-
摘要:
为深入分析林甸地热田的形成模式, 准确评价地热流体资源量, 采用地质调查、地球物理勘查、地热钻探、地球物理测井、水位监测等地质勘查方法, 对地热田的成因机制与资源量进行了综合研究。结果表明, 林甸地热田的热源主要为幔源热、基底花岗岩放射性元素衰变产热及深大断裂摩擦生热。地热田热储以各类砂岩为主, 中生代白垩系泉头组三四段、青山口组和姚家组为热储主要发育层位。主要热储埋藏深度为940~2062 m, 热储层累计厚度为150~240 m。林甸断裂、林甸东断裂、黑鱼泡凹陷西部边界断层3条深大断裂为深部热量向上部地层中传导的良好通道。同时, 白垩系热储层之上沉积了嫩江组、四方台组、明水组巨厚泥性岩层, 为良好的隔热盖层。经计算, 林甸地热田的地热能储量为6.95×1019 J, 地热流体储存量为9.78×1010 m3, 地热流体可开采量为9.84×107 m3/a, 产能为694.13 MW, 属大型地热田。经水位监测, 2017年林甸镇地热资源开采量达到最大值, 水位到最低点, 超出了最大允许开采量, 应进行回灌。通过对林甸地热田的成因分析、资源评价及动态监测, 为今后地热田的勘查、开发利用规划、采矿权设置等提供了技术支撑。
Abstract:In order to establish the genesis model of Lindian geothermal field and accurately evaluate the potential of the geothermal resources, geological exploration including geological survey, geophysical exploration, geothermal drilling, geophysical logging and water level monitoring were employed. The results show that the main heat sources in Lindian geothermal field are mantle-derived heat, radioactive decay heat produced by basement granite and friction heat generated by deep faults. The geothermal reservoir is mainly composed of sandstones. The third and fourth members of the Quantou Formation, the Qingshankou Formation and Yaojia Formation of the Cretaceous are the main reservoirs. The burial depth of the main geothermal reservoir are ca.940 ~ 2062 m, and the accumulated thickness of the reservoir is ca.150 ~ 240 m. Three deep faults, namely Lindian fault, Lindian East fault and Western Boundary Fault of Heiyubao Sag are good channels for conduction of the deep heat to the upper strata. Furthermore, the Nenjiang Formation, the Sifangtai Formation and the Mingshui Formation overlaying the reservoir form a good thermal insulation caprock. According to calculation, the base resources of the Lindian geothermal field reaches 6.95×1019 J, whereas the volume of the geothermal fluid is 9.78×1010 m3, and the recoverable geothermal fluid is 9.84×107 m3/a, equaling to a capacity of 694.13 MW, which is equivalent to a large scale geothermal field. According to water level monitoring, withdrawal of the thermal water in Lindian town reached the maximum in 2017, and the water level dropped to the lowest point, which exceeded the maximum allowable withdrawal, thus reinjection is necessary. This research provides technical support for the exploration, exploitation and utilization planning and mining right setting of the Lindian geothermal field in the future.
-
Key words:
- genesis model /
- resource assessment /
- Lindian geothermal field /
- Heilongjiang Provine
-
-
表 1 林甸地热田地层简表
Table 1. Strata in Lindian geothermal field
