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辽宁凌海地区深层地热资源赋存条件与开发利用分析

张颖
摘 要：地热资源是储存于地球内部可再生的环保型能源，而地热（水）作为一种洁净资源因利用广泛不受时间和地域限制，越来越受到关注。以凌海西八千地区为例，采用地质调查、测绘、物探及钻探的方法，查明该地区地热田的地质条件、热储特征，分析判断地热流体赋存条件，为地热井勘察提供技术基础，具有长期借鉴作用。同时地热资源可为凌海地区经济发展提供清洁卫生、价格低廉的新型能源，具有广泛的开发利用价值。
关键词：地热资源 地温场 地热流体 热储层 开发利用
：P314 ：A ：1674-098X（2014）03（a）-0088-01
锦州凌海西八地段交通便利，物产丰富，所处地貌单元为平原区，地形平坦。属暖温带大陆性半湿润半干旱季风气候区，区内多年平均气温9.5 ℃。[1]。
1 地热地质条件
西八千位于辽宁中部鼻状幔隆区-彰武菊花幔凸，该地区为地势沉降区，地幔隆起，地壳较薄，厚度约34.0 km。重力布伽正异常显示，重力异常值为0～10毫伽。该地区为下辽河盆地西部边缘地带，下辽河盆地主要发育地层为第四系、上第三系明化镇组和馆陶组、下第三系东营组、沙河街组[2]。按地层时代从新到老可分为三个热储系统。上部为上第三系热储系统、中部为下第三系热储系统、下部为古潜山热储系统。
2 地热资源储量特征
西八千位于下辽河地热田的迳流区，地热田的边界除西南部为相对隔水边界外，其它各方向均为透水边界。热储层为第三系沙河街组三段砂岩和砂砾岩，埋深1143 m，其平均渗透系数为1.2 m/d。热储上部明化镇组、馆陶组、东营组和沙河街组一、二段的泥岩，可视为热储的盖层。
地温来源于大地热流，流值约为64 mW/m2，地温在平面分布上基本一致；在垂向上总体趋势属于逐渐递增。常温带深度为50 m，基准温度11.5 ℃。地温梯度基本处于3.27～3.39 ℃/100 m之间，属正常地温梯度。主要热源为深部幔源热，属传导型地热。
3 地温场特征
下辽河盆地北部地区的上第三系，由于靠近补给区和盖层较薄，地温梯度平均值为2.714 ℃/100 m。地温的变化在下第三系随构造埋深影响较为明显，在东部凹陷的南部桃园-海外河等形成地温高值区，平均地温梯度值为3.8 ℃/100 m。前第三系地温梯度各地区梯度变化也较大，平均值为3.11 ℃/100 m。
4 地热流体
（1）地热流体的特征
按整体地势和所处下辽河盆地位置考虑，西八千地段地热田地热流体大体自西北向东南方向流动。由于位于下辽河盆地西部盆地边缘，但地形平缓，地下热水埋深较大，地下水交替作用较缓慢。
（2）地热流体的化学特征
西八千地段地下热水水化学类型为HCO3-Na型，地下热水主要来源于早期沉积水和近期迳流补给水。按照热储层分层叙述：
上第三系热储层主要指馆陶组，为层状砂岩和泥岩的互层，砂层占层厚60%。馆陶组含水层范围小，含水层埋深500～1400 m，水温20～50 ℃，水量达1000～2500 m3/d，矿化度在0.4～0.9 g/l，硬度小于20德国度[3]，PH值在8.0～9.0，属淡水-微咸水。
下第三系热储层包括东营组、沙河街组，最大厚度8000 m。由于沉积条件的控制，地下水赋存空间的砂岩体主要特征是成岩性好，压实程度高，含水层处于封闭或半封闭状态，所以下第三系含水层埋深大，水量为150～1100 m3/d，矿化度一般介于1.0～10 g/l，属微咸水-咸水，硬度一般为20～40德国度，pH值8～9，属弱碱性水。
古潜山热储层，主要由下古生界和中上元古界海相碳酸盐岩组成，地下水赋存于碳酸盐岩的溶隙中。地层自上而下有二叠系、石炭系、奥陶系、寒武系、青白口系、蓟县系及长城系。古潜山热储系统的特点是埋藏深、水温高、储层厚度大。水量较丰富，为70～270 m3/d。矿化度低于下第三系而高于上第三系，一般小于5 g/L。水温一般在60～90 ℃之间。硬度小于20德国度，为微硬水。PH值在7.0～8.0，属淡水-微咸水。
