永城市地熱資源分布規律

1、地熱地質(zhì)條件

地層特征

區域出露寒武、奧陶系灰巖和石炭、二疊系含煤地層及第四系。寒武系地層厚85～326 m, 巖性為灰巖、白云質(zhì)灰巖、白云質(zhì)生物碎屑灰巖、灰巖夾鈣質(zhì)泥巖、粉砂巖、紅色泥巖、紫紅色砂質(zhì)泥巖等；奧陶系地層厚133～263 m, 巖性為白云質(zhì)灰巖、角礫狀灰巖、鈣質(zhì)泥巖及粉砂巖；石炭系地層厚23～96 m, 巖性為薄層泥巖與厚層灰巖互層，夾薄層泥質(zhì)砂巖及煤線(xiàn)、鮞狀鋁土質(zhì)泥巖等；二疊系地層厚1 796 m, 巖性為長(cháng)石石英砂巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖夾薄層泥巖及煤線(xiàn)。

地熱構造特征

研究區位于華北臺塊東南隅之山東臺背斜徐蚌凹折帶中，秦嶺—昆侖緯向構造帶東段北支的南側，新華夏系第二沉降帶的東側。根據城郊煤礦勘探資料、大王莊鐵礦勘探資料，區內巖溶發(fā)育特征具水平分帶性，巖溶與裂隙灰巖面以下200 m水平范圍內廣泛發(fā)育，溶洞大者直徑4 m, 一般在1 m, 小溶洞孔呈蜂窩狀縱橫分布。熱儲層主要以?shī)W陶系馬家溝組和寒武系張夏組為主，巖性主要以灰巖為主，其特點(diǎn)為質(zhì)純而致密，具多組極為發(fā)育的裂隙，且被方解石脈充填，熱儲類(lèi)型為層狀與帶狀混合熱儲。

 研究區周邊長(cháng)觀(guān)孔水位動(dòng)態(tài)曲線(xiàn)

2 地熱類(lèi)型及熱儲特征

地熱資源類(lèi)型

地溫場(chǎng)成因模式有3種，即傳導、對流、對流—傳導復合模式。傳導模式為地球內部熱能以傳導的形式向地球表面傳遞形成地溫場(chǎng)，自恒溫帶以下地溫隨深度增加而升高，地表一般無(wú)地熱的天然露頭，深大斷裂往往構成地熱田的邊界。地溫場(chǎng)主要受斷裂構造、基底起伏、地層巖性及地熱流體活動(dòng)的影響。工作區地熱資源的形成是地球深部的熱源以傳導的形式對古生界地層影響的結果，地熱系統的成因模式是經(jīng)過(guò)傳導，地熱資源類(lèi)型屬于沉降盆地傳導型。

熱儲層特征

研究區內熱儲主要為古生界奧陶寒武溶蝕裂隙熱儲。熱儲層巖性主要為奧陶系灰巖，灰巖的主要特征為質(zhì)純而致密，具多組極為發(fā)育的裂隙，且被方解石脈充填，是較好的儲熱層，熱儲層有效厚度約350 m。根據收集資料以及此次試驗數據，區內奧陶寒武系灰巖質(zhì)純而致密，裂隙發(fā)育，富水性好，水溫31.6 ℃,單位涌水量為341.54 m3/(d·m),滲透系數為0.35 m/d, 水化學(xué)類(lèi)型主要為SO4-Ca·Na型。

地熱流體質(zhì)量評價(jià)

依據地熱流體水質(zhì)分析結果，按照不同的利用方向，分別進(jìn)行理療熱礦水水質(zhì)評價(jià)、生活飲用水水質(zhì)評價(jià)、農業(yè)灌溉水質(zhì)評價(jià)、漁業(yè)用水水質(zhì)評價(jià)、地熱流體腐蝕性評價(jià)、地熱流體結垢性評價(jià)、碳酸鈣結垢評價(jià)。

①理療熱礦水評價(jià)。對Z2孔地熱流體進(jìn)行理療熱礦水水質(zhì)評價(jià)，礦泉水氟離子含量為3.2 mg/L,達到礦水濃度標準，具有一定的醫療價(jià)值，可作為理療熱礦水。

②生活飲用水評價(jià)。該勘探井地熱水渾濁度、總硬度、硫酸鹽、氯化物、溶解性總固體、氟化物均未達標，因此該地熱井地熱水不宜直接作生活飲用水使用。

③農業(yè)灌溉用水水質(zhì)評價(jià)。對工作區地熱流體農業(yè)灌溉適宜性進(jìn)行評價(jià)，該勘探井地熱水水溫、全鹽量超標、氟化物，絕大多數符合農田灌溉水質(zhì)標準，經(jīng)過(guò)處理可用于農作物灌溉。

④漁業(yè)用水水質(zhì)評價(jià)。對工作區地熱流體進(jìn)行漁業(yè)水質(zhì)評價(jià)。該勘探井氟化物、鋅存在超標，其他項均符合漁業(yè)用水水質(zhì)標準，處理后可用于熱水養魚(yú)。

⑤地熱流體腐蝕性評價(jià)。該地熱流體pH值為7.3,為堿性水，堿性水腐蝕系數Kk=1.008(rMg2+-rHCO-3),經(jīng)計算腐蝕系數Kk=4.88>0,因此該地熱流體為腐蝕性水。

⑥地熱流體結垢評價(jià)。當地熱水被開(kāi)采出來(lái)后，在地熱管道中由于溫度以及壓力的降低使其達到飽和狀態(tài)，那么就會(huì )在管道壁上出現固體沉淀形成水垢。對于結垢評價(jià)參照工業(yè)上用鍋垢總量來(lái)衡量地熱水的結垢性，該地熱流體為鍋垢較多的地熱流體。

以永城市地熱為研究區域，通過(guò)對研究區基礎地質(zhì)資料、地熱評價(jià)資料、勘察研究資料等相關(guān)資料的分析和整理，結合地球物理勘探、地熱鉆探、地熱流體地球化學(xué)分析等手段，對研究區地溫場(chǎng)特征、熱儲類(lèi)型及結構等進(jìn)行研究，對區內奧陶系和寒武系地熱資源量進(jìn)行評價(jià)分析，得到如下結論。

(1)此次鉆探揭穿奧陶系與寒武系地層，鉆達震旦系頂部，對永城地區古生界地層巖性、地質(zhì)年代劃分具有一定意義。

(2)研究位于華北臺塊東南隅之山東臺背斜徐蚌凹折帶中，秦嶺—昆侖緯向構造帶東段北支的南側，新華夏系第二沉降帶的東側，熱儲層主要以?shī)W陶系馬家溝組和寒武系張夏組為主，巖性主要以灰巖為主，熱儲類(lèi)型為層狀與帶狀混合熱儲。

(3)對鉆孔地熱流體水質(zhì)分別進(jìn)行了理療熱礦水、生活飲用水、農業(yè)灌溉用水、漁業(yè)用水、工業(yè)用水評價(jià)，地熱流體氟化物含量達到命名礦水濃度標準，可作為理療熱礦水。通過(guò)穩定同位素，初步判斷地熱流體補給來(lái)源為大氣降水。