霸热37井勘察报告.docx
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霸热37井勘察报告
河北省霸州市
霸热37井地热地质勘查报告
邯郸市伟业地热开发有限公司
二0一三年五月
河北省霸州市
霸热37井地热地质勘查报告
编写单位：
邯郸市伟业地热开发有限公司
编写人：
吕红波
审核人：
路海涛
项目负责：
吴瑞平
建设单位：
河北省霸州市信安镇利雅斋宾馆洗浴中心
提交单位：
邯郸市伟业地热开发有限公司
提交时间：
2013年5月
第一章前言
1.1任务由来
1.2目的任务
1.3地热地质研究程度
1.4编制依据
1.5勘察过程与完成工作量
1.6质量评价
第二章地热地质条件
2.1地质构造
2.2地层
2.3地温场特征
2.4热储层特征
2.5地热流体的补径排条件
2.6地热资源动态特征
第三章地热井可开采量计算与评价
第四章地热水水质与评价
4.1水质分析结果
4.2生活饮用水水质评价
4.3饮用天然矿泉水水质评价
4.4生活洗浴用水、医疗矿水水质评价
4.5农业灌溉用水水质评价
4.6渔业用水水质评价
4.7热水的腐蚀、结垢、起泡评价
第五章环境影响分析
5.1地热弃水对地质环境的影响
5.2开采地热资源对地质环境的影响
第六章地热资源开发利用方向与保护建议
6.1开发利用方案
6.2效益分析
6.3地热资源保护
6.4地热井监测方案
第七章结论与建议
附件：
1、水质检测报告
2、抽水实验表
3、地热井综合柱状图
4、液体矿产勘查资质证书
第一章前言
1.1任务由来
近年来，我国政府非常重视新能源和可再生能源的开发利用，在“可再生能源法”和“可再生能源中长期发展规划”推动下，我国可再生能源已步入快速发展阶段。
2008年，我国可再生能源利用量约为2.5亿吨标准煤。
约占一次能源的9%。
2008年，新增风电装机容量达719万千瓦，增长率108.4%，全国风电装机容量达1200万千瓦。
2008年光伏电池产量达200万千瓦，成为世界第一生产大国，太阳热利用、生物质能利用也都有快速发展。
地热能开发也得到快速发展，截止2009年6月我国利用浅层地热能供暖场所2236个，达8000万平方米，其中北京1500万平方米，沈阳约2000万平方米，浅层地热能为这些地区创造了良好的经济和环境效益。
国土资源部以进一步加强浅层地热能与地热资源评价、规划和开发利用作为节能减排的新兴产业于以大力支持、强力推进。
开发地热资源对于缓解能源紧张，调整能源消耗结构，改善环境质量，对加快城市的发展进程有着重要的现实意义。
近年来，随着社会各界对地热资源优越性的逐步认识，地热资源开发的规模迅速扩大。
霸州市城区是华北地区中地温地热资源最丰富的地区之一，霸州市市委、市政府对此非常重视，2007年霸州市申报中国温泉之乡成功，将进一步促进本区域地热资源开发规模的扩大和利用水平的提高。
霸州市信安镇利雅斋宾馆洗浴中心为解决宾馆洗浴及供暖问题，于2012年3月在霸州市信安镇利雅斋宾馆洗浴中心院内打成一眼地热井。
该地热井井深1862.31m，利用热储层（滤水管位置1503.42-1833.74m）为上第三系馆陶组，出水量为100.3m3/h，井口水温64℃，PH值为7.51，水化学类型为CL-Na型。
根据河北省国土资源厅2009年11月颁布的《河北省地热和矿泉水探矿权及采矿权申请指南》及有关文件规定，受霸州市信安镇利雅斋宾馆洗浴中心的委托，邯郸市伟业地热开发有限公司进行“霸州市信安镇利雅斋宾馆洗浴中心地热井”拟设采矿权及单井地热地质勘查报告编制工作，为该井办理地热采矿权提供依据。
1.2目的任务
1.2.1目的
查明地热井附近地热地质条件及地热流体特征，为编制利雅斋宾馆洗浴中心地热井（霸热37井）开发利用方案、地热井采矿权审批提供依据。