近代和现代大气降水从东、西、北山区入渗，沿岩层面、断裂破碎带、节理裂隙等通道向盆地中心迳流，补给盆地地下水。局部地段由于断裂的沟通，深层地下热水补给上层。热储层厚度大、砂砾岩裂隙发育，迳流条件较好，以人工抽水为主要排泄方式。
（3）地热流体的补给
地下热水的主要来源于大气降水，但对于深埋1000多米、上覆泥岩不透水盖层的地下水，不可能直接接受大气降水，所以热储中的地下水主要为沉积水和迳流补给水。沉积水是指随沉积物一起沉积下来并保存在地下的水，这种水认为是早期的大气降水形成的。除了沉积水，热储层中地下水还来自该地段西北部大气降水入渗地下迳流补给。
5 地热资源开发利用
根据水温、水质和地区实际情况，将地下热水开发利用建议如下：
（1）洗浴理疗
西八千地理位置优越，交通便利，可开发为洗浴疗养中心，同时还可以带动相关产业发展。由于水中含有的矿物质，开发的地热资源可直接利用于理疗，具有较高的医疗保健功效。
（2）采暖
53 ℃的地下热水可直接用于当地居民的冬季采暖。采暖后的热水温度有所降低，还可以利用为温水养殖、温水灌溉等，实现地下热水的梯级开发利用。
（3）农业温室
在地热井周围种植蔬菜或进行花卉栽培，利用温水灌溉，既可以节约能源，又可促进经济发展，将成为一个新的经济增长点。
（4）水产养殖
抽取的地下热水经取暖利用或冷水混合至30 ℃左右时，利用其进行热带鱼养殖，推动渔业养殖的发展，可显著提高经济效益。
6 结语
（1）热储系统的特点是“层控热储，侧向径流补给，大地热流供热”。热储层为下第三系沙河街组三段，岩性为砂砾岩，总厚度为88.6 m。盖层为上第三系和下第三系中的泥岩，厚度大，具有一定的保温作用。
（2）西八千地热井口出水最高温度达53 ℃，属低温地热资源温热水级别，可开发用于理疗、洗浴、采暖、温室及养殖等。
参考文献
[1] 宋俊德.辽宁凌海西八千地段深层地热勘查[R].锦州：辽宁省第一水文地质工程地质大队，2011.
[2] 辽宁省地质矿产局编.辽宁省区域地质志[M].地质出版社，1989：701-706.
[3] 懂少杰.大沽河水源地地下水总硬度的分析与研究[J].环境科学与技术，2008（12）：125-131.endprint
摘 要：地热资源是储存于地球内部可再生的环保型能源，而地热（水）作为一种洁净资源因利用广泛不受时间和地域限制，越来越受到关注。以凌海西八千地区为例，采用地质调查、测绘、物探及钻探的方法，查明该地区地热田的地质条件、热储特征，分析判断地热流体赋存条件，为地热井勘察提供技术基础，具有长期借鉴作用。同时地热资源可为凌海地区经济发展提供清洁卫生、价格低廉的新型能源，具有广泛的开发利用价值。
关键词：地热资源 地温场 地热流体 热储层 开发利用
：P314 ：A ：1674-098X（2014）03（a）-0088-01
锦州凌海西八地段交通便利，物产丰富，所处地貌单元为平原区，地形平坦。属暖温带大陆性半湿润半干旱季风气候区，区内多年平均气温9.5 ℃。[1]。
1 地热地质条件
西八千位于辽宁中部鼻状幔隆区-彰武菊花幔凸，该地区为地势沉降区，地幔隆起，地壳较薄，厚度约34.0 km。重力布伽正异常显示，重力异常值为0～10毫伽。该地区为下辽河盆地西部边缘地带，下辽河盆地主要发育地层为第四系、上第三系明化镇组和馆陶组、下第三系东营组、沙河街组[2]。按地层时代从新到老可分为三个热储系统。上部为上第三系热储系统、中部为下第三系热储系统、下部为古潜山热储系统。
2 地热资源储量特征
西八千位于下辽河地热田的迳流区，地热田的边界除西南部为相对隔水边界外，其它各方向均为透水边界。热储层为第三系沙河街组三段砂岩和砂砾岩，埋深1143 m，其平均渗透系数为1.2 m/d。热储上部明化镇组、馆陶组、东营组和沙河街组一、二段的泥岩，可视为热储的盖层。
地温来源于大地热流，流值约为64 mW/m2，地温在平面分布上基本一致；在垂向上总体趋势属于逐渐递增。常温带深度为50 m，基准温度11.5 ℃。地温梯度基本处于3.27～3.39 ℃/100 m之间，属正常地温梯度。主要热源为深部幔源热，属传导型地热。
