四川广汉三星湖开发地热资源可行性分析

四川广汉三星湖开发地热资源可行性分析郑州地象科技有限公司寇在四川盆地内多为厚度较大的以泥岩和泥质砂岩为主的白垩系、侏罗系地层，断裂构造都隐伏于覆盖层之下且规模有限，鲜有钻探成功的地热井。前年在四川做地热勘探定井项目时，应地矿合作单位邀请顺带在广汉市三星湖区域内探测了2条线路，初步查找断裂构造并观察4000米之上构造内裂隙发育及赋水性情况，概括分析了该地开发地热井的可行性。一、地热地质条件形成地热资源的两大必要条件，一是要有足够深度的断裂构造，使得地表水能够沿裂缝下渗到深部；二是构造内岩层属于裂隙或孔隙发育较好的岩性，易形成足够储量的容水空间。1）项目区地质构造背景。项目区位于四川盆地西部龙门山断裂带以东、龙泉山以西的中新生代坳陷区内。因项目区距离龙门山边缘较远（约40公里）、距离龙泉山边缘较近（约14公里），所以主要受龙泉山断裂带影响。从地质图和卫星地图来看，龙泉山边缘在项目区东存在一个明显的凹陷，而作为深大断裂带不可能完全随着地表地势走向而改变，从沱江上游鸭子河和青白江的走向，可看出存在着明显的北西向次级断裂带，而项目区恰恰在龙泉山深大断裂与北西向次级断裂交汇的影响区域内。2）项目区赋水性较差的白垩系和侏罗系地层厚度较大。从地质图和有关资料可知，位于龙泉山以西地区的川西低陡褶皱带，第四系、第三系覆盖层厚度约大于50—300米；白垩系上统主要有灌口组、夹关组、雷打树组等，厚度约为500—1800米；白垩系下统主要有白龙组、苍溪组、小坝组、天马山组等，厚度约有400—1000米；白垩系地层岩性主要为砖红色泥岩夹多层厚层块状砾岩及砂岩。其下为侏罗系上统蓬莱镇组地层，由其推断之下依次为上统的莲花口组、遂宁组，中统的沙溪庙组和下统的自流井组，侏罗系厚度约有1000—3000米，岩性主要为泥岩、粉砂岩、砂质泥岩、砾岩等。3）三叠系地层埋深较大。项目区域三叠系地层划分为：上统须家河组，主要地层岩性为长石石英砂岩、砂岩、页岩、砾岩等，厚度约为290—860米；中统雷口坡组、下统嘉陵江组和飞仙关组，厚度约为210—440米，岩性主要为白云岩、泥质白云岩、灰岩、页岩、砂岩、砂砾岩、砾岩等。上统须家河组赋水性一般，中统和下统赋水性较好，与二叠系地层一样都是川西盆地较好等地热水储层，只是埋深过大很难钻取到这些地层含水层等地热水资源。有资料显示，与项目区地质地层相近的丰谷22号井，钻井深度在3718—3746米穿过三叠系上统须家河组，地层岩性为细砂岩，地温103oC，地温梯度2.3oC/百米。按此推断，在项目区钻井深度要到3500米左右才是三叠系地层的上统须家河组，至3800—4000米之下才会到赋水性较好的三叠系中统和下统地层，对于钻探地热井取水来说埋深过大。二、三星湖初探结果及开发地热钻井的可行性分析1）项目区隐伏断裂分布复杂。由项目区域低高程点连线图所揭示可能存在的隐伏断裂，可知项目区在大的地质构造上处在龙泉山脉西侧深大断裂带的西部，而龙泉山断裂虽然与龙泉山并行，但深部所处位置不详，且在地壳浅部可能会岔分为几条并行的支断裂，所以对项目区的直接影响很大但程度不详。从沱江上游鸭子河和青白江的走向，可看出存在着明显的北西向次级断裂带，而项目区恰恰在龙泉山深大断裂与北西向青白江次级断裂交汇的影响区域内。2）项目区勘探线路设计。由低高程点连线图可知，青白江在项目区东侧与蒙阳河汇合，在两江河之间形成三星湖。在青白江与蒙阳河之间大片区域内，低高程点连线揭示的隐伏断裂分布较为复杂，从西部青白江与蒋家河交汇后，主断裂走向是沿青白江走一段后继续向北东向，但这一条断裂都在水中不能利用，青白江北侧陆地区域断裂多呈北北东走向，再向北部就无规则可寻了。因只是考察项目区在不同深度地层的赋水性及在盆内白垩系地区开发地热井的可行性，并非是在项目区勘探定井，所以就设计了一条北西向垂直于几条北东向低高程点连线的较长线路，在项目区东侧设计了一条北北东向较短的勘探线路，2条线路点间距都为10米，勘探深度4000米。3）项目区勘探剖面断裂构造。仅有42点的2线从三星湖边沿北东向探测到蒙阳河南岸，观察2线剖面图看不到V形含水裂隙，较为聚集的蓝色块基本上都是层状分布的，说明没有横切到断裂、而是顺着断裂探测的。由西向东南探测的1线共有92点，剖面图显示23点、60点为两个V形含水裂隙形成的断裂构造中心点，在地面与其对应勘探线路所过低高程点连线为25和65点，说明在三星湖与蒙阳河中间的断裂走向是北东向的，而且与低高程点连线所显示的隐伏断裂基本相符。4）项目区断裂构造内岩层赋水性。从1线剖面图上西23点和东60点两个断裂构造来看，西侧断裂构造的赋水性总体好于东部湖边，仅以23点为中心的断裂构造对纵深岩层赋水性及地热水储层进行分析：在85—180米深度段存在赋水性较好的V形含水裂隙构造，之下有2个赋水性一般的层状含水层；在420—645米深度段之间有2个赋水性一般的V形含水裂隙，之下有3个赋水性一般的近层状含水层；在1155—1235米深度段为赋水性稍好一点的V形含水裂隙，之下在1425—1465米深度段有1个、在1775—2320米深度段之间有4个V形含水裂隙，含水层逐渐变薄、赋水性变差；在2790—2970米和3540—3720米深度段仍有明显的V形含水裂隙存在，但两侧裂隙连续性较差、赋水层较薄。结论：项目区白垩系和侏罗系地层厚达3000米左右，以渗水性较差的泥岩泥质砂岩为主，中间夹有一定数量及厚度的砂岩层，但其在断裂构造之外赋水性很差。在断裂构造之内存在多层V形含水裂隙可形成含水层，只是受泥岩和砂质泥岩隔水层的影响，沿裂隙向深部渗水的通道容易受阻，越向深部的含水层补给蓄水能力越差，钻井后的出水量越小。项目区西部断裂构造发育整体好于东部，详细勘探找到规模相对较大的断裂构造定井，钻探地热井成井的可能性较大。若是钻井深度为3000米的话，从1000米深度开始取水时预期的日出水量可能在100方之上，出水温度可达