1.2.2任务
1、调查本井及周围已有地热井的成井结构、井口水温、涌水量、开发利用现状、利用热储层特征。
2、查明地热井附近恒温带深度、温度、地温梯度等地温场特征。
3、查明地热井及附近地质构造、地层结构、盖层厚度、热储层埋藏分布情况、岩性特征、裂（孔）隙及富水性等地热地质条件。
4、通过产能试验，计算地热井的开采量、影响范围及合理井距，评价可开采量的保证程度。
5、通过取样分析，查明地热水的物理性质与化学成分、微量元素含量及有益有害成分，对地热水水质进行评价。
6、提出地热井地热资源开发利用与保护方案建议。
1.2.3地热井井位
霸热37井位于河北省霸州市信安镇利雅斋宾馆洗浴中心院内，井口地理坐标（西安80坐标系）X:
4334138;Y:
39469659。
霸热37井地热探矿权范围为：
1个1/4区块和5个小区块，申请面积为1.499Km2.勘查区范围经纬度坐标：
北纬：
39°08′00〞-39°08′45〞；东经：
116°38′30〞-116°29′15〞。
霸州市地处河北省中部，冀中平原北部地势平坦，东邻天津市西青区、武清区，西接保定市雄县，南邻文安县，北与固安、永清及廊坊市安次区接壤。
霸州位于北京、天津、保定三大城市“金三角”中心，北距首都北京90公里，东距天津74公里，西距保定90公里。
总面积800.27Km2,人口56.26万人，市区常年暂住人口5.5万人左右。
全市辖6镇6乡，1个省级经济开发区和两个办事处，383个行政村，8个居民委员会，全市有汉、回、蒙、苗、壮等29个民族。
霸州市具有良好的区位优势。
京九铁路、津霸铁路从区内穿过，是南方诸省、市进入京、津和关外重要通道之一。
津保高速、津保公路和106国道邻区而过，市、县级公路四通八达，交通条件十分便利。
论证井区位于霸州市信安镇利雅斋宾馆洗浴中心院内见交通位置图（图1-2）。
1.3地热地质研究程度
本区进行过大量的地质勘探工作，上世纪80年代，石油、地质部门为寻找油气资源，在全市范围内进行了电法、重力、磁法、地震勘探，钻有数十口油气勘探井和开发井。
同时发现了一些重要的热水储层，如中、上元古界蓟县系，古生界寒武-奥陶系，新生界上第三系。
之后不同部门在本区域进行了不同程度的地热研究工作，出版了地热文献和地热勘查报告，对本区地热状况都有较明确的论述，如《中国地热》、《华北地热》、《京津冀油区地热资源评价与利用》等。
1982年河北省地质矿产局水文地质远景区划组提交的《河北省地下热水开采利用水文地质远景区划报告》对河北省地热异常分区，热水成因、热储结构、水质、水量、水温进行了概略研究。
1987年地矿部五六二队第二研究室提交的《华北平原北部地温及地热资源研究报告》对华北平原北部地温场地热异常的形成和地热资源进行了深入分析和探讨，对地热资源开发利用进行了初步评价。
1990年河北省地质矿产局第三水文地质工程地质大队提交的《河北省牛驼镇地热田勘查报告》确定了地热田的空间位置，查明了热储条件，对地热田的资源量进行了科学的评价，对地热田的水化学、水质进行了评价，对地热能综合利用进行评价，提出了地热开发利用规划。
2000年由阎墩实、于英太主编的《京津冀油区地热资源评价与利用》对京津冀油区地温场区域分布特征及形成条件，地热田的分类，地热资源量的分级计算方法进行了研究，对地热田的水化学、水质进行了评价，对地热能综合利用进行了调研，并提出了开发建议。
2003年河北省地矿局第三水文工程地质大队提交的《河北省廊坊市地热资源调查评价报告》，报告收集了大量地热地质资料，对廊坊全区上第三系热储和基岩热储进行了地热资源评价，圈定地热田1处，地热异常区7处。
2008年以来，霸州市进行了多口地热井勘查进一步查明了该区域各热储层的地热地质条件，为本次勘查实施提供了详实的地质资料。
