共和盆地恰卜恰地区地热资源分布特征及开发利用

共和盆地恰卜恰地区地热资源分布特征及开发利用

共和国盆地的卡穆伊盆地是甘肃省丰富的地热资源之一。2007年进行该地区地下热水资源勘查中,在恰卜恰镇成功的施工了一口地热勘探井,井深为1203.00m,水温72.5℃,出水量1136m3/d,矿化度为1.412g/L,是青海省第一口水温高、水量大、水质优的地热井。从此打破了地热找矿多年徘徊和全省以往地热勘探水质、水温不太理想的局面,取得了重大突破,同时也预示着共和盆地有赋存大型地热田的可能,具有广泛的开发利用空间和较高的经济价值。为石油煤炭资源极其缺乏的海南州各族人民提供了洁净的新型的地热资源。1交通要地概况恰卜恰镇位于共和盆地东北部,是海南藏族自治州的首府和共和县政府所在地,为全州政治、经济及文化中心。地热区地理坐标:东经100°31′～100°45′,北纬36°10′～36°20′,北起尕寺,南至次汗土亥的恰卜恰河谷,宜于开采的地热区面积为61km2。区内交通方便,是西宁通往玉树、果洛州的交通要地,距西宁140km,恰卜恰地区具有别致的高原景色和自然风光,恰卜恰镇为青海湖、龙羊峡旅游热线的旅游观光中转驿站,旅游产业将会成为海南州经济发展的支柱产业。区内属内陆半干旱气候类型,以冬长夏短、气温低、日温差大、降水量小、蒸发量大等为特点,多年平均气温3.71℃,多年平均地温6.34℃,多年平均降水量299.1mm,多年平均蒸发量1939.39mm,多年平均相对温度48.9%。降水量集中于6、7、8,3个月,占年降水量的64%。恰卜恰镇海拔高程为2800m左右。恰卜恰河是黄河的一级支流,发源于青海南山南坡,由基岩裂隙水、降水和冰雪融化水汇集而成,河流长约70km,流域面积817km2。在山口处测得流量0.483m3/s,出山后2～3km即渗入地下成为地下水,至上他买以泉水和沼泽溢出转为地表水,沿途接受两岸地下水的补给,河水顺流增量,在曲沟测得流量为0.74m3/s,最终注入黄河。2渐然的热储类型共和盆地属新生代初形成的断陷盆地,其四周被断裂、褶皱隆起带围限,区内侵入岩主要为印支—燕山期,以花岗岩、花岗闪长岩等侵入于中下三叠系。恰卜恰地热区位于共和盆地东北部共和凹陷内,凹陷内堆积了2000余米的古近系、新近系和第四系河湖相堆积物。大地构造体系属祁吕贺山字型构造体系前弧西翼褶皱带。恰卜恰—阿乙亥冲洪积平原区受东部瓦里关山侵入岩褶皱隆起的影响,瓦里关山西侧新近系及第四系下更新统地层翘起,在阿乙亥沟及恰卜恰河谷地褶皱断裂发育,阿乙亥沟南端及恰卜恰河谷均有温泉岀露(图1)。在恰卜恰河谷地勘探钻孔中发现有地热异常显示,300m以浅的钻孔中,井口水温在18～30℃,恰卜恰镇南公园内施工一口地热勘探井,井深1203.48m,697～1150m热储段内出水量达1136m3/d,水温高达72.5℃(地热点分布见图2)。恰卜恰河冲洪积平原第四系下更新统地层和新近系碎屑岩地层均存在有热储层,从热储埋藏条件热储特征及控热控水因素初步分析,其热储类型应属层状热储兼有带状热储的特征。现分第四系下更新统热储和新近系热储分述于下:2.1热储顶单位涌水量该热储在恰卜恰镇以北地段,地热流体以第四系孔隙潜水或弱承压水存在,水位埋深70～95m,热储层为第四系下更新统冲湖相的粉细砂、中砂及含砾中粗砂夹亚砂土、亚粘土薄层,厚度大于100m,单位涌水量0.70～2.70L/s.m,换算单井涌水量(10吋口径,5m降深)300～546m3/d,富水性中等,水温8～30℃;恰卜恰镇南至上他买冲洪积平原,热储顶板埋深45～52m,盖层岩性为亚粘土,厚18～25m,热储层为第四系下更新统含砾中粗砂、中细砂,厚度大于100m,水位埋深8.40～11.35m,属承压水,单位涌水量3.07～5.86L/s.m,换算单井涌水量1327～2532m3/d,属水量丰富地段,水温27℃;上他买至阿乙亥沟地段,随着恰卜恰河谷的深切,地势随之降低,有自流水分布,热储顶板埋深21.00～52.97m,水头高出地面10.01～15.43m,自流量为6.877～12.17L/s,水温18～35℃(表1)。综上述,下更新统低温热储盖层厚度从北向南由>120→52→21m,热储厚度由410→530→300→70m,岩性为下更新统粉细砂、中粗砂及含砾中粗砂,透水性好、富水性较强,单位涌水量0.70～2.70L/s,换算涌水量300～1300m3/d,水温18～35℃,矿化度0.404～0.641g/L,属CL·HCO3·SO4—Na型水。据300m内测温资料计算,下更新统低温热储地热梯度为5.06～8.10℃/100m,热流值为1.61～1.78。该低温热储具有埋藏浅、易开采、水量大、水质好的特点,只是温度低,具有一定的开发利用价值。2.2热储性能测试在恰卜恰镇以南一带,据R1号地热勘查井资料,新近系中低温热储顶板埋深697m,其上为下更新统亚粘土、亚砂土及中粗砂地层和新近系上新统大厚层泥岩,构成了良好的隔热保温盖层。