3 地温场特征
下辽河盆地北部地区的上第三系，由于靠近补给区和盖层较薄，地温梯度平均值为2.714 ℃/100 m。地温的变化在下第三系随构造埋深影响较为明显，在东部凹陷的南部桃园-海外河等形成地温高值区，平均地温梯度值为3.8 ℃/100 m。前第三系地温梯度各地区梯度变化也较大，平均值为3.11 ℃/100 m。
4 地热流体
（1）地热流体的特征
按整体地势和所处下辽河盆地位置考虑，西八千地段地热田地热流体大体自西北向东南方向流动。由于位于下辽河盆地西部盆地边缘，但地形平缓，地下热水埋深较大，地下水交替作用较缓慢。
（2）地热流体的化学特征
西八千地段地下热水水化学类型为HCO3-Na型，地下热水主要来源于早期沉积水和近期迳流补给水。按照热储层分层叙述：
上第三系热储层主要指馆陶组，为层状砂岩和泥岩的互层，砂层占层厚60%。馆陶组含水层范围小，含水层埋深500～1400 m，水温20～50 ℃，水量达1000～2500 m3/d，矿化度在0.4～0.9 g/l，硬度小于20德国度[3]，PH值在8.0～9.0，属淡水-微咸水。
下第三系热储层包括东营组、沙河街组，最大厚度8000 m。由于沉积条件的控制，地下水赋存空间的砂岩体主要特征是成岩性好，压实程度高，含水层处于封闭或半封闭状态，所以下第三系含水层埋深大，水量为150～1100 m3/d，矿化度一般介于1.0～10 g/l，属微咸水-咸水，硬度一般为20～40德国度，pH值8～9，属弱碱性水。
古潜山热储层，主要由下古生界和中上元古界海相碳酸盐岩组成，地下水赋存于碳酸盐岩的溶隙中。地层自上而下有二叠系、石炭系、奥陶系、寒武系、青白口系、蓟县系及长城系。古潜山热储系统的特点是埋藏深、水温高、储层厚度大。水量较丰富，为70～270 m3/d。矿化度低于下第三系而高于上第三系，一般小于5 g/L。水温一般在60～90 ℃之间。硬度小于20德国度，为微硬水。PH值在7.0～8.0，属淡水-微咸水。
近代和现代大气降水从东、西、北山区入渗，沿岩层面、断裂破碎带、节理裂隙等通道向盆地中心迳流，补给盆地地下水。局部地段由于断裂的沟通，深层地下热水补给上层。热储层厚度大、砂砾岩裂隙发育，迳流条件较好，以人工抽水为主要排泄方式。
（3）地热流体的补给
地下热水的主要来源于大气降水，但对于深埋1000多米、上覆泥岩不透水盖层的地下水，不可能直接接受大气降水，所以热储中的地下水主要为沉积水和迳流补给水。沉积水是指随沉积物一起沉积下来并保存在地下的水，这种水认为是早期的大气降水形成的。除了沉积水，热储层中地下水还来自该地段西北部大气降水入渗地下迳流补给。
5 地热资源开发利用
根据水温、水质和地区实际情况，将地下热水开发利用建议如下：
（1）洗浴理疗
西八千地理位置优越，交通便利，可开发为洗浴疗养中心，同时还可以带动相关产业发展。由于水中含有的矿物质，开发的地热资源可直接利用于理疗，具有较高的医疗保健功效。
（2）采暖
53 ℃的地下热水可直接用于当地居民的冬季采暖。采暖后的热水温度有所降低，还可以利用为温水养殖、温水灌溉等，实现地下热水的梯级开发利用。
（3）农业温室
在地热井周围种植蔬菜或进行花卉栽培，利用温水灌溉，既可以节约能源，又可促进经济发展，将成为一个新的经济增长点。
（4）水产养殖
抽取的地下热水经取暖利用或冷水混合至30 ℃左右时，利用其进行热带鱼养殖，推动渔业养殖的发展，可显著提高经济效益。
6 结语
（1）热储系统的特点是“层控热储，侧向径流补给，大地热流供热”。热储层为下第三系沙河街组三段，岩性为砂砾岩，总厚度为88.6 m。盖层为上第三系和下第三系中的泥岩，厚度大，具有一定的保温作用。
（2）西八千地热井口出水最高温度达53 ℃，属低温地热资源温热水级别，可开发用于理疗、洗浴、采暖温室及养殖等。
参考文献
[1] 宋俊德.辽宁凌海西八千地段深层地热勘查[R].锦州：辽宁省第一水文地质工程地质大队，2011.
