泸州市地热资源勘查开发可行性分析

  1 自然地理概况泸州市位于四川省东南沱江和长江汇合处，处川滇黔渝四省市结合部，辖四县（合江县、泸县、古蔺县、叙永县）三区（江阳区、龙马潭区、纳溪区），境内有铁路 、高速公路，长江黄金水道、兰田机场等，与全国立体交通网络连接，交通方便，区位优势明显。泸州市属亚热带气候，四季分明，雨量充沛，年平均气温 17℃左右，年平均降雨量 1 100mm。境内过境河流为长江，沿途接纳了沱江、永宁河、赤水河，其余支流纵横分布，为地下水补给创造了良好条件。

 

  2 地质环境简述2.1 构造泸州市处扬子地台—川黔娄山关褶皱筠连—赤水东西向构造带北缘及四川台坳川东陷褶束泸州穹褶束带上。前者以古蔺复式背斜为主格架，次级背向斜构造发育。后者为华莹山扫帚状背斜向南西撒开的延伸部份。纳溪—合江一带处于东西向构造与北东南西向构造的复合部位（图 1）。

 

  收稿日期：2013-9-22作者简介：丁志勇（1974-），男，四川荣县人，工程师，从事水、工、环地质工作图 1 泸州市地区构造纲要略图泸州市地热资源勘查开发可行性分析5702.2 地层区内出露地层有新生界、中生界、古生界地层，现由新至老分述如下：

 

  新生界。第四系，主要分布在江河、沟谷两岸及缓坡、槽谷或地势低洼处，多为洪冲积层，残坡积层组成。

 

  中生界。由白垩系、侏罗系、三叠系地层组成。白垩系地层主要分布在叙永—古蔺一线与纳溪—合江县一线之间的向斜轴部及附近两翼，岩性为砖红色中细粒砂岩及砂质泥岩，出露厚度不全。侏罗系地层由上统蓬莱镇组、遂宁组，中统上、下沙溪庙组、新田沟组，下统自流井组、珍珠冲组组成，总厚 1 959～3 250m，岩性为紫色、暗紫色泥岩、砂质泥岩夹中细粒砂岩。三叠系地层由上统须家河组、中统雷口坡组、下统嘉陵江组、飞仙关组组成，总厚 996～2 094m，主要分布在古蔺复式背斜两翼及古佛山背斜、螺观山背斜。须家河组、飞仙关组岩性以砂岩、砂质泥岩、泥岩为主，雷口坡组、嘉陵江组岩性以灰岩、白云岩夹膏盐角砾岩为主。

 

  古生界。由二叠系、志留系、奥陶系、寒武系地层组成，主要分布在叙永—古蔺一线以南的古蔺复式背斜轴部及两翼。二叠系地层由上统长兴组灰岩、龙潭组含煤岩系、下统茅口组灰岩、栖霞组灰岩、梁山组泥岩、粉砂岩等组成，总厚329～865m。志留系地层由中统韩家店组黄褐色、黄绿色砂、泥岩，下统石牛栏组灰色泥灰岩、龙马潭组黑色泥岩组成；奥陶系地层由上统五峰组、临湘组、中统宝塔组、十字铺组、下统湄潭组、红花园组、桐梓组组成，岩性为灰色、黄绿色砂泥岩夹灰～深灰色灰岩，龟裂纹灰岩，生物群屑灰岩等，寒武系出露地层以上中统娄山关群灰岩、白云岩为主，出露厚度不全。

 

  2.3 水文地质特征泸州地区水文地质条件受地质构造、地层岩性、地形地貌等条件制约，特别是地下水类型、岩层的富水性，地下水补迳排条件，水化学特征等都受到上述条件的制约。区内地下水主要有以下几种类型。

 

  1）碳酸盐岩类岩溶裂隙水，主要赋存在三叠系中统雷口坡组、下统嘉陵江组，二叠系上统长兴组、下统茅口组、栖霞组、寒武系娄山关群碳酸盐岩地层中，沿碳酸盐岩走向分布的溶蚀槽谷，溶蚀洼地、落水洞等岩溶地貌，有利于接受大气降水和地表水的补给，富水性较强，以泉或暗河的形式排泄于地表，水量丰富。