距本井正西方向约1.5Km处，已成井的霸热35井，完井深度1803m，利用热储层为上第三系馆陶组，出水温度60℃，出水量2160m3/d,具有较丰富的地热资源。
通过地热开发实践，证明了本区地下蕴藏有丰富的地热资源，极具开发利用价值，在此基础上设计施工了霸热37井。
1.4编制依据
根据本次勘查取得的地热地质资料，综合已有的区域地质资料，按照廊国土资矿字【2010】15号《廊坊市国土资源局关于加强地热水、矿泉水探矿权、采矿权管理工作的通知》和《廊坊市国土资源局》的要求。
参考国家标准GB/T11615-2010《地热资源地质勘查规范》及地质矿产部标准DZ40-85《地热资源评价方法》及《霸热37井完井报告》等编写本报告。
1.5勘查过程与完成工作量
1.5.1勘查技术手段与方法
本勘查工作始于2012年2月22日，终于2012年4月1日。
主要采用了钻探、测井、岩屑录井、抽水试验、采样化验等勘察手段和方法，完成了霸热37井1862.31m的地热地质勘查工作，单孔涌水量100.3m3/h，井口水温64.0℃。
1.5.2完成勘查工作量与质量评述
主要完成工作量见表1-2.
表1-2完成主要实物工作量一览表
序号
项目
单位
完成工作量
备注
1
水文钻探
m/孔
1923/1
2
测井
m/孔
1915/1
3
岩屑录井
m/孔
1920/1
4
单井抽水试验
次
3
5
矿泉水全分析水样
个
1
6
工程测量
点
1
（1）、水文地质钻探
1）钻探设备、钻具组合
钻探设备为GZ-2600型钻机，BTW1200/7B泥浆泵，27米人字型钻塔等。
钻具组合为：
一开：
Ф445mm钻头+Ф165mm钻铤+Ф114mm钻杆+Ф133mm方钻杆
二开：
Ф245mm钻头+Ф165mm钻铤+Ф114mm钻杆+Ф133mm方钻杆
2）施工过程
霸热37井钻探深度1923.00m，利用热储层段1503.42～1833.74m，利用砂层总厚度为176.1m，成井深度1862.31m。
本井于2013年2月18日进入施工现场，进行了场地平整和钻塔安装等施工准备后，于2月22日开钻，一开：
采用445mm组合钻头钻进，2月25日钻至365.36米起钻，并测井。
于2月26日7:
30分开始下表层套管，然后水泥固井，凝固时间从2月26日16:
00至3月1日16:
00，,总共72小时。
二开：
于3月1日开钻，采用245mm牙轮钻头钻进，于3月22日钻至1923米终孔。
3月23日开始测井，测井结束后开始调泥浆。
于3月26日7:
30下管。
3月27日8:
30至3月28日13:
30洗井，最后进行抽水试验。
于4月1日采用锥形木塞φ177.8井管口堵死，用TBW1200/7B泥浆泵憋压至6Mpa，持续30分钟，压力无下降，试压完毕。
3）井身结构
钻井结构
孔深0～365.36m,井径445mm；
孔深365.36～1923.00m,井径245mm。
井管结构
井深0～353.12m，下入φ339.7×9.65mm石油套管（天津市德华石油装备有限公司生产，钢级J55）353.12m；
井深353.12～364.38m，下入φ273×8.89mm石油套管（天津市德华石油装备有限公司生产，钢级J55）11.26m；
井深329.04～1862.31m，下入φ177.8×8.05mm石油套管（天津市德华石油装备有限公司生产，钢级J55）1533.27m；其中1503.42～1833.74m对应含水层下入筛管207m。
参见附图霸热37井成井结构图
（2）、物探测井
根据合同书和施工方案要求，自地面至1915m进行地球物理测井。
测井单位为天津市辽源科技有限公司，仪器型号为SK2000，二开测井时间为2013年3月23日，（测井深度361.00-1915.00m）。
