基于大地电磁的南宫地热田地热资源赋存特征

图1 渤海湾盆地(a)、南宫凹陷及周边构造(b)和A-A'剖面(c)^[14,22]

Fig.1 Bohai Bay Basin(a),Nangong Sag and its surrounding structures (b) and the A-A' section (c)

受明化镇断裂的控制,南宫凹陷为NNE向展布的箕状凹陷,东西宽10~17 km,南北长约70 km,面积约3 114 km²^[11,21]。南宫凹陷属于冀南地区渤海湾盆地长期构造运动结果的一部分,其形成及演化与区域应力密切相关。三叠纪沉积至上白垩纪沉积之前,构造应力场以太平洋板块俯冲欧亚板块为主,冀南地区褶皱进入发育阶段^[21]。侏罗纪、白垩纪由于燕山多期运动,构造应力场转为左旋拉张为主,形成了一系列NNE张性大断裂,凹陷雏形初步形成。同时,在燕山褶皱带等地有大规模的中、酸性为主的火山喷发岩和大规模花岗岩岩浆侵入地台,带来深部热源^[10]。喜马拉雅山期,区域地应力场的再一次拉张,区域构造以断块运动为主,南宫凹陷因边界明化镇断裂的强烈差异升降运动而形成独立的单断凹陷^[21]。

南宫凹陷的沉降中心偏向明化镇断裂以西,形成了一个东南深西北浅的不对称半地堑^[14]。如图1c所示,区域上的沉积地层自上而下为第四系、新近系、下白垩统、中-下侏罗统、中-下三叠统、二叠系、石炭系和深部碳酸盐岩基岩,其中新近系明化镇组下部和馆陶组主要为砂砾岩和粉砂岩组成,是当前主要的开采热储层^[10-11,13]。前人对整个渤海湾盆地的地温场进行研究发现,盆地内现今地温梯度和大地热流普遍偏高,具备形成大型地热田的地热地质背景^[12,23-24]。从地温梯度分区图(图2)中可以看出,南宫市大部分地区的地温梯度介于(2.5~3.5) ℃/100 m之间,局部高于3.5 ℃/100 m,空间上呈现中部高、两侧低的特征,且沿断裂构造和基岩凸起区地温梯度都较高。

图2

图2 南宫地热田及周边地区地温梯度分区

Fig.2 Zoning map of geothermal gradient in Nangong geothermal field and its surrounding areas

2 数据采集与处理

2.1 数据采集

大地电磁测深的基本原理是不同频率的电磁波在地下介质中传播时具有不同的趋肤深度,电磁波在地下介质传播过程中,一般将振幅衰减至地面幅值的1/e(0.37)时的深度定义为趋肤深度δ,其计算公式如下^[17]:

(1)

δ \approx 503 \sqrt{\frac{ρ}{f}}

式中:ρ是地下介质的电阻率,f是电磁场谐变的频率。在地下介质电阻率一定的情况下,高频成分主要反映地下浅部的电性结构,而低频成分则主要反映深部的电性结构^[17]。因此,野外工作的整个系统采用高精度GPS时间同步,在地表进行从高频到低频的大地电磁响应时间序列采集,获得各深度范围的电阻率分布,然后对数据进行相应的处理,从而获取研究区地下介质由浅到深的电性结构特征。

野外数据采集是物探工作的基础,原始数据的质量直接关系到资料的处理效果及成果的可靠性。本次研究的野外数据采集于2024年3~4月,采用北京桔灯地球物理勘探股份有限公司的Aether大地电磁系统(图3a),共布设两条测线,分别为MT1和MT2(图1b)。两条测线垂直于NE向构造,测线方位分别为107°和124°,剖面均长12 000 m,点距200~400 m,探测深度4 000 m,线距约5 000 m。本次野外施工采用三台接收机进行测量,工作最高频率为433 Hz,最低频率可达0.002 38 Hz,满足最大勘探深度需求(4 000 m)。此外,区内采取“十”字形装置(图3b),在施工条件不允许的条件下采用“L”形和“T”形装置,装置的铺设采用森林罗盘,水平方向的两对测量电极分别和两个磁棒相交垂直布设,各自方位偏差不大于1°,水平磁棒布置位置距主机8~10 m。最终沿两条剖面采集MT测深点62个,在异常区域进行加密测点布置机动工作量40个,共计测深点102个。为确保数据质量,在采集时利用远参考点方法,选取远离干扰源且稳定的构造单元位置(距离测线北侧约30 km,衡水湿地森林公园附近)布设远参考点^[25]。采用了这些技术措施后,采集的MT数据质量较高,频点曲线圆滑,畸变点较少,仅在个别频点跳动,后期对畸变点进行功率谱挑选改善数据质量。

图3

图3 Aether仪器系统(a)与仪器装置示意(b)

Fig.3 Aether instrument system(a) and instrument layout diagram(b)

2.2 数据处理

野外观测的原始数据为正交的电场分量(E_x和E_y)和磁场分量(H_x和H_y),这些分量通常是时间序列数据,通过傅里叶变换转化为频率域的信号,然后根据式(2)~(4)可计算出一个宽频带上的电阻率和相位^[13,17,26]:

(2)

ρ = \frac{1}{5 f} {|\frac{E}{H}|}^{2}

(3)

