山东省高唐县地热资源评价及开发利用方案探讨

· ＨＣ 型以 Ｓ Ｏ ｌ Ｏ ４ ·Ｃ ３
３ 热储地质特征
３． １ 地热资源类型 该 区 热 源 主 要 来 自 地 壳 深 部 的 正 常 热 流 传 导， 馆陶组地下热矿水温度约为 ５ 地下热矿水赋存 ５℃ ， 于新近纪和古近纪的碎屑沉积岩中 ， 属层状孔隙 裂 隙型热储 。 该区 地 热 资 源 属 于 热 传 导 型 低 温 热 水 ， 可将第 四纪松散层和新近 纪 明 化 镇 组 视 为 热 储 盖 层 ， 总厚 度７ 岩性 由 粘 土 、 砂 粘 土、 砂层及半固结 ０ ０ｍ 左右 ， 粘土岩组成 ， 其特 点 是 密 度 小 、 导 热 性 差， 是天然良 好的保温盖层 。 ３． ２ 地温场特征 在常温带下 ， 地 温 随 着 深 度 增 加 逐 渐 增 高。 经 确定该地常温带深度 对井温资料的综合 统 计 分 析 ， 为２ 常温带值选用当地年平均气温１ ０ｍ， ２． ５ ℃。 经计 算 该 区 盖 层 平 均 地 温 梯 度 在 ２． ９ ７～３． ６ ４ 大地热流值的变化范围在（ ℃／ １ ０ ０ ｍ之间 ， ５． ２ ３～ ［ ２ ３， ４］ ） ／ ·ｍ 之间 。 ５． ９ ５ ×１ ０Ｊ ｓ
第２ ８ 卷第 ７ 期 山
东 国 土 资 源 ２ ０ １ ２年７月

山东省高唐县地热资源评价及开发利用方案探讨
陈振 ， 徐显义 ， 王学民
（ 山东省物化探勘查院 ， 山东 济南 ２ ） ５ ０ ０ １ ３
摘要 ： 对高唐地区地热资源地质背景 、 区域水文地质 特 征 、 热 储 地 质 特 征 进 行 综 合 研 究 与 分 析， 并对该区馆陶组热 为地 热 资 源 的 合 理 开 发 利 用 提 出 有 效 、 科学的合理井距及布井数 储层地热资源量及地热水资源量进行初步估算 ， 目。 关键词 ： 地热资源 ； 热储层 ； 热储资源量 ； 开发利用 ； 山东高唐 中图分类号 ： Ｐ ３ １ ４． １ 文献标识码 ： Ａ
３
） 馆 陶 组 热 储 层： 馆陶组不整合于东营组之 （ ２ 上， 顶板埋深 ８ ， 底板埋深 厚度４ ７ ２ｍ １２ ９ ６ｍ， ２ ６ｍ， 热储含水层厚度 １ 占地层总厚度的 ３ 单 ４ ６． ５ｍ， ４％ ， 层厚度大 ， 最大厚度 ２ ３ｍ。 其岩 性为 灰 白 色 细 — 中 砂岩和砂砾岩 ， 垂向上呈上细下粗的正旋回沉积 ， 底 砾 石 明 显。 热 储 含 水 层 孔 隙 度 大， 一般２ ５％ ～ 具 有 良 好 的 储 水 空 间 。 单 井 涌 水 量 １９ ３ ５％ ， ２ ０ ３ ， 井口水温 ５ ｄ ０～５ ８℃ 。 ｍ／ （ ） 东营组热 储 层 组 ： 岩 性 主 要 以 砂 岩、 含砾砂 ３ 岩及 细 砾 砂 岩 为 主 。 东 营 组 地 层 总 厚 度 为 ３ ７ ０ ｍ， 含水层厚度约 ５ 单 层 厚 度 小， 占地层总厚度的 ０ ｍ，
１ 区域地质背景