地层 累计厚度/m 岩性概述 系 组 段 第四系 大兴屯组 20~40 以粉质粘土和黄土状粉质粘土为主 林甸组 40~110 主要为粉质粘土、粉细砂、含砾粗砂、砂砾石等 泰康组 60~100 浅灰色粉质粘土、中细砂、粉砂、砂砾石、含植物化石及炭屑 古近系 依安组 10~145 灰色、深灰色、紫褐色泥岩与杂色砂砾岩不等厚互层 白垩系 明水组 二段 200~300 灰绿色泥岩与灰绿色粉砂岩、泥质粉砂岩互层 一段 100 深灰、灰黑色泥岩与灰色砂岩钙质砂岩、砂砾岩组成2个正旋回 四方台组 40~100 以紫红色泥岩为主，其次为灰、灰绿色粉砂岩、砂砾岩 嫩江组 五段 50~100 紫红色泥岩及粉细砂岩 四段 150~200 紫红色、灰绿色泥质粉砂岩、粉砂岩互层 三段 150~200 紫红色、灰绿色泥质砂岩、粉砂岩互层 二段 100~160 主要为黑色泥岩，底部为油页岩，顶部为浅灰色粉砂质泥岩及泥质粉砂岩 一段 100~150 底部黑色泥岩夹油页岩，中下部为灰色粉砂岩、泥质粉砂岩、泥质粉砂岩夹泥岩，上部黑色泥岩，夹劣质油页岩 姚家组 二三段 40~80 以砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩为主 一段 20 下部为一组厚层状灰白色砂岩，底粗上细正旋回特征，顶部以红色泥岩与粉砂岩互层为主 青山口组 二三段 180~350 以深灰色、灰黑色泥岩、厚层泥岩、灰色粉砂岩和泥质粉砂岩互层为主 一段 50~80 灰黑色、深灰色泥岩与灰色粉砂岩，呈不等厚互层 泉头组 四段 30~100 灰绿色、紫红色泥岩与灰白色粉砂岩呈不等厚互层 三段 110~300 灰绿色、紫红色、杂灰绿色砂泥碎屑岩沉积 一二段 112~320 以紫红色、暗紫色泥岩为主，夹薄层粉砂岩 登娄库组 ＞400 岩性为杂色砂砾岩、暗色砂质泥岩、块状砂岩和泥岩。泥岩含砂、钙质团块。受古地理条件控制明显，地层厚度变化较大，一般在200~700 m之间，与下伏侏罗系呈不整合接触 侏罗系 ＞1000 为灰白色、灰色砂岩、砂砾岩、砾岩夹灰黑色、灰色泥板岩，泥岩含泥砾、钙砾浅变质岩 石炭系—二叠系 
下载: 导出CSV
表 2 林甸地热田主要热储层厚度、温度、孔隙度与渗透率
Table 2. Thickness, temperature, porosity and permeability of main reservoirs in Lindian geothermal field
地层 热储层厚度/m 热储层温度/℃ 热储层孔隙度/% 热储层渗透率/10-3 μm2 富水性 组 段 姚家组 二、三段 5.4~24.4 48~58 18.1~30.1 40~300 中等 一段 8~31.4 50~60 15.8~26.9 20~150 中等 青山口组 二、三段 116.8~197.2 51~64 16.4~25.7 20~400 中等 一段 0.8~20 53~70 15.5~23.4 均值32.7 中等 泉头组 四段 7.6~55.6 55~72 15~20 20~100 中等 三段 8.4~34.2 57~76 12.2~20.2 10~100 中等
下载: 导出CSV
表 3 林甸地热田储量各计算区d、φ、tr、S、H的平均值
Table 3. The average of d, φ, tr, S and H of the reservoirs evaluated in Lindian geothermal field
序号 计算区 井号 d/m φ/% tr/℃ S H/m Ⅰ 乌裕尔凹陷 林热40井 305 18.6 43.8 林热43井 139.2 19.8 46.5 巨浪1井 135.2 16.3 55 林热53井 193 18.1 48.3 平均值 193.1 18.2 48.4 3.016×10-3 971 Ⅱ 克山-依龙背斜 林热10井 192.9 21.3 63.2 林灌1井 206.1 23.1 64.3 林热39井 254 18.3 58.5 平均值 226.8 20.9 62 1.308×10-4 1082.56 Ⅲ 黑鱼泡凹陷 林热11井 213.5 17.25 林热14井 192.9 16.00 林热15井 194.3 22.03 林热16井 256.3 16.52 林热17井 248.8 15.46 林热18井 250.4 19.03 林热24井 222.9 16.4 林热25井 307.4 18.05 林热26井 251.2 17.61 林热27井 214.7 14.81 林热28井 225.3 15.05 长青林场平均值 238.18 17.11 61.95 花园镇林热9井 122 23.49 63.51 平均值 180.1 20.3 62.73 6.25×10-5 1059.71 Ⅳ 齐家-古龙凹陷 林热41井 261.8 17.5 63.4 5.20×10-3 1252.2
下载: 导出CSV
表 4 林甸地热田地热能储量计算结果
Table 4. The calculation results of thermal energy reserves in Lindian geothermal field
序号 计算区 热储中热能总量/J Ⅰ 乌裕尔凹陷 2.89×1019 6.95×1019 Ⅱ 克山-依龙背斜 2.16×1019 Ⅲ 黑鱼泡凹陷 4.05×1018 Ⅳ 齐家-古龙凹陷 1.49×1019
下载: 导出CSV
表 5 林甸地热田地热流体储存量计算结果
Table 5. The calculation results of thermal fluid storage in Lindian geothermal field
序号 计算区 体积储存量/m3 弹性储存量/m3 总储存量/m3 Ⅰ 乌裕尔凹陷 4.27×1010 9.19×1010 3.56×109 5.90×109 9.78×1010 Ⅱ 克山-依龙背斜 2.83×1010 8.45×107 Ⅲ 黑鱼泡凹陷 5.13×109 9.30×106 Ⅳ 齐家-古龙凹陷 1.58×1010 2.25×109
下载: 导出CSV
表 6 林甸地热田储量各计算区最大限制降深
