平凉市崆峒区大寨乡柳沟村地热水矿产资源开发利用方案

平凉市崆峒区大寨乡柳沟村地热水矿产资源开发利用方案提交单位：陕西旺道矿业权资产评估有限公司编制单位：甘肃水工环地质工程技术咨询有限公司二〇二一年五月平凉市崆峒区大寨乡柳沟村地热水矿产资源开发利用方案申报单位：陕西旺道矿业权资产评估有限公司编制单位：甘肃水工环地质工程技术咨询服务有限公司项目负责：何琼方案编写：王红伟总工程师：王东伟周继扬林莉胡永祥法人：康红霞编制时间：二○二一年五月1概述 11.1矿区位置与交通 21.2矿区范围 21.3自然地理与经济概况 41.4矿区地下热水开发利用现状 101.5编制依据和原则 112市场需求现状和预测 132.1国内外市场供应现状 132.2省内地热市场供应现状 142.3供求预测 153矿产资源概况 173.1区域地质概况 173.2地热田地热地质条件 333.3地热流体储量与质量 513.4地热流体质量评价 583.5矿床地质勘查工作与评述 614主要建设方案的确定 654.1建设规模 654.2产品方案 654.3厂址方案 654.4开采储量和矿井服务年限 665资源利用 675.1建设条件 675.2方案设计 675.3地热水开发利用工艺 675.4地热水处理 685.5尾水排放 696环境保护、节能与安全 706.1地热水的开发利用对环境的影响及治理 706.2节能与安全 717投资估算及经济效益评价 727.1投资估算 727.2技术经济评价 738开发利用方案简要结论 808.1主要建设方案 808.2经济效益评价 818.3开发利用前景 81沟村地热井开发利用供水站房管线平面热井开发利用供水站房电力平面图见书1品位等具有重要意义。旅游局委托甘肃水文地质工程地质勘察院对平凉市崆峒区大寨乡柳编制完成了《平凉市崆峒区大寨乡柳沟村地热资源普查(预可行性勘查)报告》。为科学开发这一宝贵的地下热水资源，促进资源节约集市崆峒区人民政府关于出让大寨乡柳沟村地热资源采矿权的请示》 务是：21.1矿区位置与交通~35°24′。乡村道路四通八达，且省道203从矿区南部通过，交通条件十分便利(图1-1)。1.2矿区范围书，热井允许开采量分别按照计算得到的允许开采量115、109、148、3R估算地热井开采对热储含水层的影响半径,视其为单井开采权益保护R==式中：Q—地热井产量(m3/d)；H—热储层厚度(m)；R—地热井开采100年排出热量对热储的影响半径(m)。m拐点坐标一览表(直角坐标)CGS坐标系XY41.3自然地理与经济概况5温为-2.0~5.0℃，日最低气温达-24.3℃(1975.12.13)。年平均相对湿为71.2~77.9%，而在1~4月份相对湿度只有在53.8~57.1%。据平凉市气象站1950~2017年观测资料，市区多年平均降水量7~9月份，约占全年的57.4%，并且多以暴雨形式出现。11~12月通过分析平凉市多年降水系列(1950~2017年)资料，确定调其中前15-20年降水量年际变化相对平稳，后10~15年降水量年际变化幅度较大。通过利用经验频率与理论频率公式计算，以保证率6图1-3平凉市崆峒区主要气象要素逐月分配过程图(据崆峒区气象站)7断1.05m3/s左右(表1-2)。沟谷丰水期流量(m3/s)枯水期流量(m3/s)0甘沟00.06.0388相对高差278m。普查区地貌根据成因和形态特征主要为侵蚀低山地。土披覆，山体走向南西，海拔1500~1721m，相对高差200~300m，谷坡坡度9河谷底宽度30~60m，平均坡降90~136‰，柳沟河两侧坡体冲沟密呈“V”字型，溯塬和下蚀作用强烈，切割深度100~150m。