E = Z \cdot H

(4)

ϕ = t a n^{- 1} [\frac{I m (Z)}{R e (Z)}]

式中:ρ为电阻率,Ω·m;f为电磁场频率,Hz;E为电场分量,mV/km;H为磁场分量,nT;Z是阻抗张量,为一个2×2的复数矩阵,包含了不同分量的阻抗值,例如Z_xy=E_x/E_y和Z_yx=E_y/E_x;Im(Z)是阻抗的虚部,Re(Z)是阻抗的实部,阻抗矩阵的不同元素(如Z_xy和Z_yx)可以用来计算不同方向的相位角。

对野外采集的数据首先进行剔除野值、去噪、静态校正等处理,然后进行一维、二维反演成像处理。数据具体处理过程如下:①由仪器噪声、风噪声、天然电磁噪声和人文噪声引起的明显畸变由数据编辑(剔除或圆滑)压制;②为消除近地表局部导电性不均匀体引起的静态位移,采用相位实测数据、空间滤波法、小波多尺度分析等适当的静态方法进行校正;③本区地形较平坦,地形影响较小,由于地形起伏引起的卡尼亚电阻率曲线和阻抗相位的畸变可忽略。

对于非二维大地构造特征,采集所得到的大地电磁数据可以分为TE和TM两种极化模式。本次MT反演主要采用中国地震局地质研究所的MTpioneer软件,利用共轭阻抗法的多测点—多频点统计成像技术对阻抗张量进行分解,结合区域构造确定研究区构造主轴方向,将观测坐标系旋转构造主轴方向后,xy模式即为TE模式,yx模式即为TM模式^[5]。采用软件集成的非线性共轭梯度反演算法(non-linear conjugate gradient,NLCG)对两条MT剖面进行了TE&TM的二维反演^[27]。

3 剖面推断解释

3.1 推断解释依据

区内未开展系统的物性测试,因此统计了研究区内不同岩层的电性特征,总结出4个标志电性层(表1):①第一电性层为上部相对低阻层,为第四系和新近系的砂、黏土质粉砂、粉砂质黏土反映,电阻率小于15 Ω·m;②第二电性层为低阻标志层,为古近系的泥、砂、泥岩、砂岩反映,电阻率小于10 Ω·m;③第三电性层为中阻标志层,为古生界(包括石炭系、二叠系)的砂岩、泥岩、夹煤层及薄层灰岩反映,电阻率约15~25 Ω·m;④第四电性层为中高阻标志层,为深部古生界(包括寒武系、奥陶系)的碳酸盐岩反映,电阻率大于25 Ω·m。

表1 研究区内地层电性参数统计

Table 1 Statistics of formation electrical parameters in the study area

地层	岩性	电阻率范围
第四系、新近系	粉砂、黏土质粉砂、棕色粉砂质黏土	<15 Ω·m
古近系	砂砾岩、粉砂岩、粉砂质泥岩、砂岩、泥岩	<10 Ω·m
石炭系、二叠系	砂岩、泥岩,夹煤层及薄层灰岩	15~25 Ω·m
寒武系、奥陶系	白云质灰岩、灰岩、白云岩等	>25 Ω·m

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浅部低阻的第四系、中部中阻的新近系及低阻的古近系在电阻率数值上相差较小,加之电磁波在地下传播时产生的体积效应引起电阻率值的渐变,使得仅根据电阻率剖面难以准确划分地层界限,需要结合钻孔资料来进行约束。也即是说,需要利用地质剖面、钻井资料等揭示的地层深度资料,结合反演电阻率的分布规律将地层在纵向上进行分层^[5]。因此,利用在MT1和MT2剖面附近的4个已知钻井(NGR13、NGR7、NGR1和南宫1井)揭示的地层埋深信息进行约束,以此提高解释精度。

由于应力作用,断裂构造处及周边原岩的连续性遭受破坏,岩石破碎且裂隙发育,多被水或泥质物质充填,从而引起电阻率的降低,破坏了电磁场的连续稳定性,使场电位发生畸变,通常反映为明显的低阻异常。当断裂带富水性越好时,电阻率越低。因此,在电阻率断面等值线图上,可用以下标志推断断裂构造:①定向延深的低阻带或等值线梯级带,是地质体在垂直断裂走向上剧烈变化的地带,为断裂的反映。梯级带的长度即反映了断裂带的延深长度,梯级带的陡缓(即等值线的密疏)由断裂两盘的电性差异、断裂的倾角、断距等多种因素决定,一般梯级带越陡表示倾角越大,其走向即为断裂的倾向。②等值线呈“U”字型或“V”字型低阻区,是地质体遭受作用力破碎、泥质充填或充水的原因,为断裂的反映^[28]。③等值线同步扭曲、线性被异常错断、转折是平推断裂的反映。断裂两盘发生升降运动时会引起异常宽度突变,当发生水平位移时则引起同形扭曲,绝大多数后期断裂将前期断裂错断时具有等值线同形扭曲特征。④串珠状或条带状分布的电阻率异常带的连线为断裂的反映。当断裂内充填(沿断裂侵入)了较高电阻率的岩脉时,则引起串珠或条带状电阻率的高阻异常,或者当断裂内充填了较低电阻率的岩脉或由于断裂破碎充水导致的低阻异常带。