Table 6. The maximum limit drop of reserves in each calculation area of Lindian geothermal field
序号 计算区 静止水位埋深/m 最大限制降深/m Ⅰ 乌裕尔凹陷 10 340 Ⅱ 克山-依龙背斜 120 230 Ⅲ 黑鱼泡凹陷 35 315 Ⅳ 齐家-古龙凹陷 -20 370 注：水位由井口算起，负值为自流
下载: 导出CSV
表 7 林甸地热田储量各计算区可布开采井数量
Table 7. The number of exploitation wells that could be arranged in each calculation area of Lindian geothermal field reserves
序号 计算区 面积/km2 可布开采井数量/个 Ⅰ 乌裕尔凹陷 1215 135 Ⅱ 克山-依龙背斜 597 66 Ⅲ 黑鱼泡凹陷 1404 156 Ⅳ 齐家-古龙凹陷 345 38
下载: 导出CSV
表 8 林甸地热田储量各计算区导水系数和导压系数
Table 8. The water conductivity coefficient and pressure conductivity coefficient of each calculation area of Lindian geothermal field reserves
序号 计算区 导水系数/(m2·d-1) 释水系数 导压系数/(m2·d-1) Ⅰ 乌裕尔凹陷 24 3.016×10-3 7.96×103 Ⅱ 克山-依龙背斜 47 1.308×10-4 3.59×105 Ⅲ 黑鱼泡凹陷 17.6 6.25×10-5 2.82×105 Ⅳ 齐家-古龙凹陷 16.26 5.20×10-3 3.13×103
下载: 导出CSV
表 9 水位降深值计算结果
Table 9. Calculation result of water level drop
序号 计算区 最大限制降深值/m 100年最大降深计算值/m Ⅰ 乌裕尔凹陷 340 303.20 Ⅱ 克山-依龙背斜 230 211.08 Ⅲ 黑鱼泡凹陷 315 283.43 Ⅳ 齐家-古龙凹陷 370 187.03
下载: 导出CSV
表 10 林甸地热田地热流体可开采量计算结果
Table 10. Calculation results of recoverable amount of thermal fluid in Lindian geothermal field
序号 计算区 单井可开采量/(m3·d-1) 可布开采井数量/个 可开采量 /(m3·d-1) /(m3·a-1) Ⅰ 乌裕尔凹陷 900 135 121500 4.43×107 Ⅱ 克山-依龙背斜 600 66 39600 1.45×108 Ⅲ 黑鱼泡凹陷 500 156 78000 2.85×107 Ⅳ 齐家-古龙凹陷 800 38 30400 1.11×107 合计 395 269500 9.84×107
下载: 导出CSV
表 11 林甸地热田产能计算参数
Table 11. Energy calculation parameter table of Lindian geothermal field
序号 计算区 地热流体可开采量 地热流体温度/℃ 当地年平均气温/℃ /(m3·d-1) /(L·s-1) Ⅰ 乌裕尔凹陷 121500 1406.26 60 2.5 Ⅱ 克山-依龙背斜 39600 458.34 50 2.5 Ⅲ 黑鱼泡凹陷 78000 902.78 52 2.5 Ⅳ 齐家-古龙凹陷 30400 351.85 55 2.5
下载: 导出CSV
表 12 林甸地热田产能计算成果及规模评价
Table 12. Evaluation table of Lindian geothermal field capacity calculation results and scale
序号 计算区 地热田产能/kW 规模 Ⅰ 乌裕尔凹陷 338544.44 大型 Ⅱ 克山-依龙背斜 91151.45 大型 Ⅲ 黑鱼泡凹陷 187098.09 大型 Ⅳ 齐家-古龙凹陷 77339.09 大型 合计 694133.07 大型
下载: 导出CSV
-
[1] 蔺文静, 刘志明, 王婉丽, 等. 中国地热资源及其潜力评估[J]. 中国地质, 2013, 40(1) : 312-320. doi: 10.3969/j.issn.1000-3657.2013.01.021
[2] 赵振, 罗银飞, 孟梦, 等. 青海省地热资源概况及勘查开发利用部署初步研究[J]. 青海环境, 2013, 23(3) : 130-135. doi: 10.3969/j.issn.1007-2454.2013.03.006
[3] 施尚明, 孙小洁, 于清华. 松辽盆地林甸地区地温场特征[J]. 大庆石油学院学报, 1998, 22(4) : 77-79, 102-103. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DQSY804.023.htm
[4] 张树林, 施尚明, 郭升. 松辽盆地林甸地区热储水的补给及其水动力条件[J]. 大庆石油学院学报, 1998, 22(4) : 80-82. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DQSY804.024.htm
[5] 刘妍. 对林甸地区地热资源的初步认识[J]. 油气井测试, 2003, 12(5) : 69-70. doi: 10.3969/j.issn.1004-4388.2003.05.026
[6] 仝红伟, 陈正国, 孔登锋. 基于林甸地热田砂岩孔隙热储回灌的初步分析[J]. 黑龙江水利科技, 2011, 39(5) : 10-12. doi: 10.3969/j.issn.1007-7596.2011.05.006
[7] 董俊领. 长青林场地热资源潜力评价[D]. 吉林大学硕士学位论文, 2013.
