河北雄县地热田钻井地温测量及地温场特征研究

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地热是一种清洁能源,我国地热资源丰富,其开发利用对于减缓气候变化、保障能源安全与可持续发展具有重要意义。河北省雄县拥有丰富的中低温地热资源,在采暖、温室、温泉疗养和康体娱乐等方面已经取得良好的经济、社会和环境效益。为了进一步加强对研究区地热地质条件、地温场和热场机制分析及资源潜力的了解,我们对雄县地热田开展了稳态钻井地温测量研究。根据研究区22口井的实测井温资料及前人的研究成果,开展了雄县地区地温场、热场形成机制分析,并对雄县地热田进行资源潜力评价。  雄县地热田的盖层以传导热传递方式为主,热储层中源于供暖期热水生产和回灌引起的地下水受迫对流的影响,以对流热传递为主;不同静井时间的重复测温结果显示,静井时间的长短和井内流体的运移方式(抽水或回灌)控制了井内温度的分布及井内温度的动态变化:静井时间越长则测得的温度在测温曲线中性点上下呈反向变化;生产井和回灌井的测温曲线存在明显不同;雄县地热田第四系底部的温度为32.8-48℃,容城凸起为28-35℃;雄县地热田第三系底部温度为64.5-81.3℃,容城凸起为45-60℃。雄县地热田盖层内的地温梯度为43.9-72.2℃/km之间,平均为51℃/km;容城凸起的地温梯度介于31.4-41.1℃/km之间,平均37.1℃/km。无论从温度分布还是地温梯度的分布上讲,位于牛驼镇凸起上的雄县地热田均高于容城凸起。  冀中凹陷的热流平均值为63.1mW/m2,接近于华北地区62mW/m2的热流平均值,与全球热流平均值也十分接近,因此属于热流正常区。雄县地热田热流值介于66.3-113.8mW/m2,平均热流值为89.58mW/m2,高出传导热流的上限值(83.72mW/m2)的现象说明研究区热流除受传导型热流影响外还受深部热水沿断裂带上涌形成对流型热流的影响。容城凸起区平均热流值为63.81mW/m2,周边凹陷区为热流低值区。  为探明河北雄县地热田资源储量,在采用体积法对3km以浅,高于40℃的水热型地热资源进行资源评价。雄县地热田第三系砂岩热储和碳酸盐岩基岩热储热储存总量为35.82±8.3×1016kJ,折合标煤122.4±28.5亿吨,按回收率15%计算,可回收热量为5.37±1.3×1016kJ,折合标煤18.3±4.4亿吨。其热水体积(容积体积)为2849.7±289.7亿m3,热水中所含热量折合标煤为41.6±11.6亿吨。其中第三系、基岩热储可回收热量折合标煤分别为18.2±5.4亿吨和7.4±2.8亿吨,以100年利用年限计,分别相当于煤量1820±540万吨/年和740±280万吨/年,均达到大型地热田热储存量标准。
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