瀘州市地熱資源勘查開(kāi)發(fā)可行性分析

  1 自然地理概況瀘州市位于四川省東南沱江和長(cháng)江匯合處，處川滇黔渝四省市結合部，轄四縣（合江縣、瀘縣、古藺縣、敘永縣）三區（江陽(yáng)區、龍馬潭區、納溪區），境內有鐵路 、高速公路，長(cháng)江黃金水道、蘭田機場(chǎng)等，與全國立體交通網(wǎng)絡(luò )連接，交通方便，區位優(yōu)勢明顯。瀘州市屬亞熱帶氣候，四季分明，雨量充沛，年平均氣溫 17℃左右，年平均降雨量 1 100mm。境內過(guò)境河流為長(cháng)江，沿途接納了沱江、永寧河、赤水河，其余支流縱橫分布，為地下水補給創(chuàng )造了良好條件。

 

  2 地質(zhì)環(huán)境簡(jiǎn)述2.1 構造瀘州市處揚子地臺—川黔婁山關(guān)褶皺筠連—赤水東西向構造帶北緣及四川臺坳川東陷褶束瀘州穹褶束帶上。前者以古藺復式背斜為主格架，次級背向斜構造發(fā)育。后者為華瑩山掃帚狀背斜向南西撒開(kāi)的延伸部份。納溪—合江一帶處于東西向構造與北東南西向構造的復合部位（圖 1）。

 

  收稿日期：2013-9-22作者簡(jiǎn)介：丁志勇（1974-），男，四川榮縣人，工程師，從事水、工、環(huán)地質(zhì)工作圖 1 瀘州市地區構造綱要略圖瀘州市地熱資源勘查開(kāi)發(fā)可行性分析5702.2 地層區內出露地層有新生界、中生界、古生界地層，現由新至老分述如下：

 

  新生界。第四系，主要分布在江河、溝谷兩岸及緩坡、槽谷或地勢低洼處，多為洪沖積層，殘坡積層組成。

 

  中生界。由白堊系、侏羅系、三疊系地層組成。白堊系地層主要分布在敘永—古藺一線(xiàn)與納溪—合江縣一線(xiàn)之間的向斜軸部及附近兩翼，巖性為磚紅色中細粒砂巖及砂質(zhì)泥巖，出露厚度不全。侏羅系地層由上統蓬萊鎮組、遂寧組，中統上、下沙溪廟組、新田溝組，下統自流井組、珍珠沖組組成，總厚 1 959～3 250m，巖性為紫色、暗紫色泥巖、砂質(zhì)泥巖夾中細粒砂巖。三疊系地層由上統須家河組、中統雷口坡組、下統嘉陵江組、飛仙關(guān)組組成，總厚 996～2 094m，主要分布在古藺復式背斜兩翼及古佛山背斜、螺觀(guān)山背斜。須家河組、飛仙關(guān)組巖性以砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖為主，雷口坡組、嘉陵江組巖性以灰巖、白云巖夾膏鹽角礫巖為主。

 

  古生界。由二疊系、志留系、奧陶系、寒武系地層組成，主要分布在敘永—古藺一線(xiàn)以南的古藺復式背斜軸部及兩翼。二疊系地層由上統長(cháng)興組灰巖、龍潭組含煤巖系、下統茅口組灰巖、棲霞組灰巖、梁山組泥巖、粉砂巖等組成，總厚329～865m。志留系地層由中統韓家店組黃褐色、黃綠色砂、泥巖，下統石牛欄組灰色泥灰巖、龍馬潭組黑色泥巖組成；奧陶系地層由上統五峰組、臨湘組、中統寶塔組、十字鋪組、下統湄潭組、紅花園組、桐梓組組成，巖性為灰色、黃綠色砂泥巖夾灰～深灰色灰巖，龜裂紋灰巖，生物群屑灰巖等，寒武系出露地層以上中統婁山關(guān)群灰巖、白云巖為主，出露厚度不全。

 

