陳戈，郭偉

（安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局第一水文工程地質(zhì)勘查院， 安徽蚌埠 233000）

0 引言

天長市是安徽省滁州市轄縣級市之一，位于安徽省東部，三面被江蘇五縣市區(qū)環(huán)抱，地處江蘇腹部，屬南京一小時都市圈城市，是皖江城市帶承接產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移示范區(qū)“一軸雙核兩翼”產(chǎn)業(yè)格局中的兩翼之一，是安徽省承接長三角產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的前沿地帶，天長市的石梁鎮(zhèn)有著雄厚的工業(yè)基礎(chǔ)，以加工和制造業(yè)為主的工業(yè)園區(qū)已初具規(guī)模。全鎮(zhèn)現(xiàn)有工業(yè)企業(yè)60家，其中500萬元以上的規(guī)模企業(yè)有12家。為進一步振興石梁經(jīng)濟，加快集鎮(zhèn)建設(shè)步伐，市政府投入35萬元進行了富民大道路燈、下水道、綠化工程建設(shè)，加強集鎮(zhèn)的管理工作，為工業(yè)園區(qū)建設(shè)創(chuàng)造良好環(huán)境。

由于天長市地?zé)岬刭|(zhì)條件復(fù)雜，熱儲層頂板埋深變化較大，如何計算熱儲層的體積是資源評價的重點和難點，本文以天長市石梁地區(qū)為例，采用熱儲法估算地?zé)豳Y源量，并對此進行評價，為天長市地?zé)豳Y源潛力評價提供依據(jù)。

1 熱儲層參數(shù)的確定

計算地?zé)豳Y源儲量，需要熱儲層的主要參數(shù)包括熱儲巖石的熱儲體積、熱儲溫度和孔裂隙率等。

1.1 熱儲體積

熱儲體積以面積乘以熱儲厚度確定。根據(jù)天長市以往油田勘探井成果，結(jié)合本次物探成果資料，評價區(qū)的熱儲層埋深是不均一的，為了更好的計算不同熱儲層厚度情況下的熱儲體積，本次繪制出了評價區(qū)熱儲層頂板埋深等值線，根據(jù)埋深等值線，將評價區(qū)范圍劃分出了13個塊段（圖1），根據(jù)埋深等值線分別計算13個塊段2000m以淺的熱儲層平均厚度，然后根據(jù)塊段的面積分別計算熱儲體積（見表1），最后得到天長市石梁地區(qū)熱儲體積為8.53×1010m3。

1.2 熱儲溫度

熱儲溫度隨深度增加而升高，同時受構(gòu)造和儲蓋層組合影響，呈現(xiàn)一定的變化規(guī)律。綜合考慮報告中地溫梯度計算熱儲溫度值和實際地?zé)崽飪?nèi)油田勘探井資料，確定本次評價中，熱儲層的平均溫度取71℃。

圖1 評價區(qū)地?zé)豳Y源計算分區(qū)圖Fig. 1 Calculation zoning map of geothermal resources in the evaluation area

表1 熱儲體積計算表Table 1 Calculation of thermal storage volume

1.3 孔裂隙率

根據(jù)本次收集到的《王龍莊油田勘探地質(zhì)總結(jié)報告》中的成井資料，油田勘探孔僅鉆進至上部古近系、白堊系砂巖，其孔隙率為0.057-0.108，通過類比法，參照其它地區(qū)灰?guī)r孔隙率值，推測本區(qū)的孔隙率為0.07。

2 儲量計算

根據(jù)地?zé)豳Y源地質(zhì)勘查規(guī)范（GB/T11615-2010）附錄C.2.2熱儲法計算熱儲中儲存的熱量，估計熱田地?zé)豳Y源的潛力。

2.1 計算方法

計算公式如下：

式中：Q—熱儲中儲存的熱量，單位為（J）；

Qr—巖石中儲存的熱量，單位為焦（J）；

QL—熱儲中儲存的水量，單位為立方米（m3）；

Q1—截止到計算時刻，熱儲孔隙中熱水的靜儲量，單位為立方米（m3）；

Q2—水位降低到目前取水能力極限深度時熱儲所釋放的水量，單位為立方米（m3）；

Qw—水中儲存的熱量，單位為焦（J）；

A—計算區(qū)面積，單位為平方米（m2）；

d—熱儲厚度，單位為米（m）；

ρr—熱儲巖石密度，單位為千克每立方米（kg/m3）；

Cr—熱儲巖石比熱，單位為焦每千克攝氏度（J/kg·℃）；

φ—熱儲巖石的空隙度，無量綱；

tr—熱儲溫度，單位為攝氏度（℃）；

t0—當(dāng)?shù)啬昶骄鶜鉁兀瑔挝粸閿z氏度（℃）；ρw—地?zé)崴芏?，單位為千克每立方米（kg/m3）；

S—導(dǎo)流系數(shù)（給水度），無量綱；

H—計算起始點以上高度，單位為米（m）；

Cw—水的比熱，單位為焦每千克攝氏度（J/kg·℃）。

地層條件下水的密度ρw取1000 kg/m3（與溫度有關(guān)：15℃時ρw=99.92 kg/m3；70℃時ρw=97.77 kg/m3；本次取1000 kg/m3）。水的比熱Cw取4180 J/kg·℃，灰?guī)r密度ρr取2700kg/m3，比熱Cr為920 J/kg·℃。熱儲層的導(dǎo)流系數(shù)S取0.008，H值取2000m。