植被不住人口比重(常住人口城镇化率)为65%，比上年末提高1.31个百属半干旱、半湿润季风型大陆性气候。境内矿藏有煤、铁、铜、1.4矿区地下热水开发利用现状平凉市崆峒区大寨乡柳沟村地热水(井)为拟建矿山，现状未进1.5编制依据和原则1.《矿产资源开发利用方案编制内容要求》国土资源部，19993．《平凉市崆峒区大寨乡柳沟村地热资源普查(预可行性勘查)5建绿色能源体系的重要内容。4.要坚持开发中保护和保护中开发并举，统一管理，合理布署，提高人民生活质量的地热开发方式。现状和预测2.1国内外市场供应现状造地热电站。吨标准煤(回灌情景下)，其中中低温水热型地热能资源占比达95%1.地热供暖：1990年全国水热型地热能供暖面积仅为190万g了地热利用价值，创造出较高的经济效益。能发电技术的国家。1991年，西藏羊八井地热能电站装机容量达2.2省内地热市场供应现状虽然我省的地热开发目前仍然停留在温泉度假和洗浴为主的阶规模地热供暖等循环利用的产业链。但在当前国家碳达峰、广度和深度将会迅速增加，并随着地热资源需求量的增加，2.3供求预测因此，开展地热资源勘查及开发利用符合政策导向，符合“十四五”3.1区域地质概况层岩性1.奥陶系(O)区内奥陶系地层分布有中奥陶统平凉组(O2p)、三道沟组(O2s)与下奥陶统水泉岭组(O1s)，缺失上统。(1)下统水泉岭组(O1s)：岩性为灰、灰黑色中厚层状细晶白(2)中统三道沟组(O2s)：岩性为灰色、浅灰色、浅黄灰色厚(3)中统平凉组(O2p)：为浅海相沉积，上部为深灰色钙质页2.二叠系(P)(1)下统山西组(P1s)：为灰、灰黑色砂质页岩、页岩、石英(2)下统下石盒子组(P1x)：为灰黄色、灰色砂质泥岩和泥质(3)上统上石盒子组(P2s)：上部为紫色、蓝灰色、灰绿色泥(4)上统石千峰组(P2sh)：分为两个亚组，下亚组(P2sh1)岩3.三叠系(T)4.白垩系(K)(2)和尚铺组(K1h)：为紫红色、灰黄色砂质泥岩、粉砂岩夹5.新近系(N)6.第四系(Q)洪积成因的碎石层以及披覆度10~15m。Ⅱ级阶地厚10~50m。山梁顶部一带有少量马兰黄土覆质构造冲断带，位于贺兰山-六盘山褶皱带以东，天环坳陷(向斜)以西，其间为东西向平移断裂所分割。本次普查区位于南部逆冲体系(图席，自北而南可分为马家滩-惠安堡、沙井子-平查区及周边由宁夏六盘山东麓大断裂(F1)、三关口-沙南-马峡断裂 (F2)、古城-安国断裂(F3)、平凉-龙门断裂(F4)等4条NNW向其中太统山北断层(F9)与黑安沟-峡门断层(F11)之间发育有峡门向斜，(1)六盘山东麓大断裂(F1)活动状态。(2)三关口－沙南－马峡断裂(F2)(3)古城－安国断裂(F3)(4)平凉－龙门断裂(F4)保安群盆地的分界线。(5)沙井子－平凉断裂(F5)为区域性深大断裂惠安堡－沙井子断裂的南段(习称甜水堡－车道断裂)。惠安堡－沙井子断裂北起宁夏境内的惠安堡以北，向南经六盘山群，垂直断距1500~3000m，向南断距逐渐变小而消失。(6)固关－虢镇断裂(F6)(7)太统山南断层(F8)：南起阴凉坡西，经太统山南侧，向北(8)太统山北断层(F9)：南起阴凉坡东，经太统山北侧山前，破碎带，水的富集区。(9)石灰沟－南坡断层(F10)：南起石灰沟，经峡门张寺沟向为奥陶系灰岩和白垩系砾岩，下盘为白垩系泥岩。(10)黑安沟－峡门断层(F11)：南起黑安沟，经峡门向北西延斜(11)大庙沟－水桥沟断层(F12)：为一压扭性断层，属F4断(12)三里塬－榆树庄断层(F13)：西自甘沟，经三里塬至大岔(13)八里桥－杜家沟隐伏断层(F14)：沿平凉泾河北岸塬侧展的南部边界。