山东乐陵地区地热开发动态分析研究
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摘 要：近年来，地热行业开发利用规模发展较快，实现地热资源可持续利用显得尤为重要，文章以山东乐陵地区地热开发为例，进行地热开发动态分析。通过收集、整理历年该区域地热资源动态监测资料，发现在馆陶组热储层中，构造高点处水位浅，向四周逐渐加深;采暖季水位降低，非采暖季水位恢复升高，且受回灌量影响;出水温度没有因长期开采出现下降趋势。同时，为实现地热资源可持续开发利用，缓解水位下降、维持地层压力，提出合理化建议。
关键词：地热资源;动态分析;水位;温度
中图分类号：P314 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2020）06-0065-02
Abstract： In recent years， the development and utilization scale of geothermal industry develops rapidly. Therefore， it is particularly important to realize sustainable utilization of geothermal resources. This paper took Leling area of Shandong province as an example to conduct dynamic analysis of geothermal development. The author found some laws， by collecting and sorting out the dynamic monitoring data of geothermal resources over the years. It is that the water level in Guantao formation is shallow at the structural high point and gradually deepens around; the water level in the heating season decreased， increased in the non-heating season which was affected by the amount of recharge; the wellhead temperature did not decrease during long-term mining. Meanwhile， the paper put forward reasonable suggestions， in order to realize the sustainable development of geothermal resources， relieve the water level drop and maintain the formation pressure.
Keywords： geothermal resources; dynamic analysis; water level; temperature
前言
近年来，常规资源枯竭、全球气候变暖、雾霾不断加剧等现象的出现，使得能源供给与环境保护已成为当今社会面临的主要问题[1]。地热资源以其资源储量巨大、分布广泛、开发利用稳定、安全、清洁、高效、可再生的独特优势，成为实现能源生产革命、缓解环境压力的战略性资源[2]。
本文以德州市乐陵地热田为研究对象，在全面搜集乐陵地热地质、钻井、测井、动态观测等方面资料的基础上，综合分析乐陵地质构造特征、热储层特征、水位和温度等动态参数特征，确定水位、温度等动态变化情况，及开采回灌對动态参数的影响，为今后其他地热田地热开发动态分析研究提供依据，实现地热田的可持续开发利用。
1 地热地质特征
1.1 区域概况
乐陵市位于华北平原东南部的鲁西北坳陷地热区，在区域构造单元上属于华北板块（Ⅰ）、渤海湾盆地（Ⅱ）、埕宁隆起（Ⅲ）的次级构造单元宁津凸起（Ⅳ）区，主要受陵县-老黄河口断裂和庆云断裂影响。宁津凸起北邻长官凹陷、车镇凹陷，东接无棣凸起，南连德州凹陷、临邑凹陷[3]。
1.2 热储层属性
通过地质钻探、地质录井及前期资料收集，可初步判断该区域热储层特征，并划分出第四系（Q）保温盖层、新近系明化镇组（Nm）、馆陶组（Ng），其中馆陶组被视为主要孔隙型热储层。
馆陶组热储层广泛分布，岩性为浅灰色、灰白色含砾砂岩及砂砾岩，垂向上呈上细下粗的正旋回沉积。底砾岩明显，砾石成分以石英为主，其次为长石，磨圆度中等，分选性一般，泥质胶结，砂砾岩成岩性差，呈疏松状。据本区地热钻探资料，热储顶板埋深1028～1155m，呈现中间低、四周高起伏分布特征，划分为南北两个地热水系统（图1）;厚度为260～405m，分布在350m左右，同样具有南北区块分布特点。
据地球物理测井资料反映，孔隙度较大，多分布在20%以上，渗透率多分布在200mD以上，泥质含量小于20%，地层物性发育较好。单位涌水量1.223～5.788m3/h·m，井口水温49～53℃;地热水化学类型为Cl-Na型水，矿化度为5576.78～6747.91mg/L，水中含有丰富的锂、锶、偏硅酸、偏硼酸等对人体健康有益的微量元素成分。
2 地热开发动态分析
2.1 水位动态特征
新近系馆陶组是乐陵地区主要开采热储层，地热井数量较多，积累了丰富、连续和完整的动态监测资料，其水位动态特征规律明显。
对于单井而言，在地热资源开发过程中，水位埋深和降幅表现为以地热井取水点为中心向外围区域呈逐渐减小的趋势，并在地热井取水点形成水位降落漏斗[4]。因此，在地热开发前期布设地热井时，为避免热突破要考虑抽水影响半径，设置合理井间距。 从群井角度分析发现，区域构造特征对水位动态变化起主要控制作用。以乐陵地区25口地热井2018年供暖季前期液位资料为例，其水位分布特征与该区域馆陶组热储层顶面构造具有一定相关性，构造高点处水位浅，向四周逐渐加深，2014-2017年液位数据资料同样显示以上规律。
根据前文分析将乐陵地区划分为南北两个地热水系统，其中北部系统包含名仕、帝都、春润地热井，南部系统包含泰山、永基、清华园、世纪城、凤凰城地热井。南北两个系统均表现为采暖季随地热资源开发水位降低，非采暖季水位恢复升高，且采暖季水位变化主要受开采量影响，回灌量主要控制非采暖季水位恢复水平[5]。
2.2 温度动态特征
根据乐陵地区具代表性的开采井近三个采暖季井口温度动态观测数据得到：该区域馆陶组热储层地热井出水温度在50℃左右，剔除坏点可发现，井口温度前后相差无几、较平稳，最多上下浮动2-3℃，且该浮动与开采量有一定相关性，随潜水泵开启频率增大，开采流量变大，出水温度会有相应升高的趋势。综上，地热井的井口出水温度并没有因长期开采而出现明显下降的趋势。
3 结束语
乐陵地区以馆陶组为主要开发热储层，根据该层位构造特征将该区域划分为南北两个地热水系统。研究表明，构造高点处水位浅，向四周逐渐加深;采暖季水位降低，非采暖季水位恢复升高，且受回灌量影响;出水溫度没有因长期开采出现下降趋势。
为实现地热资源可持续开发利用，缓解水位下降、维持地层压力，现提出以下建议：
（1）地热开发过程中，地热井在取水点处形成下降漏斗，具有一定的影响半径，因此，在地热开发前期布设地热井时，为避免热突破、维持出水温度稳定，要考虑抽水影响半径，设置合理井间距，科学规划、合理布局;
（2）在地热井水位恢复过程中，回灌量、回灌效率对其恢复程度、地层压力有较大影响，因此，要加强回灌技术的研究和应用，不断提高回灌率;
（3）目前，热储层温度的动态研究主要依靠出水温度，未能真实反映热储层温度动态变化特征，建议选择典型地热井做连井测温工作;
（4）加强水质动态特征研究分析。
参考文献：
[1]张建亮.浅谈当前我国常规能源现状与未来新型能源发展[J].城市建设理论研究，2017（2）：162-164.
[2]陈墨香.中国地热资源的分布及其开发利用[J].资源科学，1991（5）：40-46.
[3]杨菲，陈宇坤，闫成国，等.埕宁隆起断层地震剖面解释及构造特征研究[C].中国地震学会第14次学术大会专题，2012.
[4]王兴.地下热水生产井与回灌井间距及其影响因素[J].地下水，2005，27（2）：116-117.
[5]田光辉，曾梅香，阮传侠.天津地热资源开发利用动态特征浅析[J].地下水，2008，30（5）：28-31.
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