3.2 地层界面与构造划分

根据以上电性分层电阻率特征和断裂划分标志,对二维反演的电阻率模型进行了绘图,通过大地电磁电阻率等值线断面图推测地层分界和断裂位置。图4a显示,MT1整条剖面内,第四系、新近系底板埋深在800~1 650 m,其电阻率值不超过15 Ω·m。0~90测点范围内,石炭系、二叠系底板埋深为1 200~2 700 m,电阻率值为5~25 Ω·m。90~104测点范围内石炭系、二叠系底板埋深在2 700~2 800 m,电阻率较低,不超过10 Ω·m。104~120测点范围内石炭系、二叠系底板埋深在1 800 m,电阻率值不超过10 Ω·m。整条剖面石炭系、二叠系底板以下电阻率逐渐升高,推测为寒武系和奥陶系的灰岩和白云岩反映。该剖面电阻率等值线横向上变化较大,在MT1剖面8 800 m和10 200 m附近等值线分别出现了明显异常变化即形成近“U”、“V”型低阻异常,其两侧电阻率等值线相对密集,电阻率值高,推测由断裂构造引起。将8 800 m和10 200 m处异常编号分别为断层F₁和断层F₂,倾向都为小号点方向,F₁和F₂周边围岩电阻率数值低,推断是破碎程度较高、富水性强造成。推断断裂F₁、F₂附近,68~106测点电阻率等值线呈“V”字型低阻区,结合地震剖面资料^[14],推断发育有古近系地层,底板埋深在1 500~2 500 m,电阻率值较低,不超过5 Ω·m。

图4

图4 MT1线(a)和MT2线(b)电阻率等值线断面与推断成果

Fig.4 MT1 line (a) and MT2 line (b) resistivity contour section and inferred result diagram

由图4b可知,MT2整条剖面第四系、新近系底板埋深在1 100~1 500 m,电阻率值相对较低,不超过15 Ω·m。20~102测点范围内石炭系、二叠系底板埋深在1 400~2 100 m,电阻率值为5~25 Ω·m。102~124测点范围内石炭系、二叠系底板埋深在2 100~2 800 m,电阻率较低,不超过10 Ω·m。124~136测点范围内石炭系、二叠系底板埋深在1 600~1 700 m,电阻率值不超过10 Ω·m。整条剖面石炭系、二叠系底板以下电阻率逐渐升高,推测为寒武系和奥陶系的灰岩和白云岩反映。该剖面电阻率等值线横向上变化与MT1剖面类似,“U”型和“V”型低阻异常分别在MT2剖面10 000 m和12 400 m附近,10 000 m处异常为断层F₁,12 400 m处异常为断层F₂,推断古近系地层80~130测点之间电阻率等值线呈“V”字型低阻区,底板埋深1 400~2 500 m,电阻率值相对较低,不超过10 Ω·m。

因此,推测研究区4 000 m以内地层自上而下为第四系(Q)、新近系明化镇组(Nm)与馆陶组(Ng)、古近系东营组(Ed),二叠系(P)、石炭系(C)、奥陶系(O)、寒武系(€)(表2)。深度800~1 400 m以浅电阻率值相对低,推测为第四系、新近系明化镇组反映;深度1 400~2 000 m以浅推断为新近系馆陶组黏土岩、砂岩、泥岩、粉砂岩、砂质泥岩反映,自西北往东南方向逐渐加深;1 700~2 600 m以浅推断为石炭系、二叠系反映;深度1 700~2 600 m以下推测为寒武系和奥陶系的灰岩和白云岩反映。勘探深度范围内未完整揭露下古生界的地层,且因线距过大,本次物探成果未能完全了解该区域内地层和构造情况,建议在后期工作中加大物探工作量给予适当校正和补充。

表2 南宫地区地层信息统计

Table 2 Statistical table of stratigraphic information in Nangong area

地层时代	底板埋深/m	厚度/m	岩性特征
Q	400~600	400~600	粉砂质黏土,粉细砂、中细砂夹
Nm	950~1200	450~650	黏土岩、砂质黏土岩与浅棕色粉砂岩、含砾砂岩互层
Ng	1300~1600	350~550	砂质泥岩、粉砂岩、泥岩、含砾粉砂岩
Ed	1600~1800	0~2000	碎屑沉积泥岩、砂质泥岩、砂岩
C+P	1600~2300	250~350	砂岩、泥岩,夹煤层及薄层灰岩
€+O	>4000	>2000	岩性以厚层微晶灰岩、云斑灰岩、含燧石条带灰岩为主,夹白云质灰岩、细晶白云岩、泥质白云岩

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通过本次大地电磁测深研究,初步推测研究区内存在两条断裂构造(F₁和F₂),均为NE走向,倾向SE,倾角较陡,构造断距较小,且由于MT在低频段分辨率大大降低,本次物探推测成果图上构造的断距仅为示意距离。由推断解释成果(图4)可知,两条断裂构造均位于南宫县城区东侧,构造影响带内呈现低电阻的特征,说明其影响带上岩石较破碎,富水性相对较好。其中断裂F₂在基岩地层内与围岩电阻率差异更大,推测断裂F₂富水性比F₁强。两条断裂构造整体显示为上盘电阻率值低,下盘电阻率值高,即呈现上盘下降、下盘上升的特征,表明均为正断层。