测井项目为井斜、井温、井径、自然伽马、视电阻率、自然电位、声波时差等项目，比例尺为1：
500。
该井1831.8m井温为55℃（见霸热37井测井解释成果表）,属正常增温区。
1730m时为最大井斜0.89°（见霸热37井连续测斜数据表）,满足合同要求。
（3）、岩屑、泥浆录井
在钻探过程中进行了地质录井工作，
a岩屑录井：
360～1000m，5m/包；1000～1920，2m/包。
捞取岩屑共计588个，重量均不低于0.5Kg，洗净晒干编号，现场初步鉴定其岩性后装袋保存，满足设计要求。
b泥浆录井：
360～井底,每50m测量一个泥浆出口温度。
（4）、洗井与抽水试验
霸热37井洗井前，先采用高压水泵将清水送入井内替换钻井液，井液基本变清，再采用侧流冲刷过滤管。
工艺为自上而下逐段冲洗。
每米冲洗时间不少于10分钟。
最后采用潜水泵进行抽水洗井，泵管下入深度133m，达到预计水温、水量含水层全部畅通，含砂量小于1/20000（质量比）。
2013年3月29日12时41分开始进行抽水试验，4月1日15时40分结束，总计75小时，其中抽水49小时，恢复水位26小时。
抽水试验三个落程（表1-4抽水试验落程一览表），分别抽水时间为24、17、8小时。
获取静水位为53.0m，热水头42.75m，动水位62.2m，降深19.45m。
时涌水量100.3m3/h，单位涌水量5.16m3/h·m，井口水温64.0℃。
现场编绘Q=f（S）关系曲线并对其进行分析，从霸热37井抽水试验观测记录表及霸热37井抽水试验关系曲线图可以看出抽水试验正常，所得数据可靠。
经甲方现场验收，认为本井质量良好，水温、水量达到了合同要求。
表1-4霸热37井抽水试验成果表
次数
静水位
（m）
热水头
（m）
动水位
（m）
降深（m）
按热水头算起
涌水量
（m3/h）
井口温度（℃）
稳定时间（h）
S1
53.00
42.75
62.20
19.45
100.3
64
24
S2
53.00
42.75
52.00
9.25
66.8
64
17
S3
53.00
42.75
46.35
3.6
33.7
64
8
钻孔质量验收根据《供水水文地质勘查规范》（GB50027-2001）、《地热资源地质勘查规范》（GB11615-2010）、和《霸热37井勘察实施方案》的要求进行。
经甲乙双方和相关部门验收，本孔位优质孔。
（5）采样化验
为准确掌握地热水的水质，按采样规程，在抽水试验结束前，采取了全分析水样1个并委托河北省水环境监测实验中心进行了化验。
1.6质量评价
本次钻井施工，按设计要求，精心组织，严格按有关规范、规程要求施工。
钻探深度1923m，成井深度1862.31m，最大涌水量100.3m3/h，水温64℃，静水位53m。
圆满完成任务，经联合验收达到优质规范要求，各项测试数据真实可靠，满足本次工作要求。
本次工作主要依据国家标准《地热资源地质勘查规范》（GB11615-2010）、矿产部标准《地热资源评价方法》（DZ40-85）及全国矿产储量委员会储颁发〔1996〕51号文件《关于地热单井勘查报告审批要求的通知》的有关规定，参考河北省国土资源厅2009年11月颁布的《河北省地热和矿泉水探矿权及采矿权申请指南》编写本报告。
本次工作保证质量，各种试验数据真实可靠，报告编写依据充分，达到了预期目标。
第二章地热地质条件
2.1地质构造
本次施工的霸热37井在地址构造上位于武清霸县断凹中部，其西北为牛驼镇断凸，北为廊坊断凹，向东南经文安斜坡过渡到大城断凸。
详见（图3—1区域构造图）
2.2地层
本井揭露地层为第四系平原组、上第三系明化镇组、上第三系馆陶组和下第三系东营组根据测井及岩屑资料，其特征如下：
1、第四系平原组（Q）
以冲积、洪积为主，棕黄色粘土层与沙砾层不等厚互层，性松软，与下伏馆陶组呈不整合接触。
