河北沧州地热资源分布规律

地热资源概况

1.1 地质构造特征

沧州位于河北平原的东部, 大地构造属华北地台内的新华夏第二沉降带, 中生代末至第三纪初处于隆起状态, 从始新世开始下降, 在NE向断裂带的影响下, 形成了一系列互相分割的隆起和坳陷, 自西向东分布有冀中坳陷、沧县隆起、黄骅坳陷、埕宁隆起4个三级构造单元, 而且在不同的构造单元内又形成了不同规模的潜山和凸起, 多凸多凹的基底构造形态和巨厚的新生界使本区地热资源易于积聚和埋藏, 形成了具有高热流、高梯度特征的地温场, 而且在不同的构造单元上发育形成了不同的热储层。

1.2 地温场特征、热储层及地热异常区分布

华北平原大地热流平均值为64.90mW/m2 (1.55 HFU) , 本区大地热流平均值约为87.92mW/m2 (2.1 HFU) , 热异常区则高达104.67~146.54mW/m2 (2.5~3.5 HFU) , 地温场具有高热流。而且在水平方向上, 地温变化与基底的起伏表现了明显的相关性, 在构造凸起区地热梯度明显偏高, 凹陷区则明显偏低, 垂向上在恒温带以下是随深度而递增, 但进入基岩后, 地温梯度则普遍下降。分析其原因, 在由高导热率的碳酸盐岩组成的基底部位, 热能向构造的凸起区流动, 进入新生界以后, 因其导热率明显降低, 热能向盖层相对较薄的区域聚集, 因此, 在本区的构造凸起部位多形成中高温地下热水, 在凹陷区的相对凸起部位和潜山带多形成中低温地下热水。

本区热储层具有明显的双层结构, 上部为第三系孔隙热储层, 下部为中、上元古界、古生代、中生代地层组成的古潜山型碳酸盐岩岩溶裂隙热储层。

据目前资料, 可初步圈定8个中低温地下热水区, 它们位于任丘古潜山、肃宁断裂带、河间-深县断裂潜山带、大城-献县凸起、兴济凸起、孔店-徐阳桥凸起区、黑龙村凸起以及羊二庄鼻状构造等部位;中高温地下热水区有1个, 位于埕宁隆起。以上9个地热异常区, 具有良好的地热开发前景。

开发利用规划

2.1 沿“京九铁路”开发利用区

本区地热异常区包括:肃宁断裂带中低温地热区, 任丘古潜山中低温地热区, 河间、深县断裂潜山带中低温地热区, 大城-献县凸起中低温地热区。

(1) 肃宁断裂带中低温地下热水区

本区地热梯度在3.0~4.0 ℃/100m之间, 分布面积约80km2, 最佳热储层为上第三系的明化镇组和馆陶组热水储。明化镇组的热水层一般处于正常增温, 局部受潜山断裂的影响水温增高, 水量增大, 为侧向补给的低温层间水。而馆陶组热水无论水温、水量均能满足供暖要求, 是本区最有价值的热水层。

本区交通地理位置优越, 正处在“京九铁路"与"朔黄铁路"的金十字交叉处, 地热开发前景诱人。

本区可考虑“供暖-洗浴-游泳-娱乐”及“温室种植养殖”为主的综合开发利用方式。

(2) 任丘古潜山中低温地下热水区

该区位于任丘市城区周围, 面积约120km2, 地温梯度一般在3.0~4.0 ℃/100m, 个别地段达到4.5~5.0 ℃/100m。本区有3个热储层即潜山体热水储、馆陶组砂岩热水储和明化镇组上段热水储。潜山体热水储为了保证石油的开采, 不宜开发利用。馆陶组砂岩热水储一般底界深度1 900~2 000 m, 井口水温75~78 ℃, 矿化度1.5~2.7g/L, 为Cl, HCO3-Na型水。明化镇组上段热水储水量大、水质好、埋藏浅, 利于开采。

可采用“取暖-温室种植-养殖”或“洗浴-温室种植”的综合利用方式。

(3) 河间、深县断裂潜山带中低温地下热水区

位于河间城区东北至留古寺, 西南经过献县西部出境, 在本区的面积约为152 km2, 地温梯度一般在3.0~3.5 ℃/100m间, 局部到4 ℃/100m, 热储层主要为雾迷山组与明化镇组下段。明化镇组下段水量较小为40~200m3/d, 井口水温40~45°C, 矿化度1.5~2.7g/L。雾迷山组水量较大, 达800~2 000m3/d, 井口水温90 ℃左右, 但利用段较深, 水矿化度较高, 一般在7g/L左右。根据水温、水量及开水深度可考虑明化镇组下段与馆陶组合并开采, 取水深度在2 000m以上, 水质、水量均能满足要求。

