商河地热地质情况
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商河油田商13-4块火成岩油藏特征及产状分析樊秀英(中石化西南石油工程有限公司临盘钻井分公司山东·德州251500)摘要商河油田商13-4块沙三上段发育多角度裂缝及空隙,钻井过程中,往往极易发生井漏,水侵等井下复杂。
对商13-4块沙三上段火成岩的认识不足,往往在钻井过程中会疏于预防,措施稍有不当,就会发生井漏、水侵;甚至恶性井漏、水侵,井涌等井下复杂情况。
通过研究沙三上段火成岩与地层接触关系、起源、形成时期、背景及产状和相特征,掌握沙三上段火成岩油藏特征,探索行之有效的预防井下复杂发生的方法及措施,在实钻中有利于提高钻井时效。
关键词火成岩侵入岩侵入相产状分析中图分类号:P631.84文献标识码:A1商13-4块火成岩区域概况商13-4块为商河断块商三区断鼻状构造商13块中的一个小断块。
由于受储层沉积影响,在靠近商河大断层附近形成东西两个微构造高点,构造中部为一鞍部;沙三上在构造鞍部附近发育一近东北-西南方向小断层,使其分为东西两个小断鼻构造。
商13-4块沙三上段火成岩发育,构造西部有火成岩侵入,形成火成岩岩墙,对油气具有遮挡作用。
2火成岩的油藏地质特征2.1浅成侵入岩与沙三上段地层关系惠民凹陷第三系沙三上段经过多次火山喷发,火成岩主要分布在商河断裂带附近,形成了多级次的火成岩,部分火成岩分布区形成了多角度裂缝。
研究区域内发育的丰富的火成岩,主要是浅成侵入相辉绿岩和玄武岩,局部多角度裂缝较发育,基质孔隙度平均为5%~10%,裂缝孔隙度平均为1.5%~2.5%。
2.2断裂特征与断裂体系惠民凹陷断裂构造特别发育。
中央隆起带上的临商帚状断裂带,由四条向北凸出的弧形断层组成,断裂带呈雁列分布,向北收敛,向东撇开,各弧形断层均为南倾,由北向南断阶式下掉。
该断裂带总体为北东东走向,在沙三-东营期活动,西部收敛段发育早,沙三期以来形成;东部撇开形成较晚,沙二期以来形成,后至明化镇期仍有活动,控制区沉积地层的发育和分布,是临商断裂带的伴生构造,为局部旋转应力场的产物。
海峡两岸温泉合作区规划研究摘要:随着海峡两岸ecfa进程的不断推进,两岸的产业合作日益密切。
本文分析了济南商河海峡两岸温泉合作区在温泉产业发展的优势、劣势、机会和威胁,并在此基础上,提出商河合作区的发展定位、产业选择、功能布局和开发时序,以期对海峡两岸温泉产业发展提供借鉴。
关键词:两岸产业合作;温泉合作区;规划设计随着台海关系的日益改善,两岸的产业合作向更大规模、更高层次、更多领域迈进。
目前,台湾向大陆的产业转移已经从劳动密集型产业、资本密集型产业,转向为服务业。
台资对大陆的投资重点地区之一是具有特殊专有资源的地区,尤其是拥有优质旅游资源而开发程度又较低的地区,属于旅游产业重点考虑的对象,在开辟旅游线路、开发旅游景点方面有望获取竞争乃至垄断优势。
济南商河由于拥有丰富温泉资源,而且位于济南都市圈,成为台商温泉产业投资的重点对象。
在此背景下,制定明晰的发展定位、布局合理的功能、采取适当的开发模式,对于商河温泉产业脱颖而出,成为城市的特色产业具有重要推动作用。
一、swot分析(一)优势1.区位优势商河温泉合作区所在的商河县位于济南北部,距离济南市区70公里,在北京和天津3小时经济圈之内。
东靠滨州市的惠民、阳信,公路直达渤海沿岸;西与德州市的临邑毗邻,距津浦铁路及德州市90公里;南临济阳县、到济青、京福高速公路70公里,距济南机场50公里;北与德州的乐陵市接壤,是济南向北辐射德州和滨州地区的门户。
2.资源优势资源优势是温泉产业发展的基础。
商河温泉地热资源储量巨大。
据山东省地质储量委员会测评,地热富集区有260多平方公里,是全国最大的地下热水存储地之一。
商河地热埋藏深度仅在1180—1400米之间,易开采成本低。
地热井口出水温度在58—62℃之间,水温适宜。
温泉水质属于锶、偏硅酸型温泉医疗矿泉水,具有较高的医疗养生保健作用。
而且,后备资源量充足。
商河温泉用途广泛,用于采暖、洗浴、理疗保健、休闲娱乐、旅游和工农业生产等多方面。