底界埋深351.30m，沉积厚度351.30m。
含水层单层厚度一般5.5～7.7m，最薄3.60m，最厚12.70m，砂厚比24.59%。
第四系区域分布稳定，是下伏热储层的良好盖层。
2、上第三系明化镇组（Nm）
上段为黄灰、灰黄、灰色、浅灰色细—中砂岩与灰黄、棕黄、棕红色泥岩等厚或略等厚互层，砂岩成分以石英为主，分选性较差，较疏松，含灰质团块。
下段为棕红色泥岩及灰白色、浅灰绿、灰色细—中砂岩，底为泥岩与下伏含砾砂岩接触。
底界埋深1430m，沉积厚度1078.7m。
与下伏下第三系馆陶组地层不整合接触。
含水层单层厚度一般6.0～7.4m，最薄4.0m，最厚25.0m，砂厚比18.62%。
3、下第三系馆陶组（Ng）
馆陶组具有上粗下细的正旋回特征，岩性粗，由灰—浅灰色砂岩，含砾砂岩、砂砾岩、砾岩与灰、棕红色泥岩不等厚互层。
底部为一厚十几米至几十米的砾岩。
底界埋深1864m，沉积厚度785.3m。
含水层单层厚度一般7.3～21.8m，最薄4.5m，最厚32.8m，砂厚比22.42%。
4、东营组（Ed）
岩性为灰色泥岩，局部为灰—灰浅色砂岩，钻凿深度1920m，未揭穿。
2.3地温场特征
根据河北省地勘局第三水文工程地质大队编写的《河北省廊坊市地热资源调查评价报告》本区恒温带取20m，恒温带温度取14.3℃。
新生界地温梯度计算公式：
G=（（T-T0）/（H-H0））×100………………………
（1）
式中：
G—新生界地温梯度（℃/100m）；
T—井口水温（℃，取值64）；
T0—恒温带温度（℃）；
H—利用段中部深度（m，取值1682.865）；
H0—恒温带深度（m）；
通过计算得出本井新生界地温梯度为2.988℃/100m。
2.4利用热储层特征
本区地热资源以热传导为主，具有较理想的盖层和热储层。
其盖层由第四系地层构成，分布广泛，结构松散，孔隙发育，导热性差，具有良好的隔热保温作用，是理想的区域盖层，上第三系明化镇组既是热储层又是下伏热储层的良好盖层，具有双重性质。
本井利用为上第三系馆陶组孔隙热储，利用热储层段1503.42—1833.74m，利用砂层总厚度为176.1m。
含水层岩性为粉细砂岩、细砂岩、粗砂岩。
经抽水试验获得静水位53.00m，热水头42.75m，动水位62.2m，降深19.45m（按热水头算起），时涌水量100.3m3/h，井口水温64℃，单位涌水量5.16m3/h·m，属低温地热资源之热水。
2.5地热流体的补径排条件
2.6地热资源动态特征
第三章地热井可开采量计算与评价
1、地热井可开采量确定
（1）、抽水试验简述
本井抽水试验采用QJS80—140型高温电热潜水泵进行抽水，泵管下深133m，用三角堰进行水量计量。
进行了三次降深稳定流抽水试验，获取静水位为53.0m，热水头42.75m，动水位62.2m，降深19.45m。
时涌水量100.3m3/h，单位涌水量5.16m3/h·m，井口水温64.0℃，含砂小于1／20000。
于2013年3月29日12时41分开始抽水，4月1日15时40分结束，抽水试验抽水总时间49小时。
抽水试验分为三个落程，第一落程稳定时间21小时，稳定动水位埋深62.2m，降深为19.45m，涌水量为2400m3/d，井口水温为64℃；通过变频器调节水量，第二落程稳定时间15小时，稳定动水位埋深52m，降深为9.25m，涌水量为1603.2m3/d，井口水温为64℃；通过变频器调节水量，第三落程稳定时间8小时，稳定动水位埋深46.35m，降深为3.6m，涌水量为808.8m3/d，井口水温为64℃（见表3－1、图3－2）。
（2）、水文地质参数计算
根据本井抽水结果，选用承压完整井稳定流公式计算水文地质参数。
公式：
K=〔0.366Q／（ms）〕×lg（R/r）