[2] 辽宁省地质矿产局编.辽宁省区域地质志[M].地质出版社，1989：701-706.
[3] 懂少杰.大沽河水源地地下水总硬度的分析与研究[J].环境科学与技术，2008（12）：125-131.endprint
摘 要：地热资源是储存于地球内部可再生的环保型能源，而地热（水）作为一种洁净资源因利用广泛不受时间和地域限制，越来越受到关注。以凌海西八千地区为例，采用地质调查、测绘、物探及钻探的方法，查明该地区地热田的地质条件、热储特征，分析判断地热流体赋存条件，为地热井勘察提供技术基础，具有长期借鉴作用。同时地热资源可为凌海地区经济发展提供清洁卫生、价格低廉的新型能源，具有广泛的开发利用价值。
关键词：地热资源 地温场 地热流体 热储层 开发利用
：P314 ：A ：1674-098X（2014）03（a）-0088-01
锦州凌海西八地段交通便利，物产丰富，所处地貌单元为平原区，地形平坦。属暖温带大陆性半湿润半干旱季风气候区，区内多年平均气温9.5 ℃。[1]。
1 地热地质条件
西八千位于辽宁中部鼻状幔隆区-彰武菊花幔凸，该地区为地势沉降区，地幔隆起，地壳较薄，厚度约34.0 km。重力布伽正异常显示，重力异常值为0～10毫伽。该地区为下辽河盆地西部边缘地带，下辽河盆地主要发育地层为第四系、上第三系明化镇组和馆陶组、下第三系东营组、沙河街组[2]。按地层时代从新到老可分为三个热储系统。上部为上第三系热储系统、中部为下第三系热储系统、下部为古潜山热储系统。
2 地热资源储量特征
西八千位于下辽河地热田的迳流区，地热田的边界除西南部为相对隔水边界外，其它各方向均为透水边界。热储层为第三系沙河街组三段砂岩和砂砾岩，埋深1143 m，其平均渗透系数为1.2 m/d。热储上部明化镇组、馆陶组、东营组和沙河街组一、二段的泥岩，可视为热储的盖层。
地温来源于大地热流，流值约为64 mW/m2，地温在平面分布上基本一致；在垂向上总体趋势属于逐渐递增。常温带深度为50 m，基准温度11.5 ℃。地温梯度基本处于3.27～3.39 ℃/100 m之间，属正常地温梯度。主要热源为深部幔源热，属传导型地热。
3 地温场特征
下辽河盆地北部地区的上第三系，由于靠近补给区和盖层较薄，地温梯度平均值为2.714 ℃/100 m。地温的变化在下第三系随构造埋深影响较为明显，在东部凹陷的南部桃园-海外河等形成地温高值区，平均地温梯度值为3.8 ℃/100 m。前第三系地温梯度各地区梯度变化也较大，平均值为3.11 ℃/100 m。
4 地热流体
（1）地热流体的特征
按整体地势和所处下辽河盆地位置考虑，西八千地段地热田地热流体大体自西北向东南方向流动。由于位于下辽河盆地西部盆地边缘，但地形平缓，地下热水埋深较大，地下水交替作用较缓慢。
（2）地热流体的化学特征
西八千地段地下热水水化学类型为HCO3-Na型，地下热水主要来源于早期沉积水和近期迳流补给水。按照热储层分层叙述：
上第三系热储层主要指馆陶组，为层状砂岩和泥岩的互层，砂层占层厚60%。馆陶组含水层范围小，含水层埋深500～1400 m，水温20～50 ℃，水量达1000～2500 m3/d，矿化度在0.4～0.9 g/l，硬度小于20德国度[3]，PH值在8.0～9.0，属淡水-微咸水。