3.褶皱构造(1)太统山背斜(A1)：沿太统山走向展布，轴向330º~340º，A水岭方向展陶系组成，两翼分别由二叠、三叠系组成。北东翼陡，岩层倾角约65º，由白垩系三桥组砾岩呈不整合覆于灰岩之上，南西翼地层较平缓，倾角23º~35º。17º；东翼较陡，倾角33º。(4)文家山背斜(A4)：位于景福山东侧，轴部由震旦系组成，两翼为寒武系、奥陶系，但东翼陷落，被中生界掩覆，褶皱走向约A垩系和尚铺4.新构造运动与地震3区域水文地质条件下水类型及其赋存条件裂隙水和岩溶水三大类。(1)第四系松散岩类孔隙水该类水呈带状集中分布在普查区柳沟河碎石层及普查区以北的水层厚度一般5~8m，水位埋深3~13m，局部地段受开采影响，含渗透系数15~30m/d；富水性取决于含水层厚度，单井涌水量200~泾河及其河(沟)谷潜水的补给主要有地表水侧向入渗、地下径(2)碎屑岩类裂隙孔隙水0.5L/s，动态变化比较大，分布也不均匀。潜水的水化学类型为平凉-铜城断裂以西，含水层为下白垩系六盘山群三桥组砾岩与和尚200m。承压水头在平凉市区泾河河谷高出地面约20m，地下水自西向东径流，水力坡度约为5‰，单井涌水量100~1000m3/d。该类承流量1500~2400m3/d，成井放水试验时，自流量高达6000m3/d；而件下钻孔涌水量小，(3)基岩裂隙水及岩溶水麓，三道沟组以厚层-巨厚层灰岩为主，岩溶裂隙较发育，富水性较崆峒区大寨乡柳沟村地热资源普查区及周边岩溶水水文地质图如图2.地下水补径排条件(1)第四系河谷潜水(2)新近系碎屑岩类孔隙裂隙水(3)白垩系碎屑岩类孔隙裂隙水(4)奥陶系岩溶及基岩裂隙水自北向南，3.地下水动态特征(1)第四系河谷潜水(2)白垩系碎屑岩类孔隙裂隙水(3)奥陶系岩溶裂隙水由于工作区南部的太统山区及大岔河河谷区均有岩溶水水源地节略有变化，但水位变动时间相对于降水年内分布存在1~2个月的4.地下水化学特征(1)第四系河谷潜水崆峒区所处的泾河河谷区，第四系地下水化学类型一般为(2)白垩系碎屑岩类孔隙裂隙水该类水水质在平凉等地较好，水化学类型为HCO3-SO4-Na-Mg型，矿化度多在0.3~0.7g//L。(3)奥陶系岩溶及基岩裂隙水3.2地热田地热地质条件1区域地热地质条件寨乡柳沟村地热资源普查区根据热储类型、勘查类型属于受构造控制的带状热储(Ⅱ-2)。普查区在《中国大陆地区大地热流分布图(2016年版)》中的位置如图3-5所示，大地热流mWm，相对偏低。普查普查区图3-5中国大陆地区大地热流分布图(2016年)22.4~23.0mW/m2，其比值为59.1~59.3%、40.9~40.7%。对比华北编号3.大地热流等值线及场值4.断层及编号段由负向构造向正向构造集中。处于西缘冲断带的彭阳~平凉~华亭2.区域地层对地热异常区的影响山庄地热勘探孔(TC2)。1997年甘肃煤田地质局一四六队受平凉市自来水公司委托，在 组页岩层约70m，分析可能在2200~2700深度才可能揭露三道沟组目的层。据测井井温资料，孔底温度48℃，全孔平均地温梯度/100m。成山庄施工的地热井，钻探进尺2568.0m，地热勘探孔测温在地下270~1000m平均地温梯度1.2℃/100m，1000m以下地温梯度度地温可接近70℃。在盖层与热储中间赋存有奥陶系平凉组页岩，温平均梯度1.2~1.5℃/100m，而在平凉组以下，奥陶系三道沟组的2普查区地热地质条件物理特征(1)AMT断面图解释电阻率为180~300Ω·m，厚度在970m，是三叠系厚层细砂岩、砂砾45#点在深部2500~2700m深度为奥陶系破碎带位置。