(山東省魯北地質(zhì)工程勘察院 山東德州253000)

(山東省魯北地質(zhì)工程勘察院 山東德州253000)

山東省德州市城區(qū)在大地構(gòu)造上屬華北板塊（Ⅰ級(jí)）、華北坳陷區(qū)Ⅰ（Ⅱ級(jí)）、臨清坳陷Ⅰb（Ⅲ級(jí)）德州潛斷陷Ⅰb2（Ⅳ級(jí)）、德州潛凹陷Ⅰb21（Ⅴ級(jí)）內(nèi)。本文在查明區(qū)內(nèi)館陶組熱儲(chǔ)地?zé)岬刭|(zhì)條件和開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，根據(jù)區(qū)內(nèi)地?zé)峄毓嘣囼?yàn)成果開(kāi)展館陶組熱儲(chǔ)地?zé)峄毓嗫尚行匝芯浚J(rèn)為目前區(qū)內(nèi)館陶組熱儲(chǔ)回灌空間有限，不適于強(qiáng)調(diào)進(jìn)行大規(guī)模地?zé)嶙匀换毓嗪图訅夯毓唷?/p>

德州市城區(qū)館陶組熱儲(chǔ)地?zé)峄毓?/p>

0 引言

地?zé)豳Y源集熱能與水資源為一體,由于其溫度適宜且富含多種對(duì)人體有益的礦物質(zhì)，在采暖、洗浴、工業(yè)、醫(yī)療、養(yǎng)殖業(yè)等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用價(jià)值，是繼太陽(yáng)能和風(fēng)能之后的一種重要的綠色能源。德州市城區(qū)地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)利用程度較高，地?zé)豳Y源的長(zhǎng)期開(kāi)采已導(dǎo)致區(qū)內(nèi)地?zé)崴坏拇蠓陆?。若長(zhǎng)期只采不灌，不但造成資源的浪費(fèi)，還將導(dǎo)致地?zé)崴坏牟粩嗉铀傧陆?，并有可能加劇區(qū)內(nèi)地面沉降的發(fā)展趨勢(shì)，導(dǎo)致吊泵、開(kāi)發(fā)利用成本增加、取水困難、資源枯竭及其它熱污染、水土污染等環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題。開(kāi)展地?zé)峄毓嘌芯繉?duì)合理開(kāi)發(fā)利用地?zé)豳Y源具有重要意義。

1 地質(zhì)背景

1.1 地質(zhì)構(gòu)造

山東省德州市城區(qū)在大地構(gòu)造上屬華北板塊（Ⅰ級(jí)）、華北坳陷區(qū)Ⅰ（Ⅱ級(jí)）、臨清坳陷Ⅰb（Ⅲ級(jí)）德州潛斷陷Ⅰb2（Ⅳ級(jí)）、德州潛凹陷Ⅰb21（Ⅴ級(jí)）內(nèi)。。

區(qū)內(nèi)斷裂主要發(fā)育方向?yàn)镹NE、NE向，均隱伏于新近紀(jì)地層之下。區(qū)內(nèi)較大斷裂主要有滄東大斷裂和邊臨鎮(zhèn)—羊二莊斷裂。

1.2 地層

區(qū)內(nèi)埋深2500m深度以范圍內(nèi)地層為新生界地層，由老至新為古近紀(jì)孔店組（未揭穿），古近紀(jì)沙河街組層厚360～420m，古近紀(jì)東營(yíng)組層厚205～540m，新近紀(jì)館陶組厚度350～475m，新近紀(jì)明化鎮(zhèn)組厚度870～890m，第四紀(jì)平原組厚度240～260m。。

2 館陶組熱儲(chǔ)特征

2.1 巖性

（1）巖性粗，多為砂礫巖、含礫砂巖及粉砂巖等，砂巖厚度占地層厚度的比值為30～40%。

（2）在垂向上具有上細(xì)下粗的正旋回沉積特征，其底部為砂礫巖。

（3）在水平分布上館陶組底板埋深從南向北呈明顯的變淺趨勢(shì)。

2.2 埋藏及厚度

區(qū)內(nèi)館陶組頂界面埋深由中間向四周逐漸變淺，頂界面最大埋藏深度1150m，最小埋藏深度1026m；底界面埋藏規(guī)律與頂界面埋藏規(guī)律一致，由中間向四周逐漸變淺。區(qū)內(nèi)館陶組地層厚度在350～500m之間，由南向北逐漸變薄，其中市政府-于官屯地段最厚，厚度在450m左右。區(qū)內(nèi)館陶組熱儲(chǔ)水層砂層厚度分布規(guī)律與地層厚度分布規(guī)律基本一，由南向北逐漸變薄，厚度在160～200m左右。

2.3 水文地質(zhì)特征

區(qū)內(nèi)館陶組熱儲(chǔ)含水砂層巖性以含礫粗砂巖及砂礫巖為主，孔隙度24～30%，涌水量4.21～6.32m3/h·m，水溫52～59℃，地?zé)崴V化度4～5g/L，水化學(xué)類(lèi)型為Cl—Na型，補(bǔ)給主要為西南山區(qū)的側(cè)向遠(yuǎn)距離徑流補(bǔ)給，排泄以人工開(kāi)采為主。

3 開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀

目前德州市城區(qū)內(nèi)已有地?zé)峋?2眼，開(kāi)采層位為新近紀(jì)館陶組熱儲(chǔ)，主要用于供暖和洗浴，開(kāi)采量約為1.556×107m3/a，已形成地?zé)崴德渎┒罚┒分行乃宦裆钤?0m左右，近年來(lái)，區(qū)內(nèi)地?zé)峋黾友杆?，地?zé)崴_(kāi)采量明顯增大，地?zé)崴灰渤始铀傧陆第厔?shì)。根據(jù)R14井水位監(jiān)測(cè)資料，2005年10月21日，R14井水位標(biāo)高為11.9m，2010年10月21日R14井水位標(biāo)高為-6.7m，五年水位下降幅度達(dá)18.6m，平均下降速率約為3.1m/a。