R=10S·K1/2
式中：
K—渗透系数（m/d）
Q－涌水量（m3/d）
m－含水层厚度（m），176.1m
s－抽水水位降深（m）
R－影响半径（m）
r－抽水井半径（m）
各参数取值及K、R计算结果见表3-1
表3-1抽水试验基本数据表
项目
试验结果
抽水试验区段（m）
1503.42～1833.74m
热储含水层厚度（m）
176.1m
静水位埋深（m）
53m
热水头（m）
42.75m
放水和抽水降低次序
S1
S2
S3
降深S（m）
19.45m
9.25m
3.6m
动水位埋深（m）
62.2m
52.0m
46.35m
涌水量Q（m3/h）
100.3m3/h
66.8m3/h
33.7m3/h
单位涌水量q（L/s·m）
5.16
7.22
9.36
稳定时间（h）
24
17
8
渗透系数（m/d）
影响半径R（m）
水温（℃）
64
64
64
图3-2抽水试验关系曲线图
（3）热水井可开采量及放热量计算
根据全国矿产储量委员会的规定，以最大水位降不大于20m，依据地热井抽水试验资料用内插法初步确定热水井可开采量（Q采）。
由于本井水为岩溶裂隙水，且静水位高出地面50m，因此，根据本井实际情况，以水位下降至井口以下20m（即降深70m），用内插法确定可开采量。
经计算水位降深70m时，涌水量为1580m3/d，即：
Q采=1580m3/d。
以下式计算本井开采100年所排放的总热量。
Qw＝12000Q采·Cw（tw－t0）
式中:
Qw－热水井开采100年所排放的总热量（KJ）
Q采－热水井日开采量（m3/d），本井取1580m3/d
Cw－热水平均热容量（KJ/m3℃），其值为4.1868×103KJ/m3·℃
tw－热水平均温度（℃），本井取94℃
t0－地层常温带温度（℃），本井取15℃
计算得：
Qw＝6.27×1012KJ，相当于2.995×105吨普通煤燃烧（每吨普通煤燃烧产生的总热量为20.934×106KJ）的总热量，即年产热量相当2995吨普通煤燃烧的总热量。
（三）、热水井热储层单位面积可采热储存量计算
计算热水井热储层单位面积可采热储存量，可以为圈定热水井保护范围，制定合理井距提供依据。
计算公式：
Qr＝kmCr·（tr-to）
式中：
Qr－热水井热储层单位面积可采热储存量（KJ/m2）
k－热储层地热采收率。
按规范规定，碳酸盐岩地层的地热采收率为0.15
m－热水井所利用的热储层厚度（m），本井为233.44m
tr－热储层地热平均温度（℃），本井取94℃
t0－地层常温带温度（℃），本井取15℃
Cr－热储层平均热容量（KJ/m3·℃）。
按下式计算：
Cr＝ρc·Cc·（1-Φ）+ρw·Cw·Φ
式中：
ρc－岩石的密度（Kg/m3）
ρw－水的密度（Kg/m3）
Cc－岩石的比热（KJ/kg·℃）
Cw－水的比热（KJ/kg·℃）
Φ－热储层岩石的孔隙度
岩石的比热（Cc）取0.921KJ/kg·℃，密度（ρc）取2.7×103kg/m3
水的比热（Cw）取4.1868KJ/kg·℃，密度（ρw）取0.96227×103Kg/m3
本区碳酸盐岩热储层平均孔隙度（Φ）取2%
计算结果：
Cr=2517.54KJ/m3·℃
Qr=6.96×106KJ/m2
（四）、热水井井距的确定
按照热储层可采热储存量与地热井开采100年所排放总热量保持均衡的原理，计算热水井在定流量1580m3/d开采时影响范围内的热田面积。
计算公式：
F＝Ｑw/Qr
式中：
F－热水井开采100年影响范围的地热田面积（m2）
Ｑw－热水井开采100年所排放的总热量（KJ）
Qr－热水井热储层单位面积可采热储存量（KJ/m2）
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