  2.3 水文地質(zhì)特征瀘州地區水文地質(zhì)條件受地質(zhì)構造、地層巖性、地形地貌等條件制約，特別是地下水類(lèi)型、巖層的富水性，地下水補逕排條件，水化學(xué)特征等都受到上述條件的制約。區內地下水主要有以下幾種類(lèi)型。

 

  1）碳酸鹽巖類(lèi)巖溶裂隙水，主要賦存在三疊系中統雷口坡組、下統嘉陵江組，二疊系上統長(cháng)興組、下統茅口組、棲霞組、寒武系婁山關(guān)群碳酸鹽巖地層中，沿碳酸鹽巖走向分布的溶蝕槽谷，溶蝕洼地、落水洞等巖溶地貌，有利于接受大氣降水和地表水的補給，富水性較強，以泉或暗河的形式排泄于地表，水量豐富。

 

  2）碎屑巖類(lèi)孔隙裂隙水，主要賦存在白堊系夾關(guān)組、三疊系上統須家河組及侏羅系夾層砂巖的孔隙裂隙中，一般具承壓性，尤以?shī)A關(guān)組、須家河組含水較豐，富水性中等。

 

  3）基巖裂隙水，主要賦存在侏羅系、三疊系飛仙關(guān)組、二疊系龍潭組、志留系韓家店組、龍馬溪組、奧陶系等砂泥巖構造裂隙或風(fēng)化帶裂隙中，一般富水性較弱，屬相對隔水層。

 

  4）松散巖類(lèi)孔隙水，主要賦存在第四系松散堆積層或殘坡積層孔隙中，由于厚度不大，富水性較弱。

 

  3 地熱地質(zhì)背景與成礦條件據現有資源表明，區內地熱水顯示大多為探礦（天然氣）揭露，只有瀘縣玉蟾山和古藺縣水落鎮才圖 2 瀘州市地熱地質(zhì)圖2014 年 12 月第 34 卷第 4 期 四川地質(zhì)學(xué)報 Vol.34 No.4 Dec.，2014571是專(zhuān)門(mén)鉆探地熱水為目的。熱儲層均為碳酸鹽巖類(lèi)、產(chǎn)出層位主要有三疊系雷口坡組、嘉陵江組及二疊系茅口組、棲霞組，它們均具有相互獨立的熱儲構造及補逕排系統。敘永—古藺一線(xiàn)以南以雷口坡組、嘉陵江組為主要產(chǎn)水層位，以北以茅口組上部為主要產(chǎn)水層位。

 

  3.1 熱儲構造由熱儲層、熱儲層蓋層，熱儲層下伏隔水層組成。熱儲層巖溶裂隙系統要發(fā)育，具有良好的導水、導熱通道和儲水空間，具有良好的補逕排條件。熱儲層蓋層要能有效阻隔地下水向下滲入熱儲層，避免熱量散失，具有隔水保溫的作用。

 

  熱儲層下伏隔水層要能阻隔地熱水向下滲透，避免熱量向下擴散，具有保溫隔水作用。區內熱儲構造主要有（圖 2）：

 

  3.1.1 三疊系熱儲構造熱儲層：由雷口坡組、嘉陵江組組成，厚度429～1 033m，巖性為灰巖、白云巖、膏鹽角礫巖等，呈層狀產(chǎn)出，厚度穩定，分布面積廣。從現有資料可知，雷口坡組下段和嘉陵江組二、三、四段是主要產(chǎn)水層位。

 

  熱儲層蓋層：由三疊系上統須家河組及侏羅系紅層組成，總厚 2 190～3 762m，厚度大，層位穩定，屬相對隔水層。

 

  熱儲層下伏隔水層：由三疊系下統飛仙關(guān)組二段紫紅色砂質(zhì)泥巖、泥巖組成，厚 215～275m，屬相對隔水層。

 

  3.1.2 二疊系熱儲構造：

 