2.2 地?zé)崴畠α坑嬎?/h3>

根據(jù)上述公式計算，評價區(qū)范圍內(nèi)2000m以淺的地?zé)崴畠α?.06×109m3，其中靜儲量5.97×109m3，極限釋水量2.09×109m3（表2）。

2.3 地?zé)豳Y源量

地?zé)豳Y源量主要包括巖石中儲存的熱量和水中儲存的熱量，根據(jù)上述公式計算得到，評價區(qū)范圍內(nèi)2000m以淺的地?zé)豳Y源量為12.85×1015kJ，其中巖石中儲存的熱量為10.97×1015kJ（表3），水中儲存的熱量為1.88×1015kJ（表4）。

3 可采量計算

可開采量采用擬穩(wěn)定流壓力傳導(dǎo)公式計算，公式如下：

表2 地?zé)崴畠α坑嬎阋挥[表Table 2 Calculation of geothermal water reserve

表3 巖石中儲存熱量計算一覽表Table 3 Calculation of heat storage in rocks

表4 水中儲存熱量計算一覽表Table 4 Calculation of stored heat in water

式中:

Q :可采資源儲量 m3

A :儲層面積 m2

H :儲層有效厚度 m

φ:巖石的孔裂隙率 %

CW、Cf：分別為流體和巖石的壓縮系數(shù) 1/MPa

B ：為補給系數(shù)，取值范圍1～3（隨開采時間和開采深度的增加而增大）

根據(jù)前人研究經(jīng)驗，補給量約占開采量的2/3，補給系數(shù)取1.7。地?zé)崴荒晗陆捣劝?m 計算，即=0.01MPa，巖石孔隙率為7%。根據(jù)經(jīng)驗值，灰?guī)r壓縮系數(shù)Cf為0.02×10-4MPa-1，水體壓縮系數(shù)Cw為4.5×10-4MPa-1。

根據(jù)表5計算結(jié)果，地?zé)崽锬晁幌陆?m時，地?zé)崴砷_采量為4.59×104m3/a，可從熱水中獲取熱量10.68×109kJ。

4 地?zé)崴玫墓?jié)煤減排量評價

根據(jù)《地?zé)豳Y源地質(zhì)勘查規(guī)范（GB /T 11615-2010）》中附錄F.1～ F.3表計算標準，本次評價區(qū)地?zé)崴磕昕刹闪?.59×104m3/a，功率為3.39×105W，相當(dāng)于2.97×106度電，熱量為10.68×109kJ，每年可節(jié)約標準煤364.41t，減排CO2869.48t，減排SO26.19t，氮氧化物2.19t，懸浮質(zhì)粉塵2.92t，共節(jié)省治理費用101349元（表6～表8）。

表5 可采量計算表Table 5 Calculation of recoverable amount

依據(jù)地?zé)崃黧w的可開采量及其產(chǎn)能，天長市石梁地區(qū)地?zé)豳Y源主要用于理療、洗浴和采暖。該地區(qū)地?zé)豳Y源每年供暖面積為6780 m2；按0.4 m3/人.次洗浴標準，每年可用于洗浴的人次為1.15×105；每年可用于理療的床位為459個（表9）。

表6 地?zé)崴_采一年所獲熱量與之相當(dāng)?shù)墓?jié)煤量Table 6 Amount of coal equivalent saved by one year's exploitation of geothermal water

5 結(jié)語

本次使用熱儲法和穩(wěn)定壓力傳導(dǎo)法，估算天長市石梁地區(qū)的儲量和可采量，其中評價區(qū)2000m以淺的地?zé)崴畠α?.06×109m3，地?zé)豳Y源量為12.85×1015kJ。通過估算結(jié)果，結(jié)合地?zé)豳Y源的特點，對地?zé)豳Y源進行評價，根據(jù)評價區(qū)可采量計算，每年可節(jié)約標準煤364.41t，減排CO2869.48t，減排SO26.19t，氮氧化物2.19t，懸浮質(zhì)粉塵2.92t，共節(jié)省治理費用101349元；該地區(qū)地?zé)豳Y源每年可供暖面積為6780m2；每年可用于洗浴的人次為1.15×105；每年可用于理療的床位為459個。

本次的熱儲法，不僅適用于松散巖類地區(qū)，也適用于基巖區(qū)，區(qū)內(nèi)熱儲構(gòu)造及其相關(guān)參數(shù)在沒有勘探孔的情況下，也能取得，資源量估算方法簡便易行，能夠為今后地?zé)豳Y源潛力評價的資源量計算提供借鑒。

表7 節(jié)省的治理費用Table 7 Overhead expense savings

表8 地?zé)崴_采一年相當(dāng)節(jié)煤量的減排量Table 8 Coal use emission reduction equivalent from geothermal water exploitation

表9 地?zé)峁┡?、供熱、醫(yī)療、洗浴等耗水（熱）量參考標準Table 9 Reference standards for water (heat)consumption by geothermalheating, heating, medical treatment, bathing, etc