进出济南的北大门——温泉之城商河进出济南的北大门撰文/李爱军摄影/侯贺良等茼可县是山东省会济南的北大门.在环渤海开发和济南市"北跨"战略的双重辐射下,商河发展迎来了前所未有的机遇.作为泉城济南北部的后花园,"南有冷泉观赏,北有温泉疗养",正在成为商河的新名片.在一个落雪的日子,静静地沐浴在商河温泉中,看着袅袅蒸腾的水汽,体会雪花飞舞的自在和幸福.商河地热温泉储量巨大.据专业机构测评,茼可地热储量2561'Z立方米,可开采量179亿立方米.华北最大的地热富集区惊现商河,是大自然不可多得的恩赐.商河地热温泉利用价值高.埋藏深度仅在1180米--1400米之间,井口出水温度58—62cc,水质清澈透明.经专家鉴定,商河温泉含有丰富的锶,碘,偏硅泪/n-n泉之城商河7K,<,_l刽/uJ酸,偏硼酸等,属"锶型医疗热矿水",长期使用对皮肤病,心脑血管病症,骨骼病症等都有一定的辅助治疗和康复保健作用.目前,多处温泉利用项目已在商河投入使用.商河温泉研发基地以四星级的标准建成,集会议接待,餐饮食宿,温泉疗养,运动休闲于一体.济南(商河)现代农业科技示范园以温泉为取暖源,集现代农业展示,循环农业示范,设施农业生产,露地蔬菜认领,农业休闲养生,农副产品加工和科研培训旧艮务于一体,是城市人回归自然,体昧田园之乐的好去处.商河乡村绿'Jl,】花卉苗木基地更是充分利用地热资源,发展温室花卉,热带鱼虾养殖,实现了地热温泉资源的梯级开发,综合羊用.l082OPENINGS为进一步打造商河温泉特色,济南(商河)温泉旅游综合区已破土动工.该区域以济南为依托,以温泉为主题,集观光,度假,保健,娱乐,会议,商务,房地产等业态于一体,打造温泉休闲之旅,养生会务之旅,高尚品位之旅,生命活化之旅,届时将吸引济南,京津两大都市圈的人们在此驻足倘佯.商河温泉开发得到海峡两岸的瞩目.2010年4月27日,海峡两岸温泉产业论坛在商河成功举办.山东省(商河)海峡两岸温泉产业合作区正式揭牌,标志着商河温泉开发正在进入两岸联手,共同推进的新时代.温泉养生福地,投资创业天堂.商河,这片温泉涌动的热土正在迎接世界的目光.口编辑/杨晓璐。
山东省最佳投资城市济南市商河县基本情况(一)概况商河是山东省会济南的北大门,地处黄河三角洲、环渤海经济圈、山东半岛蓝色经济区的交叉辐射区域,是著名的“温泉生态之城,休闲健身之都,鼓子秧歌之乡”。
商河人口61万,版图面积1162平方公里,属暖温带半湿润季风气候。
2009年被评为山东省最佳投资城市;2007年至2009年社情民意调查“党委政府满意率”全市第一;2009年社会治安群众满意度全省第一。
(二)资源地热:商河地热得天独厚,地下储量256亿立方米,可开采量179亿立方米,井口出水温度58-62℃.储量大、埋藏浅、温度高、水质优,属医疗保健型地热温泉。
石油、天然气:商河是胜利油田主产区之一。
石油储量5000万吨,石油伴生天然气储量14亿立方米。
管道天然气日供气量40万立方米。
农牧:商河农牧资源丰富,小麦72万亩,玉米85万亩,棉花15万亩,林果30万亩,优质大蒜20万亩,各类蔬菜30万亩;畜禽存栏:猪45万头,牛13万头,羊34万头,家禽563万只。
劳动力:商河农村富余劳动力10万人。
县职业中专可培训技工2000多人。
依托济南市66所高校和200多家科研机构,可满足各类企业对高层次人才的需求。
(三)产业1.温泉旅游:以温泉服务业基地、济南农业科技示范园为龙头,着重发展温泉旅游、休闲观光、康体养生等产业。
2. 电子机械:以景陆机电、博瑞路桥为龙头,主要生产电子产品、各类路桥机械。
3. 新能源:以晟朗能源、伽亚能源、力诺新材料为龙头,着重发展光伏和光热产业。
4.纺织服装:以齐鲁宏业、齐鲁化纺、泛洋纺织为龙头,现有50万棉纱锭,年生产各类服装能力为3000万件。
5.农副食品:以万润肉食为龙头,年生猪屠宰量100万头,鸡2200万只。
(四)环境交通:省道248线纵贯南北、316线横跨东西。
京沪高速公路(G2)、德龙烟铁路县内交叉过境。
供水:清源湖水库和丰源湖水库均使用黄河水源。
清源水厂与开源水厂均采用生活用水和工业用水分质供水模式,日供水4万吨。
商河区块砂岩地热井钻井提速技术探讨摘要:地热井钻完井工艺与普通油井区别较大,因完井抽水排量较大原因,井径也相对较大,从而影响了钻进过程中机械钻速。