  熱儲層：由茅口組、棲霞組碳酸鹽巖組成，厚 230～612m，巖性為灰巖、白云質(zhì)灰巖。據現有資料可知，分布于古藺復式背斜的茅口組、棲霞組呈層狀單斜產(chǎn)出，厚度穩定，構造簡(jiǎn)單。分布于敘永—古藺一線(xiàn)以北，茅口組、棲霞組深埋地腹，兼有層狀熱儲和帶狀熱儲特征，彼此存在成生關(guān)系，隱伏斷層發(fā)育，主要產(chǎn)水層位茅口組上部。

 

  熱儲層蓋層：由二疊系上統龍潭組含煤巖系組成，厚 100m 左右，巖性為砂泥巖、粘土巖及煤層，屬相對隔水層。

 

  熱儲層下伏隔水層：由二疊系下統梁山組、志留系韓家店組粘土巖、砂質(zhì)泥巖組成，厚 256m，屬相對隔水層。

 

  3.2 地熱水補逕排條件3.2.1 敘永—古藺一線(xiàn)以南分布于敘永—古藺一線(xiàn)以南的三疊系雷口坡組、嘉陵江組熱儲層和二疊系茅口組、棲霞組熱儲層，廣泛裸露于古藺復式背斜兩翼，出露標高多在海拔 1000m 左右，巖溶槽谷、溶蝕洼地、落水洞等巖溶地貌發(fā)育，有利于大氣降水和地表水補給巖溶地下水，淺層巖溶地下水沿碳酸鹽巖傾向和走向發(fā)育的巖溶裂隙補給逕流，以泉或暗河的形式排泄于地表。而另一部份淺層巖溶地下水在區域動(dòng)水壓力作用下，沿傾向和走向發(fā)育的巖溶裂隙向下滲透，補給和逕流，并與熱儲層發(fā)生溶濾、水解、水化學(xué)反應，隨著(zhù)深度的增加，地溫的增高而產(chǎn)生深循環(huán)，形成含 有多種微量元素和多種有益組份的地熱水，具有橫向（傾向）補給、縱向（走向）逕流的特點(diǎn)，向當地最低侵蝕基準面赤水河或永寧河排泄，該區目前尚未發(fā)現天然溫泉，但用深鉆井鉆至熱儲層時(shí)，具有承壓性的地熱水便沿鉆井上升噴出地表而形成鉆井溫泉，如古藺復式背斜北翼在井深 1300m 左右，在雷口坡和嘉陵江組熱儲層則成功鉆獲水溫約 45℃，水量約1500m3/d 的地熱水就是佐證，水質(zhì)為 HSO4—Ca 或 HCO4—Ca·Mg 型，屬溫熱水低溫地熱資源。根據現有資料，雷口坡組、嘉陵江組熱儲層是敘永—古藺一線(xiàn)以南地熱水的主要產(chǎn)出層位（圖 3）。

 

  圖 3 古藺背斜北翼地熱水補逕排橫剖面示意圖瀘州市地熱資源勘查開(kāi)發(fā)可行性分析5723.2.2 敘永—古藺一線(xiàn)以北三疊系雷口坡組、嘉陵江組及二疊系茅口組、棲霞組熱儲層均深埋地腹（僅在古佛山背斜局部地段因斷層抬升小范圍出露嘉陵江組），該區無(wú)天然溫泉出露。從區域構造位置看，處于華瑩山掃帚狀背斜向南西撒開(kāi)延伸的瀘州穹隆構造和與筠連—赤水東西向構造帶的復合部位，熱儲層裸露區遠在華瑩山背斜、珙長(cháng)背斜、古藺復式背斜一帶，大氣降水和地表水補給區較遠，以縱向逕流為主，補逕排條件復雜，由于熱儲層埋藏較深，深循環(huán)處于停滯或封閉—半封閉狀態(tài)。從石油部門(mén)在該區施工的天然氣井顯示，二疊系茅口組、棲霞組熱儲層是該區地熱水的主要產(chǎn)出層位，一般具氣、水同層特征，氣大水小或氣小水大，其特點(diǎn)是水溫高（50℃以上）、水量?。〝凳珨蛋?lài)?天），礦化度高（30～55g/L），埋深大（一般2000m 左右），受地質(zhì)構造和隱伏斷層制約明顯，具層狀熱儲兼帶狀熱儲特征，構造較復雜，產(chǎn)水層位主要為茅口組頂部古巖溶發(fā)育段，水質(zhì)為 Cl—Na 型，屬溫熱水低溫地熱資源。