4 地热资源赋存特征

4.1 热储特征

通过分析物探成果并结合钻孔资料和地质资料,在深部寒武系、奥陶系灰岩和白云岩地层内圈定了4处低阻异常区(图4和图5),编号为D1~D4。D1位于MT1线8.4~9.0 km,埋深为2.7~4.0 km;D2位于MT1线9.8~10.6 km,埋深为2.8~4.0 km;D3位于MT2线9.6~10.4 km,埋深为2.1~4.0 km;D4位于MT2线11.4~12.4 km,埋深为2.7~4.0 km。这4处低阻异常区均受断裂构造影响,其中D1、D3受断裂F₁影响,D2、D4受断裂F₂影响,推断为基岩裂隙岩溶热储。因此,研究区内4.0 km深度以内表现出浅部孔隙砂岩热储、深部基岩裂隙岩溶热储的二元结构特征。

图5

图5 南宫地热田的推断热储平面

Fig.5 Inferred geothermal reservoir area of Nangong geothermal field

浅部孔隙砂岩热储主要为新近系明化镇组下部热储和馆陶组热储,在F₁和F₂附近为馆陶组和东营组混合热储(图4)。明化镇组下部热储在研究区分布广泛,岩性为黏土岩、砂质黏土岩与粉砂岩、含砾砂岩互层,底板埋深950~1 200 m,砂厚比25.1%~41.4%,孔隙度26%~33%,热储中部温度30~45 ℃,热储厚度西部较浅,东部较深,凸起区较浅,凹陷区较深,与馆陶组呈整合接触^[13]。馆陶组热储以河流相的粉细砂岩、砂砾岩为主,为封闭—半封闭环境,除在新河凸起局部地带缺失,其余大部分地区均有分布,顶板埋深1 040~1 200 m,底板埋深1 500~1 650 m,视厚度350~550 m,砂厚比43.6%~59.3%,孔隙度26%~32%,热储厚度自四周向中心逐渐变深,沉积厚度100~200 m。根据产能试验结果,井口水温55~63 ℃,单井涌水量达68.5~149.2 m³/h。古近系东营组热储利用较少,不作为主要热储,只在F₁和F₂附近与馆陶组混合利用。

深部基岩裂隙岩溶热储主要为古生界寒武—奥陶系热储,岩性为灰岩、白云岩,主要分布在研究区的东部洼地。由于多次升降构造运动,其风化壳可能为该热储层的主要储水体,在强烈的岩溶作用下发育孔隙、溶洞和裂缝,尤其是在断裂构造(F₁和F₂)的影响下,形成富水性较好的岩溶裂隙带(图5)。根据本次地球物理勘测成果,结合钻孔资料对基岩裂隙岩溶热储进行分析。寒武—奥陶系热储与新河县城及冀州城区相似,裂隙率1.1%~6.3%,储厚比为5%~25%,单井涌水量60~120 m³/h,井口水温可达60~78 ℃。其中,奥陶系热储由中统峰峰组、磁县组与马家沟组和下统亮甲山组、冶里组的碳酸盐岩地层构成,岩性为灰岩、白云岩,夹杂泥岩页岩,厚度约400~800 m,储厚比15%~25%,裂隙率2%~5%,井口水温60~78 ℃,单井出水量约60 m³/h。寒武系地层由崮山组、张夏组、馒头组碳酸盐岩地层构成,岩性为灰、灰白色灰岩、灰色白云岩,沉积厚度大于400 m,储厚比5%~15%,裂隙率2.7%~6.3%,井口水温60.8 ℃,单井涌水量约81.3 m³/h。

4.2 热储地质模型

热源是形成地热资源的必要条件之一。按成因来分,可分为来自地幔的热流、岩浆热、由各地层放射性元素生热产生的热流量、活动断裂和地震产生的机械摩擦热等^[8]。对于一般沉积盆地,进入盆地的地下水在长距离水平迁移过程中逐渐吸收岩层热量,温度升高形成地热水,其热量主要源自相对较高的大地热流,通过地壳深处和上地幔的垂直传导进入地下水系统^[29]。其次,构造裂隙是深部热流向上运移的通道和地热流体的重要储存空间,较冷的水体与沿构造裂隙上升的热液发生对流混合作用,同时吸收围岩热量,形成地热水,储存在构造裂隙中^[29-30]。

研究区地处渤海湾盆地的西南临清凹陷的西北部,该区中生界热流值一直呈上升趋势,至古近纪达到最大值^[31]。前人研究表明,由于岩石圈的多期拉张运动,致使区域地壳厚度大幅减薄,深部热载体(岩浆、热液)以深大断裂为通道上升至地壳浅部^[13,32-33]。因此,笔者认为研究区属于沉积盆地热传导型地热系统,其浅部广泛分布的孔隙砂岩热储层热量来自区域偏高的大地热流的垂直传导,致使进入该地层长距离运移的地下水温度升高至30~63 ℃,温度随深度增加。而深部基岩裂隙热储的热量主要来自沿断裂F₁和F₂的构造裂隙上升的热液对流。正断层的持续拉张作用使基岩构造裂隙度增大,渗透率升高,深度较浅的地下水在重力驱动下沿渗透率较高的岩石构造裂隙向深部渗流,在下渗过程中与上升的热液混合,并不断吸取周边围岩的热量,温度上升至60~78 ℃。