浅视电阻率值整体较低,视电阻率等值线整体呈纵向变化，结合地质电阻率为180~300Ω·m，厚度在970m，是三叠系厚层细砂岩、砂砾应，呈“V”电性特征，推测断裂构造发育，分析为含水破碎带,35#~45#点在深部2500~2700m深度为奥陶系破碎带位置，在为本区主要区域。浅视电阻率值整体较低,视电阻率等值线整体呈纵向变化，结合地质率为180~300Ω·m，厚度在970m，是三叠系厚层细砂岩、砂砾44#点在深部2500~2700m深度为奥陶系破碎带位置；46#~47#点在深部3000~3200m深度为奥陶系破碎带位置，在为本区主要研究0浅视电阻率值整体较低,视电阻率等值线整体呈纵向变化，结合地质电阻率为180~300Ω·m，厚度在970m，是三叠系厚层细砂岩、砂砾1浅视电阻率值整体较低,视电阻率等值线整体呈纵向变化，结合地质率为180~300Ω·m，厚度在970m，是三叠系厚层细砂岩、砂砾2灰岩、白云质灰岩，夹硅质灰岩及泥灰岩综合反映。其中15#~20#点在深部2500~2700m深度为奥陶系破碎带位置。浅视电阻率值整体较低,视电阻率等值线整体呈纵向变化，结合地质3mm砾灰岩、白云质灰岩，夹硅质灰岩及泥灰岩综合反映。其中9#~15#点在深部2500~2700m深度为奥陶系破碎带位置。(2)激电中梯法A油库山区域a000m深度视电阻率等值线平面图通过中梯1000m深度视电阻率等值线平面图可以看出测区西南b.油库山附近激电中梯2000m深度视电阻率等值线平面图通过中梯2000m深度视电阻率等值线平面图可以看出测区东北40m深度视电阻率等值线平面图B附近am度视电阻率等值线平面图通过中梯1000m深度视电阻率等值线平面图可以看出测区整体通过中梯2000m深度视电阻率等值线平面图可以看出测区西部50m深度视电阻率等值线平面图0m深度视电阻率等值线平面图60m深度视电阻率等值线平面图(3)地质、物探综合解释区热矿泉成因的主导因素。A.深度0~200m：主要第四系及白垩系；B.深度200~2000m：主要为三叠系、二叠系；C.深度2000m~2700m：主要为奥陶系及深部老地层。件导的岩石埋7件沟—水桥沟断裂(F12)上盘部位深部构造形成破碎带，由于F12具补径排条件空间分布上又是不均匀的。据地面物探和钻孔探测井资料反映，在8d2.5~3.0℃/100m，属正常增温。2.普查区地热地质模型(1)热储9热储层温度介于55~65℃左右，属于低温地热资源中的温热水。同时，根据热储钻探深度与实测地层温度换算，热储地温梯度2.5~3.0℃/100m。与上覆盖层地层的1.3~1.5℃/100m左右相比明显较低综合物探及地热钻探成果，热储顶界标高：-660m，底界标高：(2)盖层根据区内地层岩性的分布情况，奥陶系三道沟组(O2s)热储之三叠系(T)砂质泥岩及粉砂质泥岩等地层为盖层。由于区内盖层热(3)热源本次平凉市崆峒区大寨乡柳沟村地热资源普查(预可行性勘查)深度(m)深度(m)010203040506070800500100015002000250030003.3地热流体储量与质量地热流体储量(1)渗透系数(2)水力坡度计算得平凉市崆峒区大寨乡柳沟村普查区热储地下热水水力坡度为8‰。(3)弹性释水系数(s)普查区热储层岩性为灰岩、白云岩，本次弹性释水系数经参考(4)比热容(C)、岩石密度(P)、热导率。Pc7×103kg/m3(5)热储盖层厚度、热储厚度(H)本次平凉市崆峒区大寨乡柳沟村地热资源普查(预可行性勘查)本次普查区盖层埋藏深度在1915~2345m之间，取其平均值为m(6)热储温度(℃)本次平凉市崆峒区大寨乡柳沟村地热资源普查(预可行性勘查)热储温度最终取值范围为55~65℃。