本文通过对商河区块砂岩地热井地层岩性的研究,通过对钻头优选、优选钻井参数、高泵压喷射钻井、钻井过程中优选钻头及钻井参数,优化剖面设计,以及钻井新工具的应用,提高钻井过程机械钻速,缩短钻井周期,以达到减少钻井成本的目的。
关键词:地热井;砂岩;钻井参数;钻头;钻井提速1影响机械钻速的因素影响钻速因素有两种,分别是可控因素和不可控因素。
可控因素主要是指钻井技术水平和人为因素,而不可控因素主要是指地层条件。
1.1地层条件• 地层压实程度(埋深、抬升)• 岩性( UCS 、可钻性,研磨性等)• 地层倾角(造斜率)• 地层非均质性• 地应力(压力系统)• 复杂特殊地层(盐、煤、断层等)1.2技术水平• 钻机装备与配套工具• 破岩方式与破岩工具• 钻井(水力)参数优选• 钻井方式(不同循环介质)• 钻井液体系及性能• 井身结构与钻具组合• 人员水平2商河区块砂岩地层进行研究2.1 商河区块地热井施工钻遇地层第四系平原组(Q)、新近系明化镇组(Nm)、新近系馆陶组(Ng)、古近系东营组(Ed)、古近系沙河街组(Es)地层。
2.2 主要地层特点:(1)上部平原组地层为砂质泥岩、中细中粗砂岩,主要成分为石英、燧石,底部为砂砾岩,分布井段在500 ~ 1100米井段。
(2)中部馆陶组地层为砂质泥岩、中细砂岩不等厚互层,井段1100 ~1500米左右,部分地层含砾石,砾径3~15mm,岩性均质性差,可钻性差。
(3)下部为东营组或沙可街组地层,主要为灰绿色闪长玢岩、浅成岩中具斑状结构,且斑晶以斜长石和暗色矿物为主,存在火山侵入岩。
2.3岩石可钻性、硬度分析通过对比可以发现,根据地层特性,在二开采用BTM115Hm钻头配合脉冲喷嘴在平原组以及馆陶组中上部地层,大幅度解放机械钻速,在馆陶组底部含砾石地层,采用LRT127钻头配合中长喷嘴喷射钻进,钻穿砾石层的同时达到提速效果。
商河县馆陶组热储地热尾水回灌可行性研究收稿日期:20141008;修订日期:20141209;编辑:曹丽丽作者简介:张平平(1984 ),女,辽宁省辽中人,工程师,主要从事水工环及地热地质工作;E m a i l :z p p840419@163.c o m ①商河县人民政府,商河县地热资源勘查开发利用与保护规划,2009年㊂张平平,张东生,刘胜利,杨亚宾,王立东(山东省鲁北地质工程勘察院,山东德州 253072)摘要:从回灌热储层条件㊁动力场特征㊁水化学及库容条件等方面,研究了商河县地热回灌地质条件㊂结合区内地热资源开发利用现状与回灌工程技术条件,对商河县地热尾水回灌的可行性进行了研究,认为在现有条件下,可逐步推行地热尾水回灌㊂关键词:地热尾水;砂岩热储;回灌可行性;商河县中图分类号:P 314.1 文献标识码:B引文格式:张平平,张东生,刘胜利,等.商河县馆陶组热储地热尾水回灌可行性研究[J ].山东国土资源,2015,31(8):5053.Z HA N G P i n g p i n g ,Z HA N G D o n g s h e n ,L I U S h e n g l i ,e t c .F e a s i l i t y S t u d y on G e o t h e r m a lT a i lW a t e r R e i n j e c t i o n i nG u a n t a oF o r m a t i o nS h a n d o n g P r o v i n c e [J ].S h a n d o n g La n da n dR e s o u r c e s ,2015,31(8):5053. 商河县地处鲁西北平原,地热资源属于碎屑岩类孔隙裂隙热储,补给及其微弱,地热流体的大量开采造成了热储压力的急剧下降[1],同时,资源浪费㊁环境污染㊁利用率低等问题也相伴而生,回灌成为解决上述问题的最直接最有效的措施㊂为此,文章在商河县地热资源及开发利用技术现状基础上,对商河县地热回灌地质条件及工程技术条件进行可行性研究㊂1 地热资源勘查开发利用现状及存在的问题1.1 地热资源勘查现状2001年5月,山东省鲁北地质工程勘察院在商河县贾庄胜利油田临盘社区施工了一眼探采结合地热井(商水探采1井)㊂近年来,随着人们生活水平提高,对资源的需求量急剧增大,地热资源作为一种新兴能源逐渐被认可并广泛使用,商河县也在逐年加大地热资源的勘查力度,先后完成商河县县城㊁县城北部地区以及整个商河县的调查工作,取得了丰厚的成果㊂商河县馆陶组热储地热资源量10.109ˑ1018J ,折合标准煤34478万t;可利用地热资源量为25.273ˑ1017J ,折合标准煤8620万t ;地热静储量为22.4912ˑ109m 3;热水可采资源量为15.475ˑ104m 3/d ,可开采热量为10.074ˑ1017J ①㊂1.2 地热资源开发利用现状商河县现已有地热井28眼,开采层位为新近纪馆陶组(其中1眼地热井为混合开采馆陶组与东营组热储),井深1279.07~1556.29m ,水量40~120m 3/h ,水温54~60ħ㊂区内全年地热开采用水量约266.56ˑ104万m 3/a ,地热开发主要用于供暖(温室种植)㊁康乐㊁洗浴㊁供热水㊁养殖等㊂其中供暖(温室)用水占86.81%,康乐洗浴用水占8.36%;养殖用水占0.43%;热水及其他利用占4.3%㊂地热水开采量全年分配不均,地热水资源的开采主要集中在供暖期,供暖期地热水开采量占全年开采量的91%左右;虽然区内地热开发利用取得一定效果,但总的看来,区内地热尚未形成梯级开发综合利用,利用率仍比较低㊂1.3 地热资源开发利用存在的问题1.3.1 资源枯竭区内馆陶组热储地热资源,再生能力差,属消耗型资源[2]㊂受人工开采影响,水位呈逐年下降趋势㊂2004年4月,商河县粮食局地热井成井时,自流水头高出地面7.8m (热水头),至2008年豪门投资置业有限公司的又一城小区地热井成井时,水位标高㊃05㊃第31卷第8期 山东国土资源 2015年8月为10.5m,水位年内降幅2.5m左右㊂近年来,随着区内地热井数量的增加,水位更是急剧下降,目前,区内地热井成井时水位埋深约24~34m㊂根据目前的水位下降速度,只采不灌,不仅会使开采成本增加,而且面临资源枯竭的风险㊂1.3.2环境污染(1)地热尾水热污染㊂区内地热开发主要用于冬季采暖,供暖尾水直接排入城市下水管道内,尾水排放温度一般在25~35ħ之间,介于城市热排水允许温度临界值,存在一定的热污染㊂(2)地热尾水水化学污染㊂从地热尾水的水质评价看,供暖地热尾水水质变化不大,水化学类型为C l N a型,属咸水,地热尾水中总硬度㊁锰㊁氯化物㊁硫酸盐溶解性总固体㊁总β放射性等超标,不适宜饮用㊁农田灌溉用水①,因此,尾水的直接排放,对地表水及土壤有一定的污染㊂(3)地面沉降㊂目前,区内很多地热井间距远小于合理井距,冬季的集中开采,造成馆陶组地热水水位下降速度超过了2m/a,存在地面沉降的隐患㊂2地热尾水回灌试验2.1井组配置2014年初,商河县在旭润新城小区进行了一组回灌试验㊂其中开采井井深1430.00m,0~302.92 m为Φ339.7mm的泵室管,302.92~1430m为Φ177.8mm的井壁管,滤水管加工打眼,孔径17 mm,有效长度123.11m,降深32.21m时,水量118.36m3/h;回灌井井深1514.00m,0~297.81m 为Φ339.7mm泵室管,298.80~1514.00mm为Φ177.8mm井壁管,滤水管加工打眼,孔径18mm,有效长度187.54m,降深43.4m时,水量110 m3/h㊂开采井与回灌井均为二开成井结构,滤水管均未包网缠丝,取水目的层为新近纪馆陶组,地热水水化学类型为C l N a型,两井地面直线距离150.1 m㊂由于回灌井为斜井,340m以深,北东方向倾斜,角度约28ʎ,因此,两井热储层中点间距约500 m㊂2.2回灌工艺及流程回灌采用自然无压对井回灌模式,水源采用供暖尾水㊂由于小区采用换热设备与水源热泵机组进行配套组合的方式,尾水不流经供暖管网,有效防止了水质污染㊂地热水经除砂处理后进入换热器,换热后低温尾水输水至回灌泵房,再经储水罐,两级过滤装置,最终通过井管与泵管形成的环状间隙灌入回灌井㊂2.3试验结果试验系统是在借鉴了大量回灌研究成果的基础上建成的,且为商河县首次回灌试验,为更好研究区域回灌性能,在现有水位埋深(34m)条件下,进行了自然无压最大回灌量试验,试验结果表明,34m 水位升幅条件下,最大尾水回灌量为75m3/h,且可持续回灌约28d左右,对开采井水量㊁水温未产生影响㊂3地热回灌可行性分析3.1地热回灌地质条件3.1.1热储层条件区内馆陶组热储除在北部的宁津潜凸区缺失外,均有分布㊂在陵县老黄河口断裂以南的广大地区,顶界埋深950~1250m,底界埋深1000~1550 