 

  2）碎屑岩类孔隙裂隙水，主要赋存在白垩系夹关组、三叠系上统须家河组及侏罗系夹层砂岩的孔隙裂隙中，一般具承压性，尤以夹关组、须家河组含水较丰，富水性中等。

 

  3）基岩裂隙水，主要赋存在侏罗系、三叠系飞仙关组、二叠系龙潭组、志留系韩家店组、龙马溪组、奥陶系等砂泥岩构造裂隙或风化带裂隙中，一般富水性较弱，属相对隔水层。

 

  4）松散岩类孔隙水，主要赋存在第四系松散堆积层或残坡积层孔隙中，由于厚度不大，富水性较弱。

 

  3 地热地质背景与成矿条件据现有资源表明，区内地热水显示大多为探矿（天然气）揭露，只有泸县玉蟾山和古蔺县水落镇才图 2 泸州市地热地质图2014 年 12 月第 34 卷第 4 期 四川地质学报 Vol.34 No.4 Dec.，2014571是专门钻探地热水为目的。热储层均为碳酸盐岩类、产出层位主要有三叠系雷口坡组、嘉陵江组及二叠系茅口组、栖霞组，它们均具有相互独立的热储构造及补迳排系统。叙永—古蔺一线以南以雷口坡组、嘉陵江组为主要产水层位，以北以茅口组上部为主要产水层位。

 

  3.1 热储构造由热储层、热储层盖层，热储层下伏隔水层组成。热储层岩溶裂隙系统要发育，具有良好的导水、导热通道和储水空间，具有良好的补迳排条件。热储层盖层要能有效阻隔地下水向下渗入热储层，避免热量散失，具有隔水保温的作用。

 

  热储层下伏隔水层要能阻隔地热水向下渗透，避免热量向下扩散，具有保温隔水作用。区内热储构造主要有（图 2）：

 

  3.1.1 三叠系热储构造热储层：由雷口坡组、嘉陵江组组成，厚度429～1 033m，岩性为灰岩、白云岩、膏盐角砾岩等，呈层状产出，厚度稳定，分布面积广。从现有资料可知，雷口坡组下段和嘉陵江组二、三、四段是主要产水层位。

 

  热储层盖层：由三叠系上统须家河组及侏罗系红层组成，总厚 2 190～3 762m，厚度大，层位稳定，属相对隔水层。

 

  热储层下伏隔水层：由三叠系下统飞仙关组二段紫红色砂质泥岩、泥岩组成，厚 215～275m，属相对隔水层。

 

  3.1.2 二叠系热储构造：

 

  热储层：由茅口组、栖霞组碳酸盐岩组成，厚 230～612m，岩性为灰岩、白云质灰岩。据现有资料可知，分布于古蔺复式背斜的茅口组、栖霞组呈层状单斜产出，厚度稳定，构造简单。分布于叙永—古蔺一线以北，茅口组、栖霞组深埋地腹，兼有层状热储和带状热储特征，彼此存在成生关系，隐伏断层发育，主要产水层位茅口组上部。

 

  热储层盖层：由二叠系上统龙潭组含煤岩系组成，厚 100m 左右，岩性为砂泥岩、粘土岩及煤层，属相对隔水层。

 

  热储层下伏隔水层：由二叠系下统梁山组、志留系韩家店组粘土岩、砂质泥岩组成，厚 256m，属相对隔水层。

 