(7)热储资源储量估算范围储量评价(1)地热流体资源量评价R162.76m，二者之和只有296.62m，小于两眼井之间的直线距离，且干扰。据此，将平凉市崆峒区大寨乡柳沟村地热资源普查区已施工完成4眼地热R水量mmd)ZK150ZK2175ZK3123ZK47080护半径H-热储层厚度(m)，取值240m；计算得出各单井开采100年排出热量对应开采权益保护半径分给量资源补给量利用达西公式计算：FF面面积计算得出普查区范围内地热流体资源径流补给量为727.63m3/d(26.56万m3/a)。储量，可按下式计算：F-热储含水层分布面积(m2)；(2)热储资源量的计算计算公式如下：量Q=Qr+Qw量Qr=Adprcr(1Q)(trt0)Qw=QLcwpw(tr-t0)QL=Q1+Q2Q1=AQdQ2=ASHQ2—水位降低到目前取水能力极限深度时热储所释放的水m3；Qw—水中储存的热量，J；pr—热储岩石密度，kg/m3；依据地热流体可开采量所采出的热量,按下式计算地热田的产能(热能或电能)：Wt=4.1868Q(t-t0)式中：Wt－热功率(kW)；Q－地热流体可开采量(L/s)，取5.67L/s(490m3/d)。t－地热流体温度(℃)，取50℃；t0－当地年平均气温(℃)，取平凉市崆峒区多年平均气计算得出平凉市崆峒区大寨乡柳沟村地热热量相当于热功率为计可利用的热能量式中：∑Wt－开采一年可利用的热能(106J)；D－全年开采日数(按24小时换算的总日数)，本次按照每Wt－热功率(kW)，取值990kW；K－热效比(按燃煤锅炉的热效率0.6计算)。计算得出平凉市崆峒区大寨乡柳沟村地热流体年开采累计可利(3)资源储量计算结果平凉市崆峒区大寨乡柳沟村地热流体允许开采量为490m3/d 存2地热资源储量分类源勘查规范》(GB/T11615-2010)，平凉市崆峒区大寨乡柳沟村一带地热3.3.3地下热水允许开采量寨乡柳沟村地热资源普查区已施工完成4眼地mdma)。.3.4开采热量保证程度评价柳沟村地热资源普查区已施工完成4眼3.4地热流体质量评价1地下热水的水质特征疗天然矿泉水水质评价依据《天然矿泉水资源地质勘查规范(GB/T13727-2016)》中理成分含量，溶解性总固体达到命名浓度。根据组成成分命名为天然理疗矿泉水。按照地热流体出口温度48~理疗天然矿泉水水质评价ZK3ZK21(mg/L)44402二氧化碳(mg/L)0//3总硫化氢(mg/L)2/4/4偏硅酸(mg/L)//5偏硼酸(mg/L)//6溴(Br-)(mg/L)//7碘(I-)(mg/L)//8总铁(Fe2++Fe3+)(mg/L)//9砷(mg/L)//氡(222Rn)(Bq/L).28///水温(℃)2.理疗热矿水水质评价GBT0)》中附录E中浓度，据此，可命名为氟型温矿水(见表3-3)。水水质评价号ZK3ZK31000//21122/4/3氟1224溴55//5碘115//6锶36//7铁//8锂1158/5/9钡5555///5氡(Bq/7.14.28//温度(℃)1000//利用价值。侵入的作用，对湿疹、牛皮癣、荨麻疹、关节炎、血管等疾病都有治疗功效。3.地热流体腐蚀性评价根据《地热资源地质勘查规范》(GB/T11615-2010)中提出的方Ca对酸性水Kk=1.008(rH++rAl3++rFe2++rMg2+-rHCO3--rCO32-)；KkrMg2+-rHCO3-)；式中：r是表示离子含量的每升毫克当量(毫摩尔)理，以免对水泵、管道和设备造成腐蚀影响。