中低温对流传导型地热系统——雄县型

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2018-10-16

  地热系统根据成因分析,可分为:中低温传导型地热系统;中低温对流型地热系统;高温对流型地热系统;高温传导型地热系统等四种类型。

在自然界,单一类型少见,往往是复合型的。

    这是一类主要埋藏在大中型沉积盆地之中(如渤海湾、松辽、苏北、四川、鄂尔多斯等盆地)的地热资源,能源潜力巨大。 陈墨香(1988)基于渤海湾盆地地热研究,确定了中低温传导型地热系统。 据估算,我国10个主要沉积盆地的可采资源量可达到×108t标准煤的量级。 目前北京、天津、西安等大中城市及广大农村开发利用的主要就是这类地热资源。

  基于我们近年来对于雄县地热田的详细研究,我们注意到这类传导型地热系统也可能有局部的对流,因而也会有传导—对流这样的地热系统。

  雄县位于牛驼镇地热系统的西南部,在渤海湾盆地的北部,全区524km2皆赋存地热资源,地热开发主要是新近系砂岩孔隙热储和基岩岩溶裂隙热储,其中蓟县系雾迷山组热储分布范围广,厚度大,岩溶裂隙发育,渗透性好,是整个地热田最重要的热储。   1热源与水源  雄县地热系统位于渤海湾盆地中,热源由两部分构成,即地壳放射性元素产生的热量和来自上地幔的热。 由于地处裂谷盆地核心部位,地壳较薄,因而地幔热源比例较高,是我国东部热盆中典型的中低温传导型地热系统。

地热水主要是接受大气降水补给,由于远离补给区,补给速度比较慢。

  2热储层  雄县地热系统的浅层热储为新近系砂岩热储,深层热储为蓟县系雾迷山组白云岩热储。 新近系砂岩热储与蓟县系雾迷山组热储中间被新近系下部和古近系致密泥岩隔开,形成两个水力联系差而互相独立的热储。 蓟县系热储埋藏深度在950~1050m,是雄县地热开发利用的主要热储层。

  3导水通道  雄县地热系统基岩中的断裂和次生裂隙构成了地热水的主要导水通道。 牛东断裂面与古近系接触,造成基岩水流受阻。 断裂的上部由多条断层构成,在较深部位合成一条,力学性质是张性的,作为导水通道,使深部侧向径流在断层坡面受阻后沿这些通道上涌补给凸起顶部裂隙带,使其具有较高的温度和较丰富的水量。   4盖层  第四系、新近系下部和古近系致密泥岩构成蓟县系热储的盖层,盖层的岩性主要以粘性土为主,夹有砂层。

黏土具有较高的孔隙度,但是渗透率非常小,热导率低,不利于在第四系和更深的地层之间传导热能或形成热对流,从而第四系为深部的砂岩和白云岩热储形成了良好的热储盖层。 第四系的整体厚度一般不小于400m,新近系和古近系地层厚度一般为150~700m。

在牛驼镇凸起的轴部没有古近系的分布,只有第四系和新近系分布。 在牛驼镇凸起的翼部发育有较厚的古近系,厚度为0~8000m。

  我国大型沉积盆地中蕴含丰富的中低温地热资源。 如前面讨论的那样,从成因类型上看,它们以中低温传导型地热系统为主,在局部地带,由于受到断裂活动的影响,形成传导—对流的亚类。

我国主要沉积盆地的地热状态有东至西,依次为热盆、温盆和冷盆。

东部的松辽盆地、渤海湾盆地、苏北盆地等属于热盆,地热资源丰富。   在沉积盆地地热系统中,主要热储类型有砂岩孔隙型热储和基岩裂隙—岩溶型热储。 其中,裂隙—岩溶型地热储的开发利用条件更加优越。 如下图表明,我国碳酸盐岩的分布总面积占陆地面积的三分之一,裸露面积约为9×105km2以上。 基于岩溶发育程度的差异,我们采用类比法,以雄县地热系统和苏北地热系统为参照,估算了全国岩溶热储地热资源潜力,结果为5000×108t左右标准煤,可见潜力巨大。