河南省开封市通许县地热资源分布规律

通许县地处豫东平原, 面积767 km2, 自1996年以来, 相继凿建千米左右地热井20眼, 地热开发促进了县域经济的发展。区内以往未进行地热勘查, 了解限于地热井及局部石油勘探资料, 存在地热地质条件不清、储量不明, 利用不尽合理, 开发风险较高等问题, 制约了地热产业发展。为此, 2007—2008年在该区开展了地热普查。地热调查及物化探、抽水试验、水质测试等工作表明, 通许是河南东部平原成热条件较为有利的地区, 开发潜力较大、前景较好。

地质构造

通许县位于通许隆起的中部, 基底为古生界寒武-奥陶系碳酸盐岩及石炭-二叠系碎屑岩, 新生界直接覆盖于二叠系之上, 沉积厚度1000～1500 m, 由南向北增大。奥陶系顶板埋深1800～2400 m, 西深东浅;古近系大部分地区缺失, 仅分布于东南部;新近系分布广泛, 厚700～1300 m, 自下而上发育有馆陶组和明化镇组。

通许隆起大地构造属巨型秦岭纬向构造带的东端和新华夏系第二沉积带的复合部位, 属嵩箕山脉的东延。北为开封凹陷及荷泽凸起, 南为周口凹陷, 西至嵩箕台隆, 东邻永城断褶带。隆起内EW、NE、NW向三组断裂将基底切割成破碎的断块状, 局部形成新生代小断陷。通许县由于处于隆起区中部 , 断裂构造不发育, 对该区地热形成有一定影响的断层有四所楼-练成断裂 (F1) 、竖岗断裂 (F2) 、半坡—水坡断裂 (F3) 、崔桥断裂 (F6) 、杞县断裂 (F7) 、中牟—开封断裂 (F10) 。

地温梯度

通许县地温梯度为3.3～3.8℃/100m, 平均值3.56℃/100m, 邸阁西南及冯庄东北小于3.4℃/100m, 其余地区为3.4～3.8℃/100m, 长智三所楼附近最高达3.9℃/100m, 地温梯度分布具有西南及东北部小、中东部大的规律 。研究区基底较为平缓, 岩性无大的差异, 地温梯度差异主要受基底断裂构造及裂隙发育影响, 位于中东部的F1断裂为一导热、控热构造, 是深部热源上升的通道, 热传导性能强, 受此影响浅部形成地热异常, 而大岗李一带地热异常分析与基底裂隙发育有关。该区平均地温梯度高于开封凹陷区 (3.27℃/100m) 和周口凹陷区 (3.25℃/100m) , 主要是来自地球深部的热流在传导过程中, 受地球物理场及基底起伏影响, 于地壳浅部进行再分配, 由负向构造区向正向构造区集中[地温分布

通许地区大地热流平均值为63.11 mw/m2, 高热流值分布在长智三所楼及大岗李附近, 与地温梯度分布规律一致。从区域来看, 该区大地热流值高于北部开封凹陷 (59.54 mw/m2) 和南部周口凹陷 (58.13 mw/m2) , 也高于华北盆地大地热流值 (58.6 mw/m2) , 并且高于同一构造东西邻区。

根据地温梯度计算, 500 m埋深地温变化范围32～35℃, 1000 m埋深地温变化范围48～54℃。500 m埋深大于34℃的高温区及1000 m埋深大于52℃的高温区主要分布在长智-四所楼-练成-玉皇庙及大岗李一带。地温垂向上随地层深度增加而增大, 300～500m深度为25～35℃;500～700 m深度为31～40℃;700～1000 m深度为40～53℃;推算1400 m深度地温达60℃左右。

地热资源储量

储存资源采用静储量法和热储体积法[热能储存量为19110.05×1016J, 新近系、寒武-奥陶系储量分别占热能总储量的24.77%、74.92%。

地热流体可开采热水量, 新近系、寒武-奥陶系分别采用水头降落法及回采系数法计算;可利用热能量采用水量折算法计算。可开采热水资源总量为1838.16×104m/a, 新近系、寒武-奥陶系热储可开采热水总量分占总量的16.98%、83.0%;可利用热能总量为5429.0×1012J/a, 相当标准煤185543.46 t/a, 折合热能172.15MW, 属大型地热田, 新近系、寒武-奥陶系可利用热能分占总量的5.87%、94.2%。

地热资源开发利用

地热资源勘查

通许县寒武-奥陶系碳酸盐岩热储在河南东部平原乃至华北盆地埋藏相对较浅, 属经济型开采资源, 成热地质条件有利, 储量较为丰富, 今后应将其作为主要勘查对象, 利用钻探、地球物理勘探等手段, 查明地质条件, 断层位置、性质及产状, 摸清热储产量、压力及地热流体质量, 为开发提供依据。可优先对顶板埋深小于2000 m的区域进行勘查, 特别是东南部玉皇庙一带。

地热资源利用

地热开发以水为载体, 应根据各层位和各区段地热流体温度、水质进行合理利用。根据通许实际, 建议温水利用以生活、农灌、养殖、土壤加温为主；温热水利用以采暖、医疗、温室为主；热水利用以采暖为主, 其次为工业；中温水利用以烘干、采暖为主。今后地热资源的开发利用应与城市及新农村建设相结合, 以新近系馆陶组为重点, 调整目前用途结构, 增加采暖及农业利用比例;引进热泵技术, 提高低温资源利用水平;开展水产养殖, 温室花卉育苗、蔬菜种植等地热农业利用;依靠科技创新, 逐步开展梯级综合利用, 提高资源利用能率;对于地热井数量较多、井网密度大的县城区, 要控制开采。

通许县成热地质背景有利, 地热资源储量丰富, 地热流体质量较好, 开发前景广阔。今后在以岩溶潜山热储为勘查重点的同时, 要加强合理利用及保护研究, 加大在采暖、农业种养殖方面的利用, 提高资源利用能效, 将资源优势更好地转化为社会、环境和经济效益, 为通许社会经济的发展做出更大贡献。