m,热储厚度0~350m,热储的含水砂层约占地层厚度的17.63%~38.74%,自该县北部㊁东南部往中部及西南部埋深及厚度逐渐增大,热储层岩性为灰色㊁灰白色粗砂岩和砂砾岩,泥质胶结,砂砾岩成岩性差,呈疏松状㊂孔隙度大,一般为20%~30%,热储层渗透率一般(11.03~48.20)ˑ103μm2㊂另据区内地热井完井时产能测试资料,该区馆陶组地热水丰富,热储渗透系数0.60~1.38m/d,弹性释水系数2.54ˑ104,导水系数468.5m2/d,具有良好的储水空间㊂3.1.2回灌动力场条件区内已形成了地热水降落漏斗,并呈逐年扩大趋势㊂玉皇庙及商河县城区地热水位较低,商河县东北部水位较高(图1)㊂3.1.3回灌库容条件随着区内地热资源的开采,馆陶组热储压力的大幅下降,形成了利于回灌的储水空间㊂区内馆陶组热储埋藏较深,热储回灌库容量主要为疏干的部分水量,即热储的弹性储量㊂㊃15㊃第31卷第8期水文地质与环境地质2015年8月①山东省地矿集团有限公司,山东省济南市商河县地热资源水质评价报告,2009年㊂图1地热水位标高等值线图(2013年8月) (1)地热回灌库容量计算方法㊂分别计算预期最大回灌库容量与现状回灌库容量,预期最大回灌库容量,取决于环境约束条件下的最大允许降深,现状回灌库容量大小主要取决于热储现状条件下水位埋藏深度,计算公式如下:V=μe㊃M㊃F(1)式中:V为地热水回灌库容量(m3);μe为热储平均弹性释水系数;M为热储水位平均埋藏深度(m);F 为计算回灌区面积(m2)(2)计算分区㊂考虑到热储参数的渐变性和连续性,采用栅格法对区内馆陶组进行计算分区,即以近似网格的形式,每个分区面积大致为6k mˑ6k m (图2)㊂(3)计算参数㊂弹性释水系数:采用不同砂层厚度对应弹性释水系数的近似加权平均值作为计算参数㊂水位埋藏深度:依据馆陶组热储水位埋深,将各网格水位与地表距离近似加权平均值作为回灌库容量计算的水位埋藏值㊂利用M a p G I S自带的区属性计算回灌区面积㊂(4)回灌库容计算结果㊂根据公式计算出区内馆陶组热储预期最大回灌库容量为2360.72ˑ104 m3,现状回灌库容量为413.4ˑ104m3㊂图2商河县馆陶组热储库容量计算分区图3.2回灌水源条件在回灌水源的选择上,要考虑到水源的水质㊁可使用量㊁取水路程及经济可行性等㊂根据国际和国内地热回灌经验,回灌水源首选供暖后的地热弃水㊂前已述及,区内地热资源的开发利用主要用于冬季供暖,可占总开采量的87%㊂地热尾水的水质与原水质几乎没有变化,因此,以供暖尾水作为地热回灌的水源,不会对热储的水质产生影响㊂采用供暖尾水作为回灌水源还具有运送途径短的特点,可以做到就地开采㊁就地利用㊁就地回灌,不但能有效地缓解热储压力的下降,而且能降低开发利用成本,减少或消除地热开发对环境的不良影响㊂3.3回灌工程技术条件就砂岩孔隙热储回灌而言,目前尚没有达到持续100%回灌效果㊂除热储层本身回灌条件外,回灌工程技术是影响回灌效果的主要因素㊂主要包括回灌井成井结构㊁地面辅助净化设备㊁回灌工艺流程等㊂3.3.1回灌井成井结构结合德国砂岩热储回灌研究成果及国内天津对砂岩孔隙型热储的回灌经验,改变回灌井成井结构可以增加回灌量[34]㊂大口径填砾成井工艺在天津㊃25㊃砂岩热储回灌井施工已得到研究应用,对缓解回灌中堵塞现象发生起到重要作用[5]㊂这一点在2012年由山东省鲁北地质工程勘察院在平原县施工的回灌井中已得到验证㊂而商河的回灌试验中采用斜井作为回灌井,不但能有效解决采灌井间距不足的问题,而且增大回灌井管与热储层接触面积,增大回灌量㊂综上说明在现阶段技术条件下,施工专属回灌井,技术上是可行的㊂3.3.2地面辅助净化设备通过与周边地区回灌试验的对比,商河县回灌试验的地面设施中增设水质净化设施,排气罐等设备,回灌量最大可达75m3/h㊂平原回灌试验增设了排气㊁除砂设备,并采用精㊁粗二级过滤,在水质方面缓解了堵塞的发生,取得了良好的效果㊂因此,在工作区进行回灌就工程技术方面是可行的㊂3.3.3回灌方式从目前区内水位埋深现状及经济条件看,采用自然无压回灌方式,完全可以满足现有尾水排放需求㊂在回灌中加强对水位的监测,一旦发现水位持续上升,采取回扬措施,防止堵塞发生[67],可保证回灌的持续进行㊂4结语(1)商河县馆陶组热储厚度大,渗透性好,开发利用程度较高,地热水位下降明显,具有一定的储水空间㊂(2)馆陶组地热尾水水质几乎没有变化,作为回灌水源不会对回灌热储层产生影响,且有效防止地热开发带来的环境污染㊂(3)省内外无论是从回灌井成井结构㊁回灌工艺流程上都进行了大量研究工作,且商河县进行了回灌试验,取得了良好的效果,从现有工程技术角度,可逐步推行地热尾水回灌㊂参考文献:[1]赵季初.