１． １ 区域地质构造 高唐 县 位 于 华 北 板 块 的 东 南 部 ， 属于华北拗陷 临清拗陷区 （ 之临清拗陷和高唐凸起 。 古 区（ Ⅱ） Ⅲ） 近纪时期 ， 华北板块在强烈的拉张作用下 ， 断裂活动 强烈 ， 发生了大规模的不均一断陷活动 ， 形成德州凹 陷、 高唐凸起 、 莘县 凹 陷 、 老城凸起等一系列Ⅳ级构 造单元 （ 图１ ） 。 区内断裂构造十分发育 ， 自南往北断层分布有聊 考断裂 、 堂邑断裂 ， 冠县断裂 、 临清断裂 、 馆陶断裂 。 １． ２ 地层概况 高唐县全区被第四系覆盖 ， 邻近钻孔资料揭示 ，
平径流滞缓 ， 水位埋深 １～４ｍ。 区域地下水流向 由 西南往东北 。 ２． ２ 中层地下水含水岩组 中层咸水含水岩 （ 组） 底板埋 深 １ 地 ８ ０～２ ５ ０ｍ， 水力性质为承压 层为第四系上更新 统 到 下 更 新 统 ， 水 。 中深层咸水体 顶 界 面 埋 深 差 异 较 大 ， 区内部分 地段与浅层咸水相通 ， 构成浅 中层咸水 。 矿化度一 般 ２～５ｇ ／ 最大可达 １ ／ Ｌ， ７ｇ Ｌ。 成因多 是在干燥 的 气候条件下 ， 地下水垂直交替强烈 ， 逐渐发生浓缩作 用的结果 。 中层咸水 含 水 岩 （ 组） 的 地 下 水， 由于其 矿化度高 ， 目前还未被开采利用 。 ２． ３ 深层地下水含水岩组 深层 淡 水 位 于 中 层 咸 水 体 之 下 ， 底层埋深大于 地 层 为 第 四 系 下 更 新 统 至 新 近 系 上 新 统。 ９ ０ ０ ｍ， 其水力性质为承 压 水 。 含 水 层 岩 性 以 粉 细 砂 、 中细
的可持续利用 ， 以适应高唐县社会 、 经济发展与环境 建 设 的 需 要， 依据《 高唐县城市总体规划（ ２ ０ ０ ３— 》 《 聊城市矿产资源总体规划（ ２ ０ ２ ０年） ２ ０ ０ ６— ） 》 的要求 ， 结合高唐县地热资源开发利用现状 ， ２ ０ １ ５ 高唐县国土资源局委托山东省物化探勘查院编制了 《 山东省高唐县地 热 资 源 矿 业 权 设 置 方 案 》 ， 对该县 地热资源进行评价 ， 并提出开发利用方案 。
３ 比重小 （ 约１ 。 单井涌水量不大于 ５ ／ ， 井 ４％ ） ０ ０ｍ ｄ
５． ２ 可利用地热资源量计算 用热储法计算出的资源量不可能全部被开采出 来， 只 能 开 采 出 一 部 分， 二 者 的 比 值 为 回 收 率。 因 此， 可利用地热资源量计算公式 ： （ ） 犙狑 １ 犺 ＝犙 狑 ×犚 犲 式中 ： — 可利 用 地 热 资 源 量 （ ） ； — 热 储 层 地 犙狑 Ｊ 犙狑 犺 热资源总量 （ ） ； 。 Ｊ 犚 ％） 犲— 采收率 （ 该区馆陶组 热 储 层 的 孔 隙 度 为 ２ 根据《 地 ８％ ， 热资源评价 方 法 》 （ 标 准， 分析大型沉积 Ｄ Ｚ ４ ０ ８ ５） 盆地的新生 代 砂 岩 ， 当孔隙度大于２ 热储回 ０％ 时 ， 收率定为 ２ ５％ 。 据公式 （ ） 计算出馆陶组可利用地热资源总量 １
其开 地热能作为一 种 清 洁 能 源 和 可 再 生 能 源 ， 受 到 世 界 各 国 的 青 睐。 山 东 省 高 发前景十分广 阔 ， 近年来 ， 地热资源的利用 唐县具有丰富的地热资源 ， 得到越 来 越 多 的 重 视 ， 经济和社会价值越来越明
