要有第四 系、上第三系和下第三系。其中上第三系馆陶组为主 要开采目的层。上第三系分布遍及全区, 与下覆地层 不整合, 为一套以巨厚河流相为主的砂岩与泥岩互 层堆积。在垂直向上, 具下粗上细的正旋回特征, 厚 度为 1 2002 000m。馆陶组底部为砂砾岩层, 底界埋 深在 l 8002 800m(图 1)。古生代基岩热储层埋深在 3 5005 000m,盖层平均地温梯度3.5/l00m。该层地热水水温较高,达 74, 单井出水量比第三系热储层大, 但由于埋 藏较深, 施工难度大, 目前尚未开采。新生界上第三系馆陶组热储层顶板埋深在 1 4502 450m, 热储层 厚度一般为 260450m, 砂岩层占地层比值大, 最高可达 60%。砂岩层叠加厚度大多为 100200m, 单层 厚度由几米至十几米, 最厚达 30.4m, 砂岩层为砂砾岩, 含砾砂岩, 中、细砂岩及粉砂岩, 以中细砂岩为主, 馆陶组平均孔隙度为 26%, 为一套孔隙度大、透 水性好、富水程度高的重要富水层段。据武清区已有地热井水质化验结果分析, 地热水中矿化度含量低, 一般含量在 835mg /L 左右, 按 矿化度分类属淡水, 并且地热水中含有多种达到医 疗价值浓度的成份, 如氟含量为 7.00mg /L、偏硅酸 含量为 67.74mg /L, 这两种成份已达到了命名矿水地热资源分布特征经勘查资料证实, 武清区属于以传导为主的大 地热流作用机制下形成的以中、低温热水为主的地 热资源区。其地热资源分布特征为双层热储, 上层为 新生界上第三系碎屑岩孔隙型热储层, 主要分布于 杨村和王庆坨地热异常区, 面积约 130km2, 地温梯 度最大为 5/l00m; 下层为古生代基岩裂隙型非异 常热储层, 分布在拗陷间的隆起带及拗陷内部的次2作者简介: 刘现川( 1985) ,男, 水文与水资源工程。责任编辑: 葛晓云中 国 煤田 地 质第 18 卷24浓 度 。 该 区地 热 井 单 井 出 水 量 大 , 一般在 100统, 弃水温度按 30计算, 可使供暖面积增加至94 560m2。从经济效益进行分析, 按天津市地热井平 均 采 暖 费 用 15 元 /m2 计 算 , 每 年 仅 供 暖 可 收 入1 418 400 元。每年供暖期按 4 个月计, 供暖水温与 弃 水 水 温 分 别 按 70和 30计 , 水 量 按 120m3 /h 计, 这样每一供暖期可以用地下热水中累计利用热 量约 1.36l 0l0kcal, 约合标准煤 2 095t, 煤炭价格按 市场价格 550 元 /t 计算, 每年可节约用于供暖的燃 烧煤炭资金 1 152 177 元。地热供暖工作的展开, 不仅减少了大量有害物 质的排放, 而且还能取得明显的经济效益。地热供 暖与传统供暖相比, 有很多优点。首先, 地热供暖是 恒温供暖, 而传统供暖方式很难做到, 更为重要的 是, 地热是一种洁净的可再生能源, 其对自然环境, 尤其对生态环境的改善有着重要的意义。3. 2 洗浴与医疗保健根据现行医疗热矿水水质标准, 该区地热水 中有多种成份如氟、偏硅酸、偏硼酸等达到了有医 疗价值的浓度。据已有资料, 长期利用此类热矿水120m3 /h,出水 水 温 70, 属高温 热水。3开发利用评价该 区 现 开 发 地 热 水 资 源 属 高 温 热 水 , 主 要 用 于 取 暖 , 非 取 暖 期 还 可 用 于 洗 浴 、养 殖 、饮 用 和 种 植 , 目 前 采 储 比 为 l: 50 左 右 , 有 开 发 利 用 的 良 好 前景。3. 1 供 热 采 暖该 区 地 热 水 水 质 优 良 , 无 须 任 何 处 理 即 可 进 入 供 暖 装 置 , 地 热 水 水 温 高 、水 量 大 , 适 于 直 接 供 热 取 暖 , 其 尾 水 还 可 采 用 地 板 辐 射 工 艺 取 暖 。 经 计 算 采 用 这 种 方 式 直 接 供 暖 面 积 可 达洗浴和浴疗, 对关节类、消化系统疾病、心血管病、神经系统疾病、皮肤病等均有极好的预防和治疗作用。3. 3 饮用评价据该区地热井与饮用井取样化验测试对比分 析, 在地热井中除氟、铁含量超出现行的饮用水水 质标准外, 其它成份含量都可以满足生活饮用水水 质标准(表 1)。天津市武清区淡水资源匮乏, 如果将 地热水加以除氟、除铁处理, 即可直接供生活饮用, 替代大量的生活饮用淡水资源。3. 4养殖与种植采暖利用后的尾水, 温度在 30左右, 可用于地热养殖和种植。热水养殖可以大大缩短多种水生物的孵化期和生长周期, 据现行养殖与农田灌溉水 质标准分析, 该区地下热水中多种成份均达到规范 要求, 如挥发酚类、氟化物、氯化物、砷、铬等均满足 养殖水质标准; 铜、锌、氰化物、砷、汞、铬、铅达到农 田灌溉一类标准, 利用该尾水开展花卉、蔬菜等种 植, 有良好的开发利用前景。武清区地热资源, 特别是第三系馆陶组热储, 具有多重开发利用价值, 特别是采用梯级利用系 统, 势必会取得更好的经济效益。参考文献:1 陈墨香.华北地热M.北京: 科学出版社, 1988.2 刘现川.武清区小王庄地热井成井报告R.邢台: 河北省煤田地质70 920m2,若增 加 地 板 辐射 供 暖 系(英文下转第 30 页)局第二地质队.