  3.2 地热水补迳排条件3.2.1 叙永—古蔺一线以南分布于叙永—古蔺一线以南的三叠系雷口坡组、嘉陵江组热储层和二叠系茅口组、栖霞组热储层，广泛裸露于古蔺复式背斜两翼，出露标高多在海拔 1000m 左右，岩溶槽谷、溶蚀洼地、落水洞等岩溶地貌发育，有利于大气降水和地表水补给岩溶地下水，浅层岩溶地下水沿碳酸盐岩倾向和走向发育的岩溶裂隙补给迳流，以泉或暗河的形式排泄于地表。而另一部份浅层岩溶地下水在区域动水压力作用下，沿倾向和走向发育的岩溶裂隙向下渗透，补给和迳流，并与热储层发生溶滤、水解、水化学反应，随着深度的增加，地温的增高而产生深循环，形成含 有多种微量元素和多种有益组份的地热水，具有横向（倾向）补给、纵向（走向）迳流的特点，向当地最低侵蚀基准面赤水河或永宁河排泄，该区目前尚未发现天然温泉，但用深钻井钻至热储层时，具有承压性的地热水便沿钻井上升喷出地表而形成钻井温泉，如古蔺复式背斜北翼在井深 1300m 左右，在雷口坡和嘉陵江组热储层则成功钻获水温约 45℃，水量约1500m3/d 的地热水就是佐证，水质为 HSO4—Ca 或 HCO4—Ca·Mg 型，属温热水低温地热资源。根据现有资料，雷口坡组、嘉陵江组热储层是叙永—古蔺一线以南地热水的主要产出层位（图 3）。

 

  图 3 古蔺背斜北翼地热水补迳排横剖面示意图泸州市地热资源勘查开发可行性分析5723.2.2 叙永—古蔺一线以北三叠系雷口坡组、嘉陵江组及二叠系茅口组、栖霞组热储层均深埋地腹（仅在古佛山背斜局部地段因断层抬升小范围出露嘉陵江组），该区无天然温泉出露。从区域构造位置看，处于华莹山扫帚状背斜向南西撒开延伸的泸州穹隆构造和与筠连—赤水东西向构造带的复合部位，热储层裸露区远在华莹山背斜、珙长背斜、古蔺复式背斜一带，大气降水和地表水补给区较远，以纵向迳流为主，补迳排条件复杂，由于热储层埋藏较深，深循环处于停滞或封闭—半封闭状态。从石油部门在该区施工的天然气井显示，二叠系茅口组、栖霞组热储层是该区地热水的主要产出层位，一般具气、水同层特征，气大水小或气小水大，其特点是水温高（50℃以上）、水量小（数十～数百吨/天），矿化度高（30～55g/L），埋深大（一般2000m 左右），受地质构造和隐伏断层制约明显，具层状热储兼带状热储特征，构造较复杂，产水层位主要为茅口组顶部古岩溶发育段，水质为 Cl—Na 型，属温热水低温地热资源。

 

  4 勘查开发可行性分析4.1 叙永—古蔺一线以南广泛分布于古蔺复式背斜轴部或两翼的三叠系雷口坡组、嘉陵江组热储层和二叠系茅口组、栖霞组热储层，呈层状单斜产出，层位稳定，厚度大，构造简单，岩溶地貌发育，补迳排条件良好，属地温梯度增温型的温热水低温地热资源，能满足理疗、洗浴、温室养殖等要求。从现有资料分析，二叠系茅口组、栖霞组热储层目前尚未发现地热水显示，今后有待进一步工作证实。而三叠系雷口坡组、嘉陵江组热储层地热水显示表明，在一定深度（2 000m 以内）钻获地热水的可能性较大。

 

  4.1.1 水温：

 

  根据四川盆地地温与深度对应关系有关资料：四川盆地南部：深度 1 000m、地温 35～47℃；深度 2000m，地温 47～64℃。从叙永县回龙山钻井深 570m，水温 27℃和古蔺县水落钻井深 1 250m 左右，水温45℃的情况看，泸州叙永—古蔺一线以南地区雷口坡组、嘉陵江组热储层地温梯度约 2.5℃/100m，与四川盆地地温与深度对应关系基本相近。

 

  水温（℃）=（H1－H2）×S＋bH1：埋深（井深）：1 250m；H2：常温带深度：50m；b：年平均气温：17 ℃；S：地温梯度：2.50℃/100m；水温=（1 250 m -50 m）×2.5℃/100m +17℃=47℃4.1.2 水量根据古蔺县水落钻井出水量约 1 500m3/d 分析，在叙永—古蔺一线以南的古蔺复式背斜北翼，由于雷口坡组、嘉陵江组热储层广泛裸露，岩溶地貌发育，补给条件较好，埋深适中，因此，预测钻获水量 1 000m3/d是可能的。