］ １， ２ 显［ 。 为加 强 地 热 资 源 的 管 理 与 保 护 ， 实现资源
３ 砂、 含砾 中 粗 砂 为 主 ， 单 井 涌 水 量 大 于 １０ ／ 。 ０ ０ｍ ｄ ２ 地下水中阴离子以 Ｓ 水化学 类 Ｏ Ｃ ｌ， ＨＣ Ｏ ４ ， ３ 为主，
矿化度一般为 Ｎ ａ型 为 主， ／ ０． ８～１． ５ｇ Ｌ。 深层淡水是该区地下水 开采的主 要 目的层 ， 其主要补 给 来 源 为 开 采 漏 斗 外 围 的 周 边 补 给， 地下水流向由外围流向漏斗的中心 。
图 １ 高唐地区地质构造纲要图
地层由老到新有 ： 新太古代泰山岩群 、 寒武系 — 奥陶 石炭系 — 二叠系 、 侏罗系 － 白垩系 、 古近系 、 新近 系、 系、 第四系等 。 （ ） 新太古代 泰 山 岩 群 ： 主 要 为 斜 长 角 闪 岩、 黑 １ 云变粒岩类 ， 夹角 闪 变 粒 岩 、 透 闪 阳 起 片 岩、 变质砾 岩和石榴石英岩等 。 （ ） 寒武 — 奥陶 系 ： 寒 武 系 主 要 为 灰 岩、 泥灰岩 ２ 和页岩 。 主要见到 中 、 上统的鲕状灰岩和竹叶状灰
［ ］ ５
］ ６ 算与评价 ［ 。
５． １ 地热资源总量 高唐县地热田属层控型低温地热田 ， 按《 地热资 （ 和原地质矿产 源地质勘 查 规 范 》 Ｇ Ｂ １ １ ６ １ ５ ２ ０ １ ０） 地热资源评价方法 》 （ 的 要 求， 采用热 部《 Ｄ Ｚ ４ ０ ８ ５） 储法进行热能资源计算 。 经计 算 可 知 ， 高唐县地热田馆陶组地热资源总
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第２ ８ 卷第 ７ 期 山 东 国 土 资 源 ２ ０ １ ２年７月
岩， 厚２ 夹白云岩 ６ ０～２ ８ ３ ｍ。 奥 陶 系 主 要 为 灰 岩 ， 和少量 石 膏 层 ， 该区井孔所见厚度１ 仅 ２ ８～９ ９ ０ｍ， 分布于高唐县三十里铺附近 。 ） 石炭 — 二叠系 ： 主要为砂岩 、 泥岩 ， 下部夹石 （ ３ 夹 铝 土 矿 及 多 层 煤， 最大厚度６ 仅在聊 灰岩 ， ７ ５ ｍ， 考断裂以东小面积分布 。 （ 三 叠 系： 紫 灰、 紫 红 色、 灰色砂岩与泥岩互 ４） 层， 厚度 ４ １ ２～１１ ３ ３ｍ。 （ ） 侏罗 — 白垩系 ： 泥岩 、 泥灰岩 、 页岩 、 砂岩 ， 局 ５ 部见中酸性火山岩 ， 最大厚度 ２４ ９ ７． ５ｍ。 （ ） 古近系 ： 古 近 系 包 括 孔 店 组、 沙河街组和东 ６ 沙河街组与下伏孔 营组 。 孔 店 组 厚 度 大 于 ４ ０ ０ｍ； 不易区分 。 厚度 ４ 东 店组接触关系不明 ， ５ ０ｍ 左右 ； 营组与下伏沙河街组呈整合接触 ， 厚度３ ７ ０ｍ 左右 。 ） 新近系 ： 新近系包括明化镇组和馆陶组 。 ① （ ７ 馆陶组 ： 全 区 广 泛 分 布， 与下伏东营组呈不整合接 触 。 层底埋深 １２ 厚度 ４ 也 ９ ０～１２ ９ ６ｍ， １ ０～４ ２ ６ｍ， 是该区主要的热储含水层 。 ② 明化镇组与下伏馆陶 组呈整合接 触 ， 底板埋深８ 厚度５ ７ ０～８ ８ ０ ｍ， ９ ６～ ６ ０ ０ｍ。 （ ） 第四系 ： 以 平 原 组 为 主， 局部地表可能有黄 ８ 河组 ， 厚度２ 与下伏明化镇组呈不整合 ７ ４～２ ８ ０ ｍ， 接触 。