 

  4 勘查開(kāi)發(fā)可行性分析4.1 敘永—古藺一線(xiàn)以南廣泛分布于古藺復式背斜軸部或兩翼的三疊系雷口坡組、嘉陵江組熱儲層和二疊系茅口組、棲霞組熱儲層，呈層狀單斜產(chǎn)出，層位穩定，厚度大，構造簡(jiǎn)單，巖溶地貌發(fā)育，補逕排條件良好，屬地溫梯度增溫型的溫熱水低溫地熱資源，能滿(mǎn)足理療、洗浴、溫室養殖等要求。從現有資料分析，二疊系茅口組、棲霞組熱儲層目前尚未發(fā)現地熱水顯示，今后有待進(jìn)一步工作證實(shí)。而三疊系雷口坡組、嘉陵江組熱儲層地熱水顯示表明，在一定深度（2 000m 以?xún)龋┿@獲地熱水的可能性較大。

 

  4.1.1 水溫：

 

  根據四川盆地地溫與深度對應關(guān)系有關(guān)資料：四川盆地南部：深度 1 000m、地溫 35～47℃；深度 2000m，地溫 47～64℃。從敘永縣回龍山鉆井深 570m，水溫 27℃和古藺縣水落鉆井深 1 250m 左右，水溫45℃的情況看，瀘州敘永—古藺一線(xiàn)以南地區雷口坡組、嘉陵江組熱儲層地溫梯度約 2.5℃/100m，與四川盆地地溫與深度對應關(guān)系基本相近。

 

  水溫（℃）=（H1－H2）×S＋bH1：埋深（井深）：1 250m；H2：常溫帶深度：50m；b：年平均氣溫：17 ℃；S：地溫梯度：2.50℃/100m；水溫=（1 250 m -50 m）×2.5℃/100m +17℃=47℃4.1.2 水量根據古藺縣水落鉆井出水量約 1 500m3/d 分析，在敘永—古藺一線(xiàn)以南的古藺復式背斜北翼，由于雷口坡組、嘉陵江組熱儲層廣泛裸露，巖溶地貌發(fā)育，補給條件較好，埋深適中，因此，預測鉆獲水量 1 000m3/d是可能的。

 

  4.1.3 概略評價(jià)若成功鉆獲水溫45℃，水量1 000m3/d的地熱水，通過(guò)一個(gè)水文年的動(dòng)態(tài)監測后以允許開(kāi)采量800m3/d，按《地熱資源地質(zhì)勘查規范》（GB/T11615—2010）中地熱供暖、理療、洗浴等耗水量參考標準 0.3～0.5m3/人次計算，一天可滿(mǎn)足 1 600～2 600 人的洗浴消費需求。按規范附錄 F，m=W÷4.1868÷7 公式計算，地熱水開(kāi)采一年所獲熱量與之相當的節煤量約 900 噸/年標準煤，另還可節省 CO2、SO2、氮氧化物的排放量及治理費用，節能減排效果明顯，有一定開(kāi)發(fā)利用前景。

 

  4.2 敘永—古藺一線(xiàn)以北三疊系雷口坡組、嘉陵江組熱儲層和二疊系茅口組、棲霞組熱儲層，均深埋地腹，距離補給區遠，逕流途徑長(cháng)，補逕排條件較差，具層狀兼帶狀熱儲特征，地質(zhì)構造復雜。據玉蟾山鉆井資料，嘉陵江組熱儲層水量 1 000m3/d 左右，水溫低（29℃），而且油水氣混合同層，分離困難，不具開(kāi)發(fā)價(jià)值。

 