盖层是热储层上方、能够阻止热量向外散失的岩层,是地热系统的重要地质结构^[29]。就传导型沉积盆地而言,热导率与渗透率较低的盖层对热储层的保温作用显得尤为重要。研究区第四系为一套河流相沉积,结构松散,导热性差,覆盖于新近系明化镇组地层之上,为良好的保温隔热层。其次,明化镇组上部砂岩发育较差,导热性相对较差,具有保温隔热作用。因此,研究区第四系和明化镇组上部共同构成该区地热系统的盖层。

笔者结合大地电磁构造解释断面(图4)和构造演化史,构建了研究区4 000 m深度以内的地热地质模型(图6):在寒武纪中期,沉积了寒武—奥陶系碳酸盐岩海相地层,而后伴随中朝准地台的全面上升,裸露地表,遭受强烈的风化及溶蚀作用,成为开放的水文地质环境,接受大气降水的入渗补给^[21]。此后又经过多次沉积过程,寒武—奥陶系碳酸盐岩地层逐渐被埋于地层之下,成为半封闭的水文地质环境,大气降水通过构造裂隙带(F₁和F₂)垂直入渗和远处横向补给到此热储层,与深部上升的热液进行混合,并不断被围岩加热,成为60~78 ℃的古地热水。自新近纪以来,研究区持续均匀下降,在低凹地带形成了一套胶结性较差、渗透性较好、有利于大气降水补给的河湖相碎屑沉积物,同时在其碎屑物的孔隙中赋存了大量渗入—沉积混合成因的地下水,属半封闭的水文地质环境。随着地壳的继续下降和第四系碎屑物的覆盖沉积,新近系地层逐渐被埋入地下,地层中的地下水在缓慢径流过程中不断被垂直传导的热流加热增温形成30~63 ℃地热水。

图6

图6 南宫地热田热储地质模型

Fig.6 Geological model of geothermal reservoir in Nangong geothermal field

整体而言,浅部孔隙砂岩热储特征为埋藏较浅,呈层状,分布广,岩性、厚度较为稳定,构造条件简单,富水性和渗透性较好,属层状低温地热资源,具有一定开采利用价值^[10-11,13]。深部基岩裂隙热储在多次断裂构造运动和强烈的岩溶作用下,岩体中孔、洞、裂隙发育,成为地热水良好的赋存空间,具有连通性好、循环深、压力大、厚度大、岩溶裂隙发育、渗透性好、温度更高等特点,是该区域最重要的热储之一,后续开发建议将井位选在深部热储层,且优先选择断裂构造F₂的岩溶裂隙发育区。

5 结论

本文以南宫地区地热田为研究对象,通过在研究区开展大地电磁工作,结合钻孔和地质资料,初步了解了南宫地热田地下地层、构造发育情况,揭示了地热资源的热储分布与赋存特征,成果如下:

1)确定了研究区4 000 m深度以内的地层组成及埋深:自上而下为第四系、新近系、古近系、二叠系、石炭系、奥陶系、寒武系。推测第四系、新近系底板埋深为800~1 500 m,古近系底板埋深为1 400~2 500 m,石炭系、二叠系底板埋深为1 200~2 800 m,石炭系、二叠系以下推测为寒武系及奥陶系的灰岩与白云岩。

2)南宫县城区东侧发现两条隐伏的断裂构造(F₁和F₂),均为正断层,走向NE,倾向NW,倾角较陡,断裂的存在使得其影响带及周边岩石较破碎,相对更加富集地热水,且断裂F₂富水性比F₁强。

3)揭示了研究区浅部孔隙砂岩热储、深部基岩裂隙岩溶热储的二元结构。浅部孔隙砂岩热储为新近系明化镇组下部热储和馆陶组热储以及局部古近系东营组热储,深部基岩裂隙岩溶热储主要为古生界寒武—奥陶系热储,浅、深部热储共同构成研究区重要的地热资源。

4)笔者认为研究区属于沉积盆地热传导型地热系统,其形成是区域构造演化的结果。浅部广泛分布的孔隙砂岩热储层热量来自区域偏高的大地热流的垂直传导,热储中地热水温度为30~63 ℃。深部基岩裂隙热储的热量主要来自沿断裂F₁和F₂的构造裂隙上升的热液对流和周边围岩的热量,热储中地热水温度为60~78 ℃。深部热储孔、洞、裂隙发育,具备储水条件,后续开发建议将井位选在深部热储层,且优先选择断裂构造F₂的岩溶裂隙发育区。

参考文献

原文顺序

文献年度倒序

文中引用次数倒序

被引期刊影响因子

[1]

Capaccioni

, Vaselli

, Tassi

, et al.

Hydrogeochemistry of the thermal waters from the sciacca geothermal field(Sicily,southern Italy)

[J]. Journal of Hydrology, 2011, 396(3-4):292-301.

[2]

王贵玲, 张薇, 梁继运, 等.

中国地热资源潜力评价

[J]. 地球学报, 2017, 38(4):449-459.

Wang

G L

, Zhang

, Liang

J Y

, et al.

