德州市地热资源及开发利用

  德州市位于山东省西北部,地处鲁西北平原,区内低温地热资源丰富,开发潜力巨大。目前,德城、乐陵、宁津、齐河等县(市、区)已先后发现地热资源,并在供暖洗浴、医疗保健、图1 德州市前新近纪(前晚第三纪)基岩地质略图Fig.1 GeologicalsketchofearlyNeogene(early lateTertiary)baserocksinDezhoucity 1)二级构造单元界线;2)三级构造单元界线;3)地热井 种植养殖等方面进行开发利用,取得了明显的经济和社会效益。

 

  1 地热地质条件

 

  1.1 构造与地层特征

 

  德州市在大地构造位置上,属于华北地台的一部分。齐河广饶大断裂将其分为两个二级构造单元,即鲁西台背斜和辽冀台向斜。辽冀台向斜在本区的次级构造单元有埕宁隆起、济阳坳陷和临清坳陷(图1)。本区地表被第四系覆盖,基底断裂构造主要有沧东断裂、齐河广饶断裂、陵县渤海农场断裂、边临镇羊二庄断裂等,呈NNE或NE向延伸,张性为主,构成三级构造单元的分界,控制着区内古近系(下第三系)的发育。 区内主要地层为巨厚的新生界,其中第四系以河湖相沉积物为主,岩性多为砂性土和粘性土,厚200~300m;古近系(下第三系)和新近系(上第三系)的分布受基底构造的影响较大。在埕宁隆起区,古近系(下第三系)普遍缺失,新近系(上第三系)馆陶组直接覆盖在新太古代泰山岩群变质岩和寒武)奥陶系灰岩之上。在济阳、临清坳陷区,新生界发育完整,沉积厚度达3500m以上,岩性以棕红、灰绿色砂岩、砂砾岩和粘土岩为主。

 

  1.2 热储层及埋藏条件

 

  区内地热资源的赋存与分布受地质构造及地层岩性控制。凸凹不平的基底构造格局,对该区地热资源分布具有重要影响。主要热储分为新近系(上第三系)、古近系(下第三系)孔隙热储和寒武)奥陶系基岩热储两大类,热储盖层为巨厚的第四系及新近系(上第三系)粘土及粉质粘土层。

 

  1.2.1 新近系(上第三系)孔隙热储

 

  (1)明化镇组下段热储:热储底板埋深800~1200m,厚度200~300m,热储含水层厚度70~105m,岩性以细砂岩为主,呈松散状,分布广泛,厚度稳定。单井涌水量1000~1500m3/d,水温40~46e,矿化度2000~4000mg/L。

 

  (2)馆陶组热储:热储底板埋深1300~1700m,厚度300~500m,热储含水层厚度150~200m,岩性以细)中粒砂岩、含砾砂岩及砂砾岩为主,底砾岩明显,孔隙度24%~36%,分布稳定。单井出水量2000~2500m3/d,水温45~60e,矿化度4000~5000mg/L。1.2.2 古近系(下第三系)孔隙热储

 

  (1)东营组热储:热储厚度随基底构造变化较大,一般分布在凹陷中心部位,在凹陷区边缘及凸起区往往缺失。其岩性以细砂岩为主,水温55~70e,矿化度大于10000mg/L。

 

  (2)沙河街组热储:据石油部门资料,热储顶板埋深1600~2100m,厚度200~450m,本层分布较普遍,但厚度不均。根据地温梯度推算,水温可达70~90e。 1.2.3 寒武)奥陶系岩溶裂隙热储 主要分布于埕宁隆起和鲁西台背斜的斜坡地带。前者热水赋存于古生界灰岩及新太古代泰山岩群片麻岩溶蚀裂隙、溶孔、溶洞及构造裂隙中,热储埋深一般在1100~1300m以下,厚度大于100m,水温50~90e;后者热储为奥陶系灰岩,岩性为厚层纯灰岩、豹皮状灰岩夹薄层白云质灰岩、泥质灰岩等,裂隙岩溶发育,热储埋深770~905m,水温43.2e。

 

  1.3 热源与补给源

 

  区内地热资源总体上属于以热传导为主的大地热流作用机制下形成的,以低温热水型为主的地热资源[1]。本区热源主要来自地壳深处及上地幔传导热流。中生代燕山运动和新生代喜马拉雅运动期间,本区产生了多级断裂,并伴有多期岩浆入侵活动,溶岩流沿断裂喷发,形成了多层基性喷发岩。由于上覆巨厚松散沉积物盖层的阻热作用,因此,其深部热能在一定空间可被储存下来。 氢、氧同位素分析表明,地下热水除部分源于盆地沉积物形成时保存下来的沉积水和封存水外,绝大部分为沉积物形成后远近山区的侧向径流补给。大气降水在南部及西部山区汇集成地表径流,在漫长的地质历史中,沿断裂带或岩层的孔隙向深处运移,被围岩加热,并与围岩发生水盐反应,溶解了大量的微量元素成分。受热的地下水由于密度差异引起自然对流,加上补给区水头差的驱动,因而得以缓慢地进行循环交替运动,将地热在空隙、裂隙中存储下来。 1.4 地热资源分布与地热流体特征 根据热储含水系统的埋藏条件、岩性岩相特征、热储流体储集空间类型、地热流体温度、埋深及水化学类型等,可划分为三个地热区。

 

  1.4.1 济阳临清坳陷地热区

 

  北界为陵县渤海农场断裂,南部以齐河广饶断裂为界,涉及济阳、临清两个坳陷。该区地温梯度2.5~3.5e/100m。古近系(下第三系)和新近系(上第三系)发育较齐全。区内现有地热井2口,井深1500m。主要热储为馆陶组含砾砂岩及砂砾岩层,单井涌水量2360m3/d,自流量960m3/d,自流高度7~8m,

 

  井口水温56e,矿化度4857mg/L,水化学类型ClNa型,水中含有硼、 硅、锶、碘、溴等多种对人体健康有益的微量元素。其中偏硼酸含量6.0~6.3mg/L,偏硅酸含量36.13~42.42mg/L。

 

  1.4.2 埕宁隆起地热区

 

  该区南边界为陵县渤海农场断裂,北边界为边临镇羊二庄断裂。地温梯度3.5~4.5e/100m。区内古近系(下第三系)缺失,新近系(上第三系)馆陶组直接覆盖在新太古代泰山岩群、寒武)奥陶系及石炭)二叠系之上,呈不整合接触。区内现有地热井2口,井深1235~1480m,井口水温50~60e。单井出水量1800~2000m3/d,自流量720m3/d,矿化度5376.9mg/L,水化学类型为ClNa型。水中偏硅酸含量39.0mg/L,偏硼酸含量6.16mg/L,锶9.75mg/L,氟5.25mg/L,并含有碘、溴、锂、铁等对人体健康有益的微量元素。

 

  1.4.3 鲁西台背斜地热区

 

  主要分布于齐河广饶断裂以南区域。该区为济南地热田的一部分,地温梯度3~4e/100m。区内现有地热井1口,井深905m。自流量2314.32m3/d,水头高出地面4167m,矿化度3300mg/L,水化学类型为SO4Ca型,水中偏硅酸含量52mg/L,氟 216mg/L,并含有铁、锂、锶、碘、溴等。