以重庆地区为例谈地热水源地评价与开发利用

以重庆地区为例谈地热水源地评价与开发利用
陈长敬
【摘要】通过总结国内外地热研究现状,系统分析重庆地热成因机理、认为重庆温泉属于低温地热系统,水岩相互作用也影响着温泉的供热系统,通过研究重庆温泉在盆地隆起型构造条件下、特殊成因机理条件下地热水资源开采激励和多井干扰机制,建立适应重庆地热自身实际的资源评价体系,开展调温与增量关键技术研究,以期对更好地规划、开发利用重庆地热资源提供理论指导和技术支撑.
【期刊名称】《山西建筑》
【年(卷),期】2018(044)010
【总页数】3页(P106-108)
【关键词】地热;成因机理;多井干扰
【作者】陈长敬
【作者单位】中国地质调查局武汉地质调查中心,湖北武汉430000
【正文语种】中文
【中图分类】TK521
对于地热资源研究，国内外学者进行了深入的研究。

通过分析意大利拉德瑞罗、美国盖瑟尔斯等热田的冷热水循环系统，1961年,克雷格(Craig)提出不论水在地下径流的时间长短，都与区域大气降水的补给作用有关。

关于地热成因机制，20世纪60年代美国学者White博士给出了中低温对流型地
热系统的经典模式：大气降水在盖层、储层和隔水层的地质条件保护下，从地形高点形成降水汇集区，运移过程中吸收围岩热量在储层中加热，通过构造薄弱部位涌出，从而形成温泉；如果通过深层地层循环，则会形成高热温泉。

1976年Muffler进一步对地热系统进行了分类，指出地热从热量来源和疏导条件可以分为传导型和对流型两大类。

1996年汪集暘认为我国广泛分布着中低温对流型地热田，这些地热田为研究水岩相互作用、有用元素富集机理、地热资源形成模式和区域构造特性提供了很好的案例。

1995年，王蔚等基于对湘西温泉化学组分研究后，提出当地温泉可划分为型和型，两者化学组成和微量元素组成特征反映了围岩背景值和热水与围岩之间水—岩反
应的差异。

氦主要由大气氦、壳源氦和幔源氦3个端元组分的混合而成，通过分
析温泉气体中氦的来源，可确定放射性热源是来自地壳还是地幔。

此外，在硫同位素体系平衡的条件下,不同硫化合物的δ34S(HS-)和值在特定含水层中的变化,也是地下水赋存、运移、补给等的综合反映。

2005年王多义酿春温泉研究表明，该地区基底岩石为元古代花岗岩(500 Ma)，在经历漫长的地质剥蚀和变质作用，已经出露地表，基本不存在热值异常。

同时，在地壳浅部没有发现火成岩，也就是说没有异常热流存在，无法提供来自深部的热源；同样该地区地壳上部10 km范围内岩石的放射性衰变生热量也不足以构成酿春池
温泉的主要供热点。

通过地质、地热源分析，酿春池温泉区域构造范围内无异常热流，温泉水的形成是通过大气降水在径流过程中依据地温梯度从围岩中吸收热量，温泉水在断裂汇集处涌出或者通过人工凿穿该层获取。