圖1 R14井地?zé)崴欢嗄陝?dòng)態(tài)曲線圖

4 地?zé)峄毓嘌芯?/h2>

4.1 地?zé)峄毓嘣囼?yàn)

回灌試驗(yàn)于2011年5月22日10點(diǎn)50分開(kāi)始，至5月29日11點(diǎn)15分結(jié)束，回灌井為東建2井，共進(jìn)行了3個(gè)壓力段回灌試驗(yàn)回灌數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 東建2井回灌試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

4.2 回灌試驗(yàn)分析

4.2.1 回灌量與回灌延續(xù)時(shí)間關(guān)系

回灌量與回灌延續(xù)時(shí)間呈指數(shù)函數(shù)關(guān)系（Q=19.125e-0.0001t,相關(guān)系數(shù)R=0.9391）,二者呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，即同一回灌壓力下隨著回灌時(shí)間的延續(xù)回灌量逐漸減小。這主要是由于隨著回灌時(shí)間的延續(xù)，物理堵塞和化學(xué)堵塞會(huì)越來(lái)越嚴(yán)重，從而導(dǎo)致回灌量會(huì)越來(lái)越小。

4.2.2 回灌量-水頭升高關(guān)系

回灌水量與水頭升高呈正相關(guān)關(guān)系(Q=0.5557H0.9017，相關(guān)系數(shù)R=1)，大致符合冪函數(shù)關(guān)系，回灌量隨水頭的升高（回灌壓力）而增大。

綜上可知,回灌量會(huì)隨著回灌壓力的增大而增大，但隨著回灌時(shí)間的延續(xù)回灌量會(huì)逐漸減小。

5 地?zé)峄毓嗫尚行苑治?/h2>

5.1 地?zé)峄毓嗨礂l件

目前德州市城區(qū)所開(kāi)采的地?zé)崴?9%以上是用于供暖，供暖后的地?zé)釛壦欧帕慷噙_(dá)1.38×107m3/a，因此用供暖后的地?zé)釛壦M(jìn)行回灌，在水量方面是有保證的。

供暖后的地?zé)釛壦３至伺c原水基本相同的水質(zhì)，僅是溫度的降低，因此以供暖后的地?zé)釛壦鳛榛毓嗨磸乃|(zhì)方面講是完全可行的。

5.2 熱儲(chǔ)入滲條件及儲(chǔ)水條件

區(qū)內(nèi)館陶組熱儲(chǔ)層的滲透系數(shù)在2.59～11.17m/d之間，可見(jiàn)區(qū)內(nèi)館陶組熱儲(chǔ)層具有良好的滲透條件。

目前區(qū)內(nèi)館陶組熱儲(chǔ)地?zé)崴宦裆?8～30m,具有一定的儲(chǔ)水空間，在外界水頭壓力下的作用下，有一定空間壓縮潛能。但相對(duì)于熱儲(chǔ)所承受的1000多米的壓力來(lái)講，微乎其微，在其作用下熱儲(chǔ)層所能提供的壓縮空間很小。

因此從現(xiàn)狀地?zé)峄毓鄺l件上來(lái)看，自然回灌所產(chǎn)生最大壓力差小，回灌空間有限。因此現(xiàn)在不適于強(qiáng)調(diào)進(jìn)行大規(guī)模地?zé)嶙匀换毓嗪图訅夯毓唷?/p>

6 結(jié)論

(1)山東省德州市城區(qū)在大地構(gòu)造上屬華北板塊（Ⅰ級(jí)）、華北坳陷區(qū)Ⅰ（Ⅱ級(jí)）、臨清坳陷Ⅰb（Ⅲ級(jí)）德州潛斷陷Ⅰb2（Ⅳ級(jí)）、德州潛凹陷Ⅰb21（Ⅴ級(jí)）內(nèi)。

(2)目前德州市城區(qū)內(nèi)已有地?zé)峋?2眼，開(kāi)采層位為新近紀(jì)館陶組熱儲(chǔ)，主要用于供暖和洗浴，已形成地?zé)崴德渎┒罚責(zé)崴灰渤始铀傧陆第厔?shì)。

（3）根據(jù)區(qū)內(nèi)已有回灌試驗(yàn)，回灌量會(huì)隨著回灌壓力的增大而增大，但隨著回灌時(shí)間的延續(xù)回灌量會(huì)逐漸減小。

（4）從德城區(qū)現(xiàn)狀地?zé)峄毓鄺l件上來(lái)看，自然回灌所產(chǎn)生最大壓力差小，回灌空間有限。因此現(xiàn)在不適于強(qiáng)調(diào)進(jìn)行大規(guī)模地?zé)嶙匀换毓嗪图訅夯毓唷?/p>

[1]馬曉東,陸榮莉,周長(zhǎng)祥,等.山東聊城西部地?zé)崽锏責(zé)岬刭|(zhì)特征 [J].地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護(hù),2008,1 24-28.

[2]孔慶友,鄒國(guó)強(qiáng)，等 山東省礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量報(bào)告編寫(xiě)指南 .山東省地圖出版社,2010,11 278-280

[3]徐軍祥,康鳳新.山東省地?zé)豳Y源 [M].中國(guó)地質(zhì),2000,10(2):41-42.

德州市城區(qū)館陶組熱儲(chǔ)回灌可行性研究

■張震宇

P314[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-10-56-2

張震宇（1979～），男，本科，工程師，研究方向?yàn)楣こ痰刭|(zhì)水文地質(zhì)。