鲁北砂岩热储地热尾水回灌试验研究[J]山东国土资源,2013,29(9):2431.[2]郭振花,孙希华山东省商河县地热资源开发利用前景分析[J]资源开发与市场,2007,(3):234274.[3]刘道远,孙启邦等译.德国砂岩热储层地热水回灌试验[J].地热能,2009,(5):311.[4]高宝珠,曾梅香.地热对井运行系统中回灌井堵塞原因浅析及预防措施[J].水文地质工程地质,2007,(2):7579. [5]谭志容.东营市城区馆陶组热储回灌性能分析[J].山东国土资源,2010,26(8):1317.[6]曾梅香,李会娟.新近系热储层回灌井钻探工艺探索[J].地质与勘探,2007,43(2):8892.[7]张新文,胡彩萍,胡松涛,等,东营市中心城区地热田地热回灌可行性分析[J]山东国土资源,2009,25(8):1821.F e a s i l i t y S t u d y o nG e o t h e r m a l T a i lW a t e rR e i n j e c t i o ni nG u a n t a oF o r m a t i o nS h a n d o n g P r o v i n c eZ HA N GP i n g p i n g,Z H A N G D o n g s h e n,L I US h e n g l i,Y A N G Y a b i n,WA N GL i d o n g(L u b e iG e o e n g i n e e r i n g E x p l o r a t i o n I n s t i t u t e,S h a n d o n g D e z h o u253072,C h i n a)A b s t r a c t:I n t h i s p a p e r,f r o mt h e a s p e c t s o f g e o t h e r m a l r e s e r v o i r c o n d i t i o n s,d y n a m i c f i e l d,w a t e r c h e m i s-t r y a n ds t o r a g ec o n d i t i o n s,g e o l o g i c a l c o n d i t i o n so f g e o t h e r m a l r e i n j e c t i o ni nS h a n g h ec o u n t y h a v eb e e n s t u d i e d.C o m b i n i n g w i t h p r e s e n t c o n d i t i o n o f d e v e l o p m e n t a n d u t i l i z a t i o n o f g e o t h e r m a l r e s o u r c e s a n d t e c h-n i c a l c o n d i t i o n s o f t h e r e i n j e c t i o n p r o j e c t,f e a s i b i l i t y o f g e o t h e r m a l t a i l w a t e r r e i n j e c t i o n i nS h a n g h e c o u n t y h a s b e e n s t u d i e d.I t i s r e g a r d e d t h a t g e o t h e r m a l t a i lw a t e r r e i n j e c t