３
型或为 ＨＣ Ｏ Ｓ Ｏ ３· ４ 型 。 浅层地下水以垂向运动为 主， 接受大气降水 补 给 ， 蒸 发 为 主 要 排 泄 途 径， 其水
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第２ ８ 卷第 ７ 期 地 质 与 矿 产 ２ ０ １ ２年７月
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３． ３ 热储层 从区 域 地 质 条 件 分 析 ， 该区热储层主要为明化 镇组下段含 水 层 组 、 馆 陶 组 含 水 层、 东营组含水层 沙河街组含水层组 组、
１ ８ １ ０ 量为 １ ， 按 ２． ５． ０ ５×１ ０ Ｊ ９ ３ ２×１ ０ Ｊ热量相 当于 １ ｔ ８ 标准煤折算 ， 热能总储量相当于 ５． １ ３×１ ０ ｔ煤 。
。
） 明 化 镇 组 下 段 热 储 层 组： 指明化镇组下部 （ １ 厚度１ 含水 层 厚 度 ７ ７ ２ ０～８ ７ ０ｍ 含水 层 组 ， ７ ８ｍ， ９ 单层厚度最大 １ 岩 性 以 中 砂 岩 为 主， 单井涌 ４ｍ， ｍ， 水量大于 １０ 。 ０ ０ｍ ／ ｄ
修订日期 ： 编辑 ： 王秀元 ２ ０ １ １ ０ ７ ２ ０； ２ ０ １ ２ ０ ５ ０ ３； 收稿日期 ： 作者简介 ： 陈振 （ ， 男， 山东菏泽人 ， 助理工程师 ， 主要从事水工环方面的研究工作 ； ： １ ９ ８ ２—） Ｅ ｍ ａ ｉ ｌ ６ ３． ｃ ｏ ｍ。 ｉ ｓ ｃ ｈ ｅ ｎ ｚ ｈ ｅ ｎ ＠１ ｇ
２ 区域水文地质特征
高唐县属黄河下游冲积平原孔隙水水文地质 地下水 赋 存 于 第 四 系 、 新近系和古近系不同组 区， 段、 不同粒径的含水层 （ 组） 中 。 根据其埋藏条件 、 水 化学 特 点 划 分 为 浅 层 潜 水—微 承 压 水、 中层承压水 和深层承压水所对应的 ３ 个含水层 （ 组） 。 ２． １ 浅层地下水含水岩组 层底埋深 ６ 地层为第四系更新统和全 ０ｍ 以上 ， 新统 。 包括浅层淡 水 含 水 层 和 浅 层 咸 水 含 水 层 ， 其 水力性质为潜水 — 微承压水 。 浅层淡水底界面的埋 藏深度受地质 、 地貌以及下部中深层咸水体分布特 征的控制 ， 界面起伏较大 ， 一般１ 局部 ０～４ ０ｍ 不等 ， 小于１ 粉细砂为 ０ｍ 或无淡水分布 。 含水层以粉砂 、 主， 淡水含水层厚度 ５～１ 单井涌水量小于 ５ ０ｍ， ０ ０ ， 矿化度小于 ２ｇ ／ 水 化 学 类 型 为 ＨＣ ｍ／ ｄ Ｌ， Ｏ ｌ ３ ·Ｃ