  二疊系茅口組、棲霞組熱儲層，據石油部門(mén)天然氣鉆井顯示，鉆井多集中在背斜構造部位，氣水同產(chǎn)井較多，溶隙、溶縫發(fā)育不均一，地質(zhì)構造比較復雜。因此，產(chǎn)出層位高低不一，橫向上難以對比，氣水產(chǎn)量也懸殊較大，鉆井若鉆遇溶隙、溶縫發(fā)育地帶，則氣水產(chǎn)量相對較豐，反之則相反，因此，勘查風(fēng)險較大。

 

  從該區納 47、壇 18、荔 2、井 4、井 10 等多口天然氣井中的水質(zhì)分析成果表明，地熱水水質(zhì)達命名2014 年 12 月第 34 卷第 4 期 四川地質(zhì)學(xué)報 Vol.34 No.4 Dec.，2014573理療熱礦水標準達七項之多，水質(zhì)好、溫度較高，各井水量大小不一，礦化度較高，今后開(kāi)發(fā)利用，廢水的排放對環(huán)境有較大影響，污水處理費用較高，勘查、開(kāi)發(fā)利用投入大，成本高。

 

  5 工作設想5.1 敘永—古藺一線(xiàn)以南在廣泛收集以煤、硫勘查成果和 1∶20 萬(wàn)區域水文地質(zhì)資料及地熱水鉆井資料的基礎上，開(kāi)展 1∶5萬(wàn)地熱地質(zhì)調查。著(zhù)重研究熱儲構造（重點(diǎn)是雷口坡組、嘉陵江組熱儲）的巖性、厚度、分布范圍、熱儲溶隙、縫隙、巖溶裂隙發(fā)育情況，補、逕、排條件等，結合物探手段，圈定熱異常和勘查靶區，掌握熱儲埋深及富水性，降低勘查風(fēng)險，達到探采結合的目的。工作重點(diǎn)可放在古藺復式背斜北翼敘永——古藺一帶，該區熱儲層裸露，補、逕、排條件較好，地質(zhì)構造簡(jiǎn)單，而且有成功鉆獲地熱水的經(jīng)驗可借鑒，開(kāi)發(fā)利用的外部環(huán)境較優(yōu)，勘查風(fēng)險相對較小，比如先期可選取敘永縣兩河—火把橋和古藺縣德躍—石亮河一帶開(kāi)展工作，該區今后開(kāi)發(fā)利用產(chǎn)生的廢水排放技術(shù)處理難度不大，勘查和開(kāi)發(fā)利用投入成本相對較低。

 

  5.2 敘永—古藺縣一線(xiàn)以北該區石油部門(mén)在勘探天然氣工作中，積累了豐富的地腹資料，研究程度相當高，基本查明了熱儲層埋深及深部隱伏構造，為分析研究地熱水的賦存規律提供了基礎資料。但是該區地熱水埋深較大，構造復雜，而且氣水同層或油氣混合，若單獨針對地熱水而重先布井勘查，則有可能出現氣大水小或油氣混合的結果，勘查風(fēng)險較大，加之地熱水礦化度較高，今后開(kāi)發(fā)利用對輸水管道，供水管網(wǎng)以及廢水處理和排放都存在一定問(wèn)題，勘查和開(kāi)發(fā)成本較高。因此，建議以收集石油部門(mén)天然氣鉆井、地震物探資料為主，對有開(kāi)發(fā)前景的區塊，輔以物探進(jìn)行可行性論證；對現在水量大、溫度高，無(wú)天然氣開(kāi)發(fā)價(jià)值的鉆井進(jìn)行評估，提交是否有開(kāi)發(fā)利用價(jià)值的評估報告，為當地政府招商引資提供決策依據。

 

  在上述工作的基礎上，編制瀘州地區地熱地質(zhì)和勘查開(kāi)發(fā)規劃圖，提交瀘州地區地熱資源勘查開(kāi)發(fā)可行性研究報告，為規劃合理勘查開(kāi)發(fā)利用瀘州地區地熱資源提供基礎資料。