河北沧县台拱带深部岩溶地热系统研究与利用

深部地层地温梯度的研究， 对于有效评价更深部包括干热岩在内的潜在地热资源具有重要意义， 以沧县台拱带深部热储层为例， 利用地温场热传导空间模型、 基于GRY1 号钻孔孔底温度估算和由居里面向浅部反算验证的研究方法来估算研究区深部温度， 结合钻孔测温工作的结果和地温场特征， 预测了区内干热岩的深度应该在5 400 m 左右， 并发现不同地质年代的不同岩性段地温梯度存在明显的差异， 进一步表明在不同地质构造和不同深度段内， 地层的地温梯度及其变化速率都是不同的。

更深部潜在热储资源的研究对其合理评价和寻找大规模替代能源具有战略意义。 利用地温梯度法估算深部地层温度也是最常用的地层温度研究方法， 而地温梯度和地温场特征是受岩石圈构造演化等地球动力学过程控制的， 在此方面， 许多国内外专家学者做了大量的研究分析工作， 应用地温梯度结合具体的实地钻孔测温， 研究分析更深部地热资源的分布情况和热储的赋存状态。

以往的测温工作主要集中在地层浅部， 测温深度一般在3 km 以内， 而本次的最大测温深度达到4 004.93 m， 是位于深部的岩溶含水层。 通过深部钻探取得的井温数据， 结合新生界地温场特征和基岩段地温场特征， 并基于GRY1 号钻孔的孔底测温结果， 应用地温梯度法对更深部地层的温度进行合理估算， 将估算的结果结合钻孔实际揭露的地层岩性分析发现， GRY1 号钻孔150 ℃的埋藏深度为5 400 m， 岩性为石英砂岩， 符合干热岩资源赋存的地质条件。 沧县台拱带位于河北省中部平原， 属于地热异常区， 且物探、 钻探、 测温等资料都显示研究区内岩溶热储较为发育。 本书将主要利用地温梯度法研究分析沧县台拱带更深部地层在不同深度区段的地温梯度变化情况， 重点分析其存在差异的原因， 并进一步科学合理地预测更深部包括干热岩在内的潜在地热资源， 为下一步其地热资源的研究和开发利用提供一定的数据支撑和理论依据， 也对华北地区更深部地热资源的评价具有一定的参考意义。

热储温度的确定对于有效利用地热资源具有重要意义， 以沧县台拱带深部地热系统为例， 利用阳离子比值温度计和SiO2 地温计研究方法来估算深部热储层温度， 其中K-Mg 地热温标计算的结果为108.34 ℃， SiO2 地温计计算的平均值为106.62 ℃， 而沧县台拱带GRY1 号钻孔水样温度实测值为107.56 ℃， 运用地热温标计算的结果与钻孔水样温度实测值相吻合， 表明K -Mg 地热温标、 石英温标和玉髓温标适合本研究区深部热储温度的估算， 可在区内推广使用。(www.xing528.com)

地热是一种绿色可持续能源， 研究其热储层温度对地热合理开发利用有着非常现实的意义。 利用地热温标估算热储层温度也是最常用的地下热储温度研究方法， 在此方面， 许多国内外专家学者做了大量的研究分析工作， 应用地热温标结合具体的实地取样数据， 分析验证不同地热温标在实际应用中的具体情况。

以往的热储温度研究主要集中在地层浅部， 一般在500 ～2 500 m， 最深达到3 km 左右， 而本次研究的对象为4 km 以深的岩溶含水层， 通过深部钻探取得水样数据， 将应用温标公式估算的结果与钻孔热储层温度实测值进行对比分析验证， 并找出适合本区内热储评价的温标方法， 加以推广使用。 沧县台拱带位于河北省中部平原， 属于地热异常区， 区内岩溶热储较为发育； 物探、 钻探资料显示， 研究区不同深度区段地温梯度不同， 差异较大。 本书将利用地热温标估算沧县台拱带深部热储温度， 应用PHREEQCI 程序以及Na -K -Mg 平衡图来研究矿物—流体的平衡状态， 为区内地热温标的选取以及在实际工程中的应用提供实例参考， 为进一步预测更深部热储(包括干热岩) 提供依据， 也为其地热资源的研究和商业开发利用提供一定的数据支撑和理论依据。