表 1 地热水与饮用水水质对比分析表Table 1 Contr astive analysis of geother mal water quality and dr inking water quality感官性状一般化学指标 /mgL- 1挥发毒理学指标 /mgL- 1阴离子合 成洗 涤剂总 硬 度(以碳酸 钙计)硫酸 盐氯化 物溶解性总 固体氟化 物氰化 物肉眼可见物酚类(以苯 酚计)铬(六价)色度浑浊度臭和味pH铁锰铜锌砷 硒 汞镉铅银目活 色度不用 超15, 水 并 不 得 标 呈 现 其不超过3, 特殊 情况不超 5不得有异臭,异味不得含有6.58.54500.30.11.01.00.0020.325025010001.00.050.050.010.0010.010.050.050.05准它异色20热17.5无无8.459.520.4530.0160.0200.0100.0015839.3270.0010.02 0.0003 0.0001 0.0050.0040.0010.001水用井172无无8.2070.450.0015839.8 1.20.0010.020.004中 国 煤田 地 质第 18 卷30果为 133kPa。运用本场地第层黄土状粉土的压缩模量、天然孔隙比、天然含水量三个试验指标代入回 归方程进行检验( 表 4) 。从上表可知, 第层黄土状粉土的承载力值为128.2kPa, 与载荷试验 133kPa 基本相符, 故该三元 一次方程具有实际意义。参考文献:1 工程地质手册编写组.工程地质手册( 第三版) M.北京: 中国建筑 工业出版社,1992.2 GB 50021- 2001, 岩土工程勘察规范S.3 GB 50007- 2002, 建筑地基基础设计规范S. 4 GB 50011- 2001, 建筑抗震设计规范S.Foundation Gr ound Bear ing Capacity Empir ical For mula Selection in Fengfeng Mining Ar eaLi Wenbin, Zhao Fusheng(Hydrogeological Exploration Team, Hebei Bureau of Coal geological Exploration, Handan, Hebei 056201)Abstr act: Based on systematic working up of former geotechnical engineering investigation reports, by the use of physicalmechanic indices and loading test results of the No. layer of loess- like silt in the area, gotten out an empirical formula for the No. layer bearing capacity through ternary simple equation calculation. The formula has certain guiding significance to the construction planning in the area.Keywor ds: loading testP bearing capacityP loess- like siltP No. layerP Fengfeng mining area!(上接第 11 页)1 号煤层的视电阻率较高, 形如剑锋; 5 号煤层因质软, 呈粉末状, 故视电阻率呈低阻 ( 图 2) 。体问题, 具体分析, 得出符合各井田实际的对比方法。结束语多手段进行煤层对比是本煤田煤岩层对比的普 遍方法, 但每一种方法针对每一个井田又有其各自 不同的优缺点, 因此必须结合各井田的不同情况, 具参考文献:1 河北省张家口地区地质队.河北省尚义煤矿区红土梁井田扩大延 伸勘探报告R.张家口: 河北省张家口地区地质队, 1984.2 中国地质大学区调研究所.土木路幅、乌良台幅区域地质调查报 告( 1:5 万) R.北京: 中国地质大学区调研究所.1994.5Shangyi Coalfield CoalLiu Yumin,and Str ata Cor r elationZhou Jiang(No.4 Exploration Team, Hebei Bureau of Coal Geological Exploration, Xuanhua, Hebei 075100)Abstr act: By the use of lithologic cyclicity, marker beds and coal seam and strata combination features, correlated coal seamsand strata in Shangyi coalfield. It has practical significance in geological exploration and coalmine production in the coalfield. Keywor ds: coal and strata correlationP depositional cycleP Shangyi coalfield!(上接第 24 页)Geother mal Resour ces Distr ibution Featur es in Wuqing Distr ict, Tianjin Municipalityand Exploitation, Utilization AssessmentLiu Xianchuan(No.2 E