Evaluation of geothermal resources potential in China

[J]. Acta Geoscientica Sinica, 2017, 38(4):449-459.

[3]

Lyu

G S

, Zhang

, Wei

D H

, et al.

Water-rock interactions,genesis mechanism,and mineral scaling of geothermal waters in northwestern Sichuan,SW China

[J]. Water, 2023, 15(21):3730.

[4]

韩术合, 裴秋明, 许健, 等.

综合物探方法在内蒙古敖汉旗林家地地热资源勘查中的应用试验

[J]. 物探与化探, 2024, 48(4):962-970.

Han

S H

, Pei

Q M

, Xu

, et al.

Application of comprehensive geophysical prospecting in the exploration of geothermal resources in the Linjiadi area,Aohan Banner,Inner Mongolia

[J]. Geophysical and Geochemical Exploration, 2024, 48(4):962-970.

[5]

雷清, 叶高峰, 吴晓飞, 等.

大地电磁测深法在冀中坳陷深部碳酸盐岩热储调查评价中的应用

[J]. 地质论评, 2024, 70(2):795-806.

Lei

, Ye

G F

, Wu

X F

, et al.

Application of the magnetotelluric sounding method in the investigation and evaluation of deep carbonate rock heat storage in the Jizhong Depression

[J]. Geological Review, 2024, 70(2):795-806.

[6]

吕国森, 章旭, 张云辉, 等.

川西鲜水河、安宁河和龙门山断裂带地热水的水文地球化学特征及成因模式的讨论

[J]. 中国地质, 2024, 51(1):341-359.

Lyu

G S

, Zhang

Y H

, et al.

Discussion on hydrogeochemical characteristics and genetic model of geothermal waters in Xianshuihe,Anninghe and Longmenshan fault zones in western Sichuan,China

[J]. Geology in China, 2024, 51(1):341-359.

[7]

王贵玲.

开发地热新能源,构建清洁低碳、安全高效的能源体系

[J]. 地质学报, 2020, 94(7):1921-1922.

Wang

G L

Develop new geothermal energy and build a clean,low-carbon,safe and efficient energy system

[J]. Acta Geologica Sinica, 2020, 94(7):1921-1922.

[8]

章旭, 张文, 吕国森, 等.

川西阿坝州壤古温泉成因机制研究:来自水文地球化学和地球物理勘探的证据

[J]. 沉积与特提斯地质, 2023, 43(2):388-403.

Zhang

, Zhang

, Lyu

G S

, et al.

Geochemical,geophysical genesis of the ranggu geothermal spring in Aba prefecture,western Sichuan:Evidence from hydrogeochemical and geophysical exploration

[J]. Sedimentary Geology and Tethyan Geology, 2023, 43(2):388-403.

[9]

王社教, 李峰, 闫家泓, 等.

油田地热资源评价方法及应用

[J]. 石油学报, 2020, 41(5):553-564.

DOI:10.7623/syxb202005004 [本文引用: 1]

地热能的开发利用正成为中国新能源领域发展的重点。国家"十三五"（2016—2020年）地热能发展规划和一系列保障措施的出台将加快推动地热产业的发展。拥有丰富水热型地热资源的油田企业可将油田地热能用于原油集输、建筑物采暖、热洗油管等，替代燃油、燃气和燃煤。根据油田地热地质的特点，地热资源的评价可基于随机模拟法、单元容积法和类比法。通过随机模拟法和单元容积法对中国11个盆地或区块中埋深浅于4 km的水热型地热资源进行系统评价，地热资源量为31 784.45×1018J，地热水资源量为375 085.18×108m3，可采地热资源量为47.68×1018J/a。中国东部地区含油气盆地的地热资源普遍具有温度高、埋深浅、开发利用经济效益好的特点。地热资源的分级评价可为有序、规模化开发利用油田地热能奠定基础。

Wang

S J

, Li

, Yan

J H

, et al.

Evaluation methods and application of geothermal resources in oilfields

[J]. Acta Petrolei Sinica, 2020, 41(5):553-564.

DOI:10.7623/syxb202005004 [本文引用: 1]

The exploitation and utilization of geothermal energy is becoming the focus of new energy development in China. The national 13th Five-year Plan(2016-2020) for geothermal energy development and a series of safeguard measures will accelerate the development of geothermal industry. Oilfield enterprises with rich hydrothermal geothermal resources can use geothermal energy for crude oil gathering and transportation, space heating, oil tube washing, etc., replacing fuel oil, fuel gas and fuel coal. Based on the geological characteristics of geothermal energy in oilfields, the evaluation of geothermal resources can depend on the stochastic simulation, volumetric evaluation and analog method. According to the systematic evaluation of hydrothermal geothermal resources buried less than 4 km in 11 basins or blocks by the stochastic simulation and volumetric evaluation, the geothermal resources amount is 31 784.45×1018J in China. Moreover, the geothermal water resources amount is 375 085.18×108m3, and the recoverable geothermal resources amount is 47.68×1018J/a. The characteristics of the geothermal resources of petroliferous basins in eastern China show high temperature, shallow burial depth, and low-cost development and utilization. Grading evaluation of geothermal resources can lay the foundation for the ordered and large-scale development and utilization of geothermal energy in oilfields.