下第三系热储层包括东营组、沙河街组，最大厚度8000 m。由于沉积条件的控制，地下水赋存空间的砂岩体主要特征是成岩性好，压实程度高，含水层处于封闭或半封闭状态，所以下第三系含水层埋深大，水量为150～1100 m3/d，矿化度一般介于1.0～10 g/l，属微咸水-咸水，硬度一般为20～40德国度，pH值8～9，属弱碱性水。
古潜山热储层，主要由下古生界和中上元古界海相碳酸盐岩组成，地下水赋存于碳酸盐岩的溶隙中。地层自上而下有二叠系、石炭系、奥陶系、寒武系、青白口系、蓟县系及长城系。古潜山热储系统的特点是埋藏深、水温高、储层厚度大。水量较丰富，为70～270 m3/d。矿化度低于下第三系而高于上第三系，一般小于5 g/L。水温一般在60～90 ℃之间。硬度小于20德国度，为微硬水。PH值在7.0～8.0，属淡水-微咸水。
近代和现代大气降水从东、西、北山区入渗，沿岩层面、断裂破碎带、节理裂隙等通道向盆地中心迳流，补给盆地地下水。局部地段由于断裂的沟通，深层地下热水补给上层。热储层厚度大、砂砾岩裂隙发育，迳流条件较好，以人工抽水为主要排泄方式。
（3）地热流体的补给
地下热水的主要来源于大气降水，但对于深埋1000多米、上覆泥岩不透水盖层的地下水，不可能直接接受大气降水，所以热储中的地下水主要为沉积水和迳流补给水。沉积水是指随沉积物一起沉积下来并保存在地下的水，这种水认为是早期的大气降水形成的。除了沉积水，热储层中地下水还来自该地段西北部大气降水入渗地下迳流补给。
5 地热资源开发利用
根据水温、水质和地区实际情况，将地下热水开发利用建议如下：
（1）洗浴理疗
西八千地理位置优越，交通便利，可开发为洗浴疗养中心，同时还可以带动相关产业发展。由于水中含有的矿物质，开发的地热资源可直接利用于理疗，具有较高的医疗保健功效。
（2）采暖
53 ℃的地下热水可直接用于当地居民的冬季采暖。采暖后的热水温度有所降低，还可以利用为温水养殖、温水灌溉等，实现地下热水的梯级开发利用。
（3）农业温室
在地热井周围种植蔬菜或进行花卉栽培，利用温水灌溉，既可以节约能源，又可促进经济发展，将成为一个新的经济增长点。
（4）水产养殖
抽取的地下热水经取暖利用或冷水混合至30 ℃左右时，利用其进行热带鱼养殖，推动渔业养殖的发展，可显著提高经济效益。
6 结语
（1）热储系统的特点是“层控热储，侧向径流补给，大地热流供热”。热储层为下第三系沙河街组三段，岩性为砂砾岩，总厚度为88.6 m。盖层为上第三系和下第三系中的泥岩，厚度大，具有一定的保温作用。
（2）西八千地热井口出水最高温度达53 ℃，属低温地热资源温热水级别，可开发用于理疗、洗浴、采暖、温室及养殖等。
参考文献
[1] 宋俊德.辽宁凌海西八千地段深层地热勘查[R].锦州：辽宁省第一水文地质工程地质大队，2011.
[2] 辽宁省地质矿产局编.辽宁省区域地质志[M].地质出版社，1989：701-706.
[3] 懂少杰.大沽河水源地地下水总硬度的分析与研究[J].环境科学与技术，2008（12）：125-131.endprint

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