 

  4.1.3 概略评价若成功钻获水温45℃，水量1 000m3/d的地热水，通过一个水文年的动态监测后以允许开采量800m3/d，按《地热资源地质勘查规范》（GB/T11615—2010）中地热供暖、理疗、洗浴等耗水量参考标准 0.3～0.5m3/人次计算，一天可满足 1 600～2 600 人的洗浴消费需求。按规范附录 F，m=W÷4.1868÷7 公式计算，地热水开采一年所获热量与之相当的节煤量约 900 吨/年标准煤，另还可节省 CO2、SO2、氮氧化物的排放量及治理费用，节能减排效果明显，有一定开发利用前景。

 

  4.2 叙永—古蔺一线以北三叠系雷口坡组、嘉陵江组热储层和二叠系茅口组、栖霞组热储层，均深埋地腹，距离补给区远，迳流途径长，补迳排条件较差，具层状兼带状热储特征，地质构造复杂。据玉蟾山钻井资料，嘉陵江组热储层水量 1 000m3/d 左右，水温低（29℃），而且油水气混合同层，分离困难，不具开发价值。

 

  二叠系茅口组、栖霞组热储层，据石油部门天然气钻井显示，钻井多集中在背斜构造部位，气水同产井较多，溶隙、溶缝发育不均一，地质构造比较复杂。因此，产出层位高低不一，横向上难以对比，气水产量也悬殊较大，钻井若钻遇溶隙、溶缝发育地带，则气水产量相对较丰，反之则相反，因此，勘查风险较大。

 

  从该区纳 47、坛 18、荔 2、井 4、井 10 等多口天然气井中的水质分析成果表明，地热水水质达命名2014 年 12 月第 34 卷第 4 期 四川地质学报 Vol.34 No.4 Dec.，2014573理疗热矿水标准达七项之多，水质好、温度较高，各井水量大小不一，矿化度较高，今后开发利用，废水的排放对环境有较大影响，污水处理费用较高，勘查、开发利用投入大，成本高。

 

  5 工作设想5.1 叙永—古蔺一线以南在广泛收集以煤、硫勘查成果和 1∶20 万区域水文地质资料及地热水钻井资料的基础上，开展 1∶5万地热地质调查。着重研究热储构造（重点是雷口坡组、嘉陵江组热储）的岩性、厚度、分布范围、热储溶隙、缝隙、岩溶裂隙发育情况，补、迳、排条件等，结合物探手段，圈定热异常和勘查靶区，掌握热储埋深及富水性，降低勘查风险，达到探采结合的目的。工作重点可放在古蔺复式背斜北翼叙永——古蔺一带，该区热储层裸露，补、迳、排条件较好，地质构造简单，而且有成功钻获地热水的经验可借鉴，开发利用的外部环境较优，勘查风险相对较小，比如先期可选取叙永县两河—火把桥和古蔺县德跃—石亮河一带开展工作，该区今后开发利用产生的废水排放技术处理难度不大，勘查和开发利用投入成本相对较低。

 

  5.2 叙永—古蔺县一线以北该区石油部门在勘探天然气工作中，积累了丰富的地腹资料，研究程度相当高，基本查明了热储层埋深及深部隐伏构造，为分析研究地热水的赋存规律提供了基础资料。但是该区地热水埋深较大，构造复杂，而且气水同层或油气混合，若单独针对地热水而重先布井勘查，则有可能出现气大水小或油气混合的结果，勘查风险较大，加之地热水矿化度较高，今后开发利用对输水管道，供水管网以及废水处理和排放都存在一定问题，勘查和开发成本较高。因此，建议以收集石油部门天然气钻井、地震物探资料为主，对有开发前景的区块，辅以物探进行可行性论证；对现在水量大、温度高，无天然气开发价值的钻井进行评估，提交是否有开发利用价值的评估报告，为当地政府招商引资提供决策依据。

 

  在上述工作的基础上，编制泸州地区地热地质和勘查开发规划图，提交泸州地区地热资源勘查开发可行性研究报告，为规划合理勘查开发利用泸州地区地热资源提供基础资料。