[10]

饶松, 肖红平, 王朱亭, 等.

渤海湾盆地馆陶组热储特征与地热资源评价

[J]. 天然气工业, 2023, 43(5):141-152.

Rao

, Xiao

H P

, Wang

Z T

, et al.

Geothermal reservoir characteristics and geothermal resource evaluation of Guantao Formation in the Bohai Bay Basin

[J]. Natural Gas Industry, 2023, 43(5):141-152.

[11]

卢荣茂.

河北省南宫市地热资源浅析

[J]. 河北煤炭, 2004(6):31-32.

R M

Analysis of the geothermal resources in NanGong,Hebei Province

[J]. Hebei Coal, 2004(6):31-32.

[12]

Wang

Z T

, Jiang

G Z

, Zhang

, et al.

Estimating geothermal resources in Bohai Bay Basin,Eastern China,using Monte Carlo simulation

[J]. Environmental Earth Sciences, 2019, 78(12):355.

[13]

王颖, 陈学蓉.

大地电磁法在南宫地热勘查中的应用

[J]. 中文科技期刊数据库(全文版)自然科学, 2022(6):279-282.

[本文引用: 6]

Wang

, Chen

X R

Application of magnetotelluric method in geothermal exploration in Nangong

[J]. Chinese Science and Technology Journal Database(Full-textEdition) Natural Science, 2022(6):279-282.

[本文引用: 6]

[14]

Liu

T S

, Ding

W L

, Zhang

R F

, et al.

Cenozoic tectonostratigraphy and structural styles in the Nangong Sag,Bohai Bay Basin,Eastern China:Implications for the generation of oil-gas traps

[J]. Marine and Petroleum Geology, 2023,149:106081.

[15]

Spichak

, Manzella

Electromagnetic sounding of geothermal zones

[J]. Journal of Applied Geophysics, 2009, 68(4):459-478.

[16]

Spichak

, Zakharova

, Rybin

, et al.

Estimation of the sub-surface temperature by means of magnetotelluric sounding

[C]// Stanford:Stanford Geothermal Program,32^nd Workshop on Geothermal Reservoir Engineering 2007,2007.

[17]

张炯, 黄少鹏, 傅饶, 等.

大地电磁测深在火山区地热研究中的应用

[J]. 岩石学报, 2017, 33(1):279-290.

Zhang

, Huang

S P

, Fu

, et al.

Application of magnetotellurics in geothermal exploration and research in volcano areas

[J]. Acta Petrologica Sinica, 2017, 33(1):279-290.

[18]

Simpson

, Bahr

Practical magnetotellurics[M]. Cambridge: Cambridge University Press, 2005.

[19]

Zhang

L L

, Hao

T Y

, Xiao

Q B

, et al.

Magnetotelluric investigation of the geothermal anomaly in Hailin,Mudanjiang,northeastern China

[J]. Journal of Applied Geophysics, 2015,118:47-65.

[20]

Arafa-Hamed

, Abdel

Zaher M

, El-Qady

, et al.

Deep heat source detection using the magnetotelluric method and geothermal assessment of the Farafra Oasis,Western Desert,Egypt

[J]. Geothermics, 2023,109:102648.

[21]

于晓卫.

南宫凹陷中、新生界油气地质条件研究[D]. 青岛: 山东科技大学, 2010.

X W

Study on Mesozoic and Cenozoic petroleum geological conditions in Nangong sag[D]. Qingdao: Shandong University of Science and Technology, 2010.

[22]

刘琼颖, 何丽娟.

渤海湾盆地新生代以来构造—热演化模拟研究

[J]. 地球物理学报, 2019, 62(1):219-235.

Liu

Q Y

, He

L J

Tectono-thermal modeling of the Bohai Bay basin since the Cenozoic

[J]. Chinese Journal of Geophysics, 2019, 62(1):219-235.

[23]

姜光政, 高堋, 饶松, 等.

中国大陆地区大地热流数据汇编(第四版)

[J]. 地球物理学报, 2016, 59(8):2892-2910.

DOI:10.6038/cjg20160815 [本文引用: 1]

大地热流是表征地球内部热状态的重要参数，也是进行岩石圈热结构、地球动力学研究和区域地热资源潜力评价的必要参数.大地热流的测量和数据汇编是地热学研究的一项重要的基础性工作，目前我国已经分三版公开发表中国大陆地区大地热流数据862个，本文在第三版热流数据汇编的基础上，共计收集整理公开发表的热流数据345个，并在空白区开展了大地热流数据补充性测量，获得大地热流数据23个.本文将2001年以来新增的368个数据及第三版热流数据构建成中国大陆地区大地热流数据汇编（第四版）.截止目前已汇编我国大陆地区热流数据1230个，其中A、B、C和D类数据分别占49.3%、34.2%、12.6%和3.9%，较第三版热流数据A类数据比重增加了2.9%.基于现有汇编数据更新了中国大陆地区大地热流测点图并进行了统计分析.相较于第三版汇编数据，热流测量空白区面积已显著减小，热流测点覆盖率低和平面分布不均一的缺陷得到改善，本次汇编填补了西藏阿里、贵州省、广西省以及吉林省的热流测量空白区.新版热流数据统计表明，中国大陆地区（含渤海海域）热流值范围为23～319 mW·m-2，平均值61.5±13.9 mW·m-2；除去受地下水活动影响强烈的D类数据，热流值范围30～140 mW·m-2，平均值60.4±12.3 mW·m-2.本次大地热流数据汇编结果显示，我国大陆地区热流分布格局总体仍表现为：东高、中低，西南高、西北低.在西太平洋板块俯冲远程效应影响下，中国东部表现为一个高热流带，自东南沿海向东北方向一直延伸到东北地区的松辽盆地、长白山一带；受控于新生代欧亚板块和印度板块碰撞影响，青藏高原高热流区主要集中在雅鲁藏布江缝合带和南北向展布的裂谷带，总体热流值向北逐渐降低，并伴随局部的高热流区，如东北缘的共和盆地；中部地区新生代以来构造活动相对微弱，为中-低热流背景.