价一览表井号HrMg2+rHCO3-Kk+0.0503Ca2+ZK252ZK361垢总量来衡量地热流体的结垢性:H0，为锅垢少的地下水；H－500,，为锅垢多的地下水；HSCrFerAl3++20rMg2++59rCa2+式中:S-为地热流体中的悬浮物含量(mg/L)；C-为胶体含量C=SiO2+Fe2O3+Al2O3(mg/L)；垢少的地下水。结垢性评价一览表井号pHSCrFe2+rAl3+rMg2+rCa2+H0ZK2----ZK3--314.453.4.2地下热水开发利用水温概况平凉市崆峒区大寨乡柳沟村地热井出口温度48~50℃，按照《地热资源地质勘查规范》(GB/T11615-2010)地热资源温度分级表(表温度界限(C°)t0电浴t0养殖、土壤加温中温度是指主要热储代表性温度3.5矿床地质勘查工作与评述地质勘查工作ZK眼，终孔深度为2150~2612m，完成总钻探工作量9649m。眼地热勘探井各开5.委托有相应资质的检测单位对ZK2和ZK3地热水进行了水质.5.2地质勘查工作质量评述用电测水位仪，流量采用三角堰测定。在利用分析已有地质资料的基础上，对区内各种构造变形形迹 料翔实可靠，工作精度满足国家现行《地热资源地质勘查规范》(GB/T11615-2010)预可行性勘查阶段的有关要求。4主要建设方案的确定4.1建设规模 4.2产品方案了充分利用地热资源，发挥最好的经济效，既高温水首先供应给要求温度较高的用供应给要求温度较低的用户，做到综合利供热能力。但源综合利用率，开展农业种植、养殖等也因此，根据平凉市崆峒区大寨乡柳沟村一带地热资源特征(属于4.3厂址方案本次设计开发利用对象为普查工作中施工完成的探采结合井浴理疗中心、客房卫生间、洗衣房、餐饮厨房等。其中室内泳池及洗由崆峒区大寨乡柳沟村地热井供给。4.4开采储量和矿井服务年限基本稳定，开，水量、温度均不会减少。因此，将开采水井的使用年限和项目经营规模等实际情5.1建设条件体的清洁能源，其资源是有限的，补给热资源。崆峒区大寨乡柳沟新村地热水、温泉养生、康养度假、体验式旅游观光为着人民生活质量的提高，对温泉(地热井)疗养、康热建设条件良好。5.2方案设计沟村地热井地下热水的水量和水质条酸、的医疗、保健、养生作用。经常用热矿病、心脑血管、风湿病、皮肤病等有一乐中心、会宾馆等一系列娱乐旅游项目。5.3地热水开发利用工艺地热井井口系统和流量监测)、氮气井口保护系统(用于隔绝空气进、.2地热水利用工艺流程取的热水经除砂器-曝气塔-除铁除锰罐等工序处理后送至储水(保温)与自来水混合后分别送至温泉会所游泳馆和洗最新发布的的《地热资源评价方法及估算保证地下水位不下降或年均下降速率不用寿命。为了保证压力稳定，系统配置了定5.4地热水处理地热水处理目的自热储中的岩粉、岩屑或砂土等碎屑沉淀和堵塞；有的地热水含有较高的低价用设备造成严重的腐蚀破坏，直接影响设和度而在利用系统中产生结垢，造成设备保持良好的状态，延长使用寿命。地热水处理方法途而定，处理方法可分为物理方法和中地热水与空气的接触，不使氧进入)利用特种材料如不锈钢、陶瓷、塑料加入一定的化学剂，达到防腐除垢5.4.3平凉市崆峒区大寨乡柳沟村地热水处理塔、除铁除锰罐、氮气密封等物理道供水，可根据水质情况加入化学药用先进的设备和技术，可以提高资源5.5尾水排放村地热水矿化度较高，洗浴理疗后产生行处理，开发利用后排放尾水主要环境保护、节能与安全6.1地热水的开发利用对环境的影响及治理气污可能引起的环境污染主要表现在以下1热污染尾水排放到下水道或排污管道还会造成细菌2空气污染程中，热流体中所含的各种气体和悬浮入大气中，其中浓度较高、危害较大的有硫化氢(H2S)、二氧化CON峒区大寨乡柳沟村地热井属低温地热水低