综合利用可采用“取暖-温室种植-养殖”的方式, 也可采用“洗浴-温室种植”的方式。

(4) 大城献县凸起中低温地下热水区

中心位于献县城关南部, 沿子牙河西侧入大城县境内, 呈NE向条带状展布, 面积约370 km2, 在献县本斋以北处于冀中坳陷构造带, 以南处于沧县隆起构造带, 热储层为上第三系的砂岩, 利用段埋深在1 000~1 200 m, 地温梯度在冀中坳陷部分为3.0~3.5 ℃/100m。在沧县隆起的献县凸起带一般在3.0~4.0 ℃/100m, 最高可达5 ℃/100m以上。河北省地勘局第四水文地质工程地质大队在献县城关附近施工地热井一眼, 孔深1 100.56 m, 热储利用段731.33~1 090.35 m, 成井时井口水温62 ℃, pH值8.0, 矿化度1.7 g/L, 富含有益的微量元素, 偏硅酸、锶、溴、偏硼酸, 氟质量浓度ρ (F) 为2.5 g/L。

本区地热开发可采用“取暖-温室种植-养殖”或“洗浴-游泳-娱乐”综合利用形式。

2.2 沿“京沪铁路”开发利用区

本区地热异常区主要为兴济凸起中低温地下热水区, 部分处于沧县隆起构造带。地温梯度一般在3.0~3.5 ℃/100m, 地热异常面积520 km2, 热储层为上第三系及寒武系、奥陶系。上第三系主要为明化镇组, 水质好、埋藏浅、易开采, 岩性为中粒细砂岩, 单井涌水量1 000~1 500m3/d, 水温35~45 ℃, 水质类型为HCO3, Cl-Na或Cl-Na型水, 矿化度3~7g/L。寒武系、奥陶系热水储顶板埋深800~1 000 m, 单井出水量500~1 400 m3/d, 矿化度4~5 g/L。位于本区的济1孔, 成井深度1 118~1 202 m, 水温68 ℃, 单井涌水量19 014 m3/d。

另在沧州市西部的杜林一带也有地热异常区, 地温梯度3.0~3.5 ℃/100m, 为上第三系热储层, 底界埋深在1 000 m以内。

本区交通位置优越, 京沪铁路及京沪高速公路均纵贯南北。

地热的综合开发利用可采用“取暖-温室种植-养殖”或“洗浴-游泳-娱乐”等形式。

2.3 临渤海开发利用区

本区处于埕宁隆起构造带, 位于海兴县、黄骅县东南以及盐山、孟村南部, 面积约900km2, 地温梯度一般为3.0~4.0 ℃/100m, 最高达5 ℃/100m。本区有两个热储层, 上部为上第三系明化镇热储层, 底板埋深800~1 200 m, 厚度400~700 m, 含水层岩性以中细粒砂岩为主, 局部为含砾砂岩, 单井涌水量200~500 m3/d, 井口水温36~50 ℃。下部为古生界碳酸岩盐裂隙岩溶热储层, 是一个连通好、循环深、压力大的水力系统, 具有水温高、水量丰富等特点。

307国道及石港高速公路横穿本区, 直抵黄骅港口。国家的重点建设项目3万t级港口就建在此处。

本区地热可用于温泉疗养、供暖-洗浴-水产养殖和温室种植。

2.4 远期勘查区

包括3个地热异常区, 研究程度较低, 需进一步进行勘查研究。

(1) 羊二庄鼻状构造中低温地下热水区

位于黄骅市东部中捷农场, 紧靠埕宁隆起, 面积约100 km2, 地温梯度3.5 ℃/100m, 热储层主要为明化镇组, 埋深500~1 600m, 水温30~50 ℃, 水质为Cl、HCO3-Na型水, 矿化度1g/L左右, 馆陶组热储层埋深1 500~2 000m, 水温65~80 ℃, 本组下段富水性较好。

(2) 孔店凸起中低温地下热水区

位于黄骅西南沧县东部以及孟村一带, 面积约100km2, 地温梯度一般在3.0~3.5 ℃/100m, 个别高于3.5 ℃/100m, 主要热储层为上第三系的馆陶组和下第三系沙河街组, 一般出水段在1 200~1 800m。

(3) 黑龙村凸起中低温地下热水区

位于南皮县东南和东光县东部, 呈NE向带状展布, 面积约80 km2, 热储层为奥陶系灰岩, 出水段水温50~90 ℃, 盖层地温梯度3.0~3.5 ℃/100m。

本区地热开发可以温室种植及养殖为主。