Jiang

G Z

, Gao

, Rao

, et al.

Compilation of heat flow data in the continental area of China(4^th edition)

[J]. Chinese Journal of Geophysics, 2016, 59(8):2892-2910.

[24]

Qiu

N S

, Chang

, Zhu

C Q

, et al.

Thermal regime of sedimentary basins in the Tarim,Upper Yangtze and North China Cratons,China

[J]. Earth-Science Reviews, 2022,224:103884.

[25]

王凯, 张杰, 白大为, 等.

雄安新区地热地质模型探究:来自地球物理的证据

[J]. 中国地质, 2021, 48(5):1453-1468.

Wang

, Zhang

, Bai

D W

, et al.

Geothermal-geological model of Xiongan New Area:Evidence from geophysics

[J]. Geology in China, 2021, 48(5):1453-1468.

[26]

Cagniard

Basic theory of the magneto-telluric method of geophysical prospecting

[J]. Geophysics, 1953, 18(3):605.

[27]

Hager

, Zhang

H C

A survey of nonlinear conjugate gradient methods

[J]. Pacific Journal of Optimization, 2006, 2(1):35-58.

[28]

张一, 刘鹏磊, 王玉敏, 等.

综合物探技术在济南北部地热勘查中的应用

[J]. 物探与化探, 2024, 48(1):58-66.

Zhang

, Liu

P L

, Wang

Y M

, et al.

Application of integrated geophysical exploration technology in the geothermal exploration of northern Jinan

[J]. Geophysical and Geochemical Exploration, 2024, 48(1):58-66.

[29]

王贵玲, 蔺文静.

我国主要水热型地热系统形成机制与成因模式

[J]. 地质学报, 2020, 94(7):1923-1937.

[本文引用: 3]

Wang

G L

, Lin

W J

Main hydro-geothermal systems and their genetic models in China

[J]. Acta Geologica Sinica, 2020, 94(7):1923-1937.

[本文引用: 3]

[30]

许红, 张海洋, 张德润, 等.

下扬子区海陆盆地构造分割的深大断裂证据与地质构造意义

[J]. 海洋地质前沿, 2016, 32(3):16-23.

, Zhang

H Y

, Zhang

D R

, et al.

The deep faults separating land and sea basins in Lower Yangtze region and their tectonic significance

[J]. Marine Geology Frontiers, 2016, 32(3):16-23.

DOI:10.11764/j.issn.1672-1926.2015.10.1910 [本文引用: 1]

[31]

孙耀庭, 徐守余, 张世奇, 等.

渤海湾盆地临清坳陷西部中生界烃源岩生烃演化

[J]. 天然气地球科学, 2015, 26(10):1910-1916.

临清坳陷西部中生界烃源岩尚未进行系统研究，制约了该区中生界勘探。利用钻井、地震资料结合地球化学特征对中生界烃源岩进行评价。研究表明：中生界烃源岩为下—中侏罗统坊子组煤层和下白垩统丘城组半深湖相—深湖相暗色泥岩和油页岩，主要分布于丘县凹陷和南宫凹陷。坊子组煤系地层为中等—较好烃源岩，丘城组暗色泥岩和油页岩为中等—好烃源岩。利用构造演化史动态分析了中生界烃源岩的生烃演化过程，分析认为：丘县凹陷中生界烃源岩经历过2期生烃过程，第一期发生在白垩纪中晚期，生成煤层气和少量低熟油;第二期发生在古近纪，达高成熟—过成熟阶段，以生成裂解气为主;南宫凹陷中生界烃源岩在古近纪成熟，主要生成成熟油。下白垩统暗色泥岩厚度巨大，有机质类型较好，可构成自生自储式生储盖组合，具有良好的勘探前景。

Sun

Y T

, Xu

S Y

, Zhang

S Q

, et al.

Evolution of the Mesozoic source rocks in the west Linqing depression

[J]. Natural Gas Geoscience, 2015, 26(10):1910-1916.

[32]

Qiu

N S

, Xu

, Zuo

Y H

, et al.

Meso-Cenozoic thermal regime in the Bohai Bay Basin,eastern North China Craton

[J]. International Geology Review, 2015, 57(3):271-289.

[33]

Yang

M B

, Liu

G P

, Liu

, et al.

Geochemical characteristics of geothermal and hot spring gases in Beijing and Zhangjiakou Bohai fault zone

[J]. Frontiers in Earth Science, 2022,10:933066.