i o n c a nb e g r a d u a l l y i m p l e m e n t e du n d e r t h e e x i s t i n g c o n d i t i o n s.K e y w o r d s:G e o t h e r m a l t a i lw a t e r;t h e r m a l r e s e r v o i r i n s a n d s t o n e;r e c h a r g i n g f e a s i b i l i t y;S h a n g h e c o u n t y㊃35㊃。
商河位于三市六县交界处,地处京津冀、现代化济南都市圈、济南新旧动能转换起步区交汇辐射地带,300公里半径覆盖人口8000万、500公里半径覆盖人口近3亿。
是省会济南的北大门,辖11个镇和1个街道,516个行政村和25个居委会,总面积1162平方公里,总人口64万人。
2021年地区生产总值迈过200亿元关口,一般公共预算收入迈过20亿元关口,荣获济南市经济社会高质量发展综合绩效考核一等奖,综合承载、县域经济2个单项考核一等奖,发展和服务环境单项考核二等奖。
古为春秋时期齐国麦丘邑,是全国100个“千年古县”之一,商河鼓子秧歌、花鞭鼓舞分别入选第一批、第二批国家级非物质文化遗产。
京沪高速纵贯南北、德龙烟铁路横跨东西,国道340、省道240交汇过境,商河A1级通用机场今年1月开航运营,济滨高铁、高德高速年内开工建设,德商高铁正在积极推进,济滨、德商两条高铁在商河交汇设站。
商河即将形成以“T”字型高铁网、“十”字型高速网为骨架的区域性现代化交通体系,曾经一度制约商河发展的交通瓶颈,正在成为商河弯道超车、跨越发展的强劲引擎。
商河县具有鲜明的特色优势,是华北地区最大的地热存储地、济南市打造“中国温泉之都”品牌的重要承载地,先后获评全国粮食生产先进县、国家级出口农产品质量安全示范区、国家农产品质量安全县,是济南市首个全国绿化模范县、国家级生态县、国家生态文明建设示范县。
地理:商河县地处山东省西北部,位于东经116°58′—117°26北纬37°06′——37°32′之间,隶属济南市,是济南市的北大门。
东靠滨州市的惠民、阳信,公路直达渤海沿岸;西与德州市的临邑毗邻,距津浦铁路及德州市90公里,南临济阳县,到济青、京福高速公路70公里,距济南飞机场50公里,北与德州市的乐陵接壤,公路畅通京津。
省道s248线(商河至济南路段为双向六车道一级公路)纵贯南北,s316线横跨东西,全县公路通车里程达1170公里,公路密度名列全省之首。
一、地质概况及地热地质条件1、地层自中、新生代以来,受燕山运动和喜马拉雅运动的影响,地壳运动总的趋势是以下降为主,长期接受沉积,沉积了巨厚的新生代地层,厚度达3000多米,其下为中生代地层。
现将2000m深度围的地层由老到新简述如下:(1)古近系沙河街组(Es)据石油钻探和测井解译资料,沙河街组在2000m深度未揭穿,在2000m深度主要揭露沙一段,厚度大于300m,与下伏沙二段呈整合接触。
沙一段下部灰色泥岩夹白云岩、油页岩;中部为灰色泥岩夹生物灰岩、碎屑灰岩针孔状灰岩和薄层灰质砂岩;上部灰绿色泥页岩夹砂岩。
该地层为油气储存。
(2)古近系东营组(Ed)上部为棕红、灰白色含砾砂岩夹灰绿色泥岩;中部为紫红色、灰绿色泥岩与灰白色细砂岩互层;下部为浅灰色砂砾岩、砂岩与灰绿色紫红色泥岩互层。
与下伏沙河街组呈整合接触。
据油田勘探资料,东营组热储在商河县境分布较为广泛,仅在局部地区缺失。
(3)新近系馆陶组(Ng)上部以棕黄、灰色、灰白色细砂岩,棕黄色夹灰色、灰绿色泥岩及灰色粉砂岩与棕黄色泥岩互层为主。
砂岩成份以石英为主,长石次之,磨圆度一般,分选性中等,泥质胶结;泥岩质纯,含较多钙质结核和少量铁锰质结核。
下部以白色、灰白色及棕黄色砂砾岩为主,夹棕黄、棕褐、灰绿色泥岩及灰色、棕黄色泥质砂岩与砂质泥岩,泥岩质纯,含少量钙质结核;砂砾岩成分以石英为主,长石次之,呈次棱—次圆状,砾石直径一般为3~4mm,最大10mm;分选性中等,泥质胶结;砂质泥岩性软,遇水易膨胀,含少量铁锰质结核。
开采的热储存为馆陶组。
(4)新近系明化镇组(Nm)埋深260~1128m,层厚868m。