[8] 常立新. 黑龙江省林甸地热田形成条件及主要热储层资源量[J]. 内蒙古石油化工, 2015, (22) : 34-37. doi: 10.3969/j.issn.1006-7981.2015.22.015
[9] 李永利, 于长生, 姜智超, 等. 松嫩盆地北部林甸地热田供暖尾水处理试验[J]. 水文地质工程地质, 2021, 48(1) : 188-194. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SWDG202101023.htm
[10] Yang F T, Li D, Zhou X J, et al. Microbial Community Composition in Thermal Waters from the Lindian Geothermal Field(Songliao Basin, North-EasternChina) [J]. Water, 2022, 14: 632. doi: 10.3390/w14040632
[11] 朱瑞杰, 周学军, 詹涛, 等. 黑龙江林甸地热田热水微生物多样性与群落结构分析[J/OL]. 中国地质. https://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1167.P.20220413.1014.004.html.
[12] Yang F T, Zhu R J, Zhou X J, et al. Artificial neural network based prediction of reservoir temperature: A case study of Lindian geothermal field, Songliao Basin, NE China[J]. Geothermics, 2022, 106: 102547.
[13] 马永法, 周学军, 董俊领, 等. 黑龙江林甸地区深部咸水层CO2地质储存条件与潜力评估[J]. 水文地质工程地质, 2022, 49(6) : 179-189. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SWDG202206019.htm
[14] 大庆油田石油地质志编写组. 中国石油地质志(卷二), 大庆、吉林油田(上册) [M]. 北京: 石油工业出版社, 1987.
[15] 李四光. 地质力学概论[M]. 北京: 科学出版社, 1973.
[16] 黄少鹏. 中国大陆地区大地热流和地壳厚度的变化[J]. 地球物理学报, 1992, 35(4) : 441-450. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DQWX199204006.htm
[17] 高瑞祺, 蔡希源. 松辽盆地油气田形成与分布规律[M]. 北京: 石油工业出版社, 1997.
[18] 徐世光, 郭远生. 地热学基础[M]. 北京: 科学出版社, 2009.
[19] 柯柏林. 北京市平原区北部孙河断裂的地热地质特征[J]. 现代地质, 2009, 23(1) : 43-48. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-XDDZ200901007.htm
[20] 段启杉, 宋小庆, 孟凡涛. 贵州东部变质岩区地热水赋存规律研究[J]. 地下水, 2015, 37(4) : 37-39. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DXSU201504015.htm
[21] 王永波, 丁文萍, 田月, 等. 河北牛驼镇地热田高温地热水成因分析[J]. 城市地质, 2016, 11(3) : 59-64. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-CSDZ201603013.htm
[22] 安百州, 曾昭发, 闫照涛, 等. 鄂尔多斯盆地西缘热储构造模式及地热资源分布特征[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2022, 52(4) : 1286-1301. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-CCDZ202204019.htm
[23] 汪集旸. 中低温对流型地热系统[M]. 北京: 科学出版社, 1993.
[24] 汪在君. 松辽盆地北部的地热资源及其开发利用方向[J]. 自然资源学报, 2003, 18(1) : 8-10. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZRZX200301002.htm
[25] 宾德智, 刘延忠, 郑克棪, 等. 地热资源地质勘查规范(GB/T 11615—2010) [S]. 北京: 中国标准出版社, 2011.
① 石义强, 张梅桂, 王强, 等. 黑龙江省林甸县林甸镇地热资源详查报告. 黑龙江省第二水文地质工程地质勘察院, 2000.
② 隋学文, 刘玉, 时影达. 黑龙江省林甸县地热资源勘探报告. 黑龙江省第二水文地质工程地质勘察院, 2010.
③ 孙梓耀, 李博, 杜永晶, 等. 黑龙江省林甸县巨浪牧场地热资源预可行性勘查报告. 黑龙江省地质调查研究总院, 2013.
④ 周学军, 詹涛, 史珍珍, 等. 林甸县地热资源调查报告. 黑龙江省第二水文地质工程地质勘察院, 2017.
⑤ 大庆市地热研究课题组. 大庆市林甸地区地热资源特征及地热资源评价研究. 大庆石油学院, 大庆市地热开发办, 1998.
-
图(8)
表(12)
计量
- 文章访问数: 1045
- PDF下载数: 35
- 施引文献: 0