2000年，陶士振等研究认为热导率好的岩石或岩层(白云岩、石膏层及盐岩)容易
汇集深度及围岩热量向浅部传导，从而在浅部形成热异常。

2017年韩晓飞等研究田庄断裂，发现活动断裂附近往往也是深浅部地热田集中分布的地方，有利于深部地热流的向上传导。

1 重庆地热现状
地热是集热、矿、水于一体的资源，既是清洁的能源，又是十分可贵的医疗矿水资源，具有广泛的用途及极高的开发利用价值。

重庆市地热资源点多面广、质优储丰、类型多样化、补给源充分而稳定、属可再生矿产资源。

重庆市立足打造“温泉之都”“一圈百泉”的发展战略，是提升城市形象，建设“宜居重庆”“健康重庆”的重要举措。

重庆地热地质条件研究程度较低，勘查局限性和地域性比较明显。

资源的储量级别比较低，勘查投入不足：仅局部地段储量较为丰富，对热储构造没有精确勘探可开采量，可靠性不高。

目前勘查层位主要集中于三叠系下统嘉陵江组，其余热储层位投入勘查工作较少。

重庆地热整体还处于发展初级阶段，发展潜力巨大。

开发利用地热资源，对于加快重庆旅游发展建设、推进城市化、建立高档温泉住宅、温泉旅游业、种植业、带动其他行业发展都具有直接的推动作用。

重庆温泉目前开发利用程度不高，在充分、循环、高效利用方面尚有潜力可挖，
2 重庆地热成因机理
重庆已有地热地质资料显示重庆很少有干的地热岩体，仅发现有地热水。

地热水以温泉形式流出，经调查温泉水温低于62 ℃，属于低温地热系统。

1956年有研究
指出北温泉除沿背斜纵向补给外，还可以斜向补给;同年对重庆十多个温泉进行调
查提出沿盆地边缘补给的观点。

2008年通过分析东温泉认为地热水在其热储层露头区接受大气降水、地表水与浅层水的补给，在水动力(压差)作用下通过构造裂隙、溶隙、溶孔、溶洞向热储层深部入渗，受地温加热而形成地热水。

综上所述，已有对重庆地热资源成因机理研究，多侧重于地热水由大气降水补给，并经深部循环增温形成，而对水岩相互作用并没有进行深入的探讨和研究，通过以重庆渝北区统景温泉为研究示范区，从盐卤成生影响探索统景地热资源成因机理。

3 热水资源开采激励和多井干扰机理
地热水系统的激励，主要指通过人为作用地热水系统。

我们通常把边界流入、降水补给、潜水蒸发作为地下水系统的天然输入，而把回灌地热水尾水、开采地热水、投放化学物质视为地下水系统的人为输入。

随着地热水的持续开采引起的地热水系统输出变化及其相关的附带影响，我们称为开采激励效应。

该效应主要指两方面：一方面指水质、水位和边界输出量等变化；另一方面指对含水层周围围岩等的影响，即所谓附带影响。

为了研究地下水系统特征、便于确定地热水资源计算方法与评价原则，需要系统研究地热水的开采激励效应，涵盖地热水动力学、地热水环境学、地热水化学等方面的内容，将地热水环境演化作为研究的重点。

地热水的开采引起地热水动力系统的变化，进而引起地热水循环系统的变化，两种系统的开采激励效应是相伴而生的。

地热水化学系统是岩溶水系统的有机构成，地热水的水循环系统、水动力系统以及含水介质系统特征深刻影响着地热水化学成分的组成。

可以说，地热水水循环系统、水动力系统变化必定影响着地热水化学系统。

我们通过水文地球化学模型，依据水岩相互作用的理论，结合室内外测试、实验及动态监测水化学变化，系统总结地热水化学系统的开采激励效应。

在重庆地区开展开采激励研究，研究天热输入(降水补给、潜水蒸发、边界流入)和人为输入(地热水开采、地热水尾水回灌、化学物质的投放)对地热水开采的响应机制及对环境的作用，研究进一步的解决技术方案。

研究多井干扰，对于热水井产能的准确预测，制定合理的开发方案以及确定热水井合理的工作制度都有重要意义。

多井干扰问题主要包括两方面的内容：一是井间窜流问题；二是由于各井所在储层的物性差异对它井生产特征的影响。

前人研究取得了一些认识，但多井的干扰问题是一个十分复杂的问题，影响因素很多，最重要的是井筒内压力变化的影响和地层物性、流体的影响，这些因素相互作用共同决定多井的产能。

根据热储层具体特点，以此为模型研究多井的干扰对产能的影响，最终使设计的多井具有最高的产能。

我们采用Fluent多相流软件模拟多井汇合流动特征。

综合考虑流动各井间距、多
相流、流动各井压力组合等方面的影响，总结出多井汇合流动的一般规律，可以为地热水采集提供建议。

4 结论和建议
以重庆温泉区地热水源地为例，有针对性地开展地热资源成生机理、特殊背斜构造条件下地热水资源开采激励和多井干扰机制、地热水调温与增量理论与方法等示范性研究，以期对更好地规划、开发利用重庆地热资源提供理论指导和技术支撑，并为全国其他地区地热水源地评价、开发和利用研究提供重要的研究模式和方法借鉴。

【相关文献】
[1] CraigH.Isotopic variations in meteoric waters[J].Science,1961(133):1702-1703.
[2] 汪集暘.中低温对流型地热系统[J].地学前缘,1996,3(3):96-102.
[3] 王蔚,张景荣,胡桂兴,等.湘西北地区现代温泉地球化学[J].中国科学(B辑),1995(4):427-433.
[4] 王多义.四川绵竹酿春池温泉地质成因分析[J].成都理工大学学报(自然科学版),2005,32(5):479-485.
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[6] 韩晓飞,张龙飞,吕睿,等.2016年12月18日清徐县4.3级地震烈度评估及分析[J].防灾减灾学报,2017,33(3):33-37.。