其下部为新近系上新统(N2)及中新统(N1)的热储层段,厚大于500m,热储层岩性为粉细砂岩、中砂岩、含砾中粗砂岩,为良好的热储层,厚98.4m。测试结果,静水位埋深73.62m,抽水降深37.22m,出水量为13.148L/s,单位涌水量为0.353L/s.m,1200m实测井底温度为83℃、井口温度为72.5℃,计算地热梯度为5.80℃/100m,大地热流值为1.75,利用SiO2温标计算井底温度为99.8℃,矿化度为1.412g/L,属HCO3·CL—Na型水。在阿乙亥以东,因瓦里关山隆起形成隆起西侧大斜坡,褶皱断裂发育,新近系热储在此翘起,热储顶板埋深仅25～30m,热储厚度大于250m,热流体水头高出地面15.43～18.18m,井口涌水量3.68～5.85L/s,单位涌水量0.23～0.39L/s,水温35～42.5℃,概算地热梯度10.68～17.03℃/100m,大地热流值2.35～3.74,矿化度1.942g/L,属CL·SO4—Na·Ca型水。总的看来,新近系热储埋藏深度较大,具有热储厚度大,富水性中等或强富水,水质好,水温高的特点。区内若打1500～2000m的深井,可获流体温度在100℃左右。3热储法和拟法在恰卜恰地热区对恰卜恰河谷冲洪积平原(适宜开发地段面积61.41m2范围)计算了不同热储的各种资源量(包括水量与热量)。利用断面法和数值法概算地热区下更新低温热储热流体天然补给量为8.3697×104m3/d,允许开采量为4.35×104m3/d,热流体的热资源量为3.22×1015kJ。利用热储法和比拟法概算了新近系中低温热储天然补给量为1.9958×104m3/d,弹性储量为11.45×106m3,允许开采量为1.5088×104m3/d,热量为8.73×1015kJ。两热储合计允许开采水量为5.8588104m3/d,热量为11.95×1015kJ。恰卜恰地热区开采深度按1500m计算,允许开采热量每天为:下更新统低温热储为54.78×108kJ,新近系中低温热储为46.84×108kJ,合计为101.64×108kJ/d,每年开采热量为3.71×1012kJ,折合标准煤12.65×104t,折合功率为116.2MW,开采时间大于100a。按规范>50MW为大型计算,恰卜恰地热田属大型中低温地热田。4热储流体类型从水质分析资料来看,下更新统低温热储中的热流体,除总铁和部分井中NO2—离子超标外,其余离子含量均在生活饮用水规定指标之内,属于较好的生活饮用水,不具腐蚀性和较好的锅炉用水。据R1号井资料,新近系中低温热储中的热流体物理性质为微黄、微咸,具有轻微H2S味,透明,流体温度72.5℃,流体质量类型为HCO3·CL—Na型水,矿化度为1.412g/L,PH值8.43,属碱性水。热流体化学组分中偏硼酸,偏硅酸及氟离子含量均超过命名矿水浓度,并含有砷、锰等较多的特殊离子,按医疗热矿水标准浓度的含量可命名为硼水、硅水和氟水,是很好的洗浴医疗用水。此热流体中一般化学指标中,矿化度、cl、SO4及总铁严重超标,砷、氟及放射性指标中总α放射性含量较高,均超过了生活饮用水和饮用矿泉水标准,故不能饮用。5tnn热储区下更新统低温热储中的热流体,主要分布在恰卜恰河谷冲洪积平原区,具有埋藏浅(>300m)、易开采、水量大、水质好的特点,且水温较低(18～35℃)可用于城镇生活饮用水,工业用水、农业灌溉用水,由于水温适中可用于医疗洗浴、游泳,若利用热泵技术也可用于采暖。新近系低温热储分布于恰卜恰地热深部,以R1号井为代表,热储顶板埋深于700m热储岩性为新近系(N)中细砂岩及含砾中粗砂,热储段厚度>500m水位埋深73m,热流体温度72.5℃,单井单位产水量为30.52m3/d.m,开采深度宜在1500～2000m,为最经济的适宜开采区。该中低温热储地热流体矿化度低小于2g/L,且达到医疗矿水标准(F、BO2、HSiO2和水温)。埋藏深度在宜井深度内、水量大,水质好、水温高,用途极为广泛,可用于医疗、洗浴、游泳、大棚种植、温室养殖、采暖供热及发电。按1500m井深计算,降深130m单井最大开采量为3526.2m3/d,每天可供1731人·次洗浴,每年可供12870床位医疗,单井开采热量4.0952×108kJ/d(14.95×1010kJ/a),供暖标准:5.5×1010kJ/m2·a,1眼井可供暖7.55×104m2建筑面积。农业温室标准3.5×106kJ/m2·a,1眼井可供11.86×104m2建筑面积。6确保海南州物质资源水平6.1在恰卜恰城镇周围凿井取水利用地热资源采热供暖,建设有生态价值的温泉宾馆、温泉小区、洗浴、医疗、娱乐、健体中心、会议中心,既为海南州人民建造一个温馨的家园,提高城市及旅游中转驿站品位,也解决了煤炭、石油能源缺乏的困难。将会产生不可能估量的经济效益、环境效益和社会效益,促进海南州经济建