地层岩性主要为浅灰色、灰黄色泥质砂岩与灰黄色、棕黄色泥岩、灰白色、浅灰色细砂岩为主。
泥岩成岩性差,遇水膨胀,含钙质结核,易吸水造浆,局部夹砂质泥岩;泥质砂岩呈松散状,泥质胶结;细砂岩钙质胶结,较疏松,成份以石英、长石为主,分选及磨圆度中等。
(5)第四系平原组(Q)埋深0~260m,层厚300m。
一、地质概况及地热地质条件1、地层自中、新生代以来,受燕山运动和喜马拉雅运动的影响,地壳运动总的趋势是以下降为主,长期接受沉积,沉积了巨厚的新生代地层,厚度达3000多米,其下为中生代地层。
现将2000m深度围的地层由老到新简述如下:(1)古近系沙河街组(Es)据石油钻探和测井解译资料,沙河街组在2000m深度未揭穿,在2000m深度主要揭露沙一段,厚度大于300m,与下伏沙二段呈整合接触。
沙一段下部灰色泥岩夹白云岩、油页岩;中部为灰色泥岩夹生物灰岩、碎屑灰岩针孔状灰岩和薄层灰质砂岩;上部灰绿色泥页岩夹砂岩。
该地层为油气储存。
(2)古近系东营组(Ed)上部为棕红、灰白色含砾砂岩夹灰绿色泥岩;中部为紫红色、灰绿色泥岩与灰白色细砂岩互层;下部为浅灰色砂砾岩、砂岩与灰绿色紫红色泥岩互层。
与下伏沙河街组呈整合接触。
据油田勘探资料,东营组热储在商河县境分布较为广泛,仅在局部地区缺失。
(3)新近系馆陶组(Ng)上部以棕黄、灰色、灰白色细砂岩,棕黄色夹灰色、灰绿色泥岩及灰色粉砂岩与棕黄色泥岩互层为主。
砂岩成份以石英为主,长石次之,磨圆度一般,分选性中等,泥质胶结;泥岩质纯,含较多钙质结核和少量铁锰质结核。
下部以白色、灰白色及棕黄色砂砾岩为主,夹棕黄、棕褐、灰绿色泥岩及灰色、棕黄色泥质砂岩与砂质泥岩,泥岩质纯,含少量钙质结核;砂砾岩成分以石英为主,长石次之,呈次棱—次圆状,砾石直径一般为3~4mm,最大10mm;分选性中等,泥质胶结;砂质泥岩性软,遇水易膨胀,含少量铁锰质结核。
开采的热储存为馆陶组。
(4)新近系明化镇组(Nm)埋深260~1128m,层厚868m。
地层岩性主要为浅灰色、灰黄色泥质砂岩与灰黄色、棕黄色泥岩、灰白色、浅灰色细砂岩为主。
泥岩成岩性差,遇水膨胀,含钙质结核,易吸水造浆,局部夹砂质泥岩;泥质砂岩呈松散状,泥质胶结;细砂岩钙质胶结,较疏松,成份以石英、长石为主,分选及磨圆度中等。
(5)第四系平原组(Q)埋深0~260m,层厚300m。
地层岩性上部为浅黄、浅灰色砂质粘土、粘土夹粉砂,结构松散;下部为棕红、灰绿色砂质粘土、粘土与粉砂、细砂互层,钙质结核发育,粘性土结构致密,底部为钙质胶结砂岩。
2、构造(1)区域构造单元划分商河县在地质构造上属于华北板块、华北拗陷区、临清拗陷区的凹陷与济阳拗陷区的惠民凹陷的相接部位。
大地构造上属于华北地台(Ⅰ级)、辽冀台向斜(Ⅱ级)、临清拗陷(Ⅲ级)的次级构造单元凹陷(Ⅳ级)围。
3、地热地质条件本区埋深2000m以主要有新生界第四系平原组、新近系明化镇组、馆陶组、古近系东营组、沙河街组,根据地层岩性、地质结构及地热水热储空间类型、埋藏深度、温度、水化学特征等,在2000米深度可划分为5个热储层:(1)新近系明化镇组上段热储层:新近系明化镇组上段热储含水层组;(2)新近系明化镇组下段热储层:新近系明化镇组下段热储含水层组;(3)新近系馆陶组热储层:新近系馆陶组热储含水层组;(4)古近系东营组热储层:古近系东营组热储含水层组;(5)古近系沙河街组热储层:古近系沙河街组热储含水层组。
新近系馆陶组热储层是本次设计的重点。
根据本次地热地质钻探、物探、水质分析等资料,以及区地质、水文地质等资料,对各热储层水文地质特征阐述如下:1、沙河街组热储层沙河街组在商河县境的分布较东营组更广泛,基本与馆陶组一致,仅北部宁津潜凸区缺失沙河街组。
据油田勘探资料,在集-县城北—达磨店以北地区和路-白桥以东地区,沙河街组底界埋深小于2000m,一般在1200-2000m,沙河街组厚度0-500m,总体上由北往南、由东往西埋深和厚度逐渐增大。
在商河县西南部,沙河街组底界埋深均大于2000m,该区油田孔深2428-2932.5m,均未揭穿沙河街组。
据玉皇庙北部夏5号孔资料,沙河街组顶界埋深1835.5m,终孔深度2932.5m揭露沙河街组厚度1097m。
在该区,沙河街组顶界埋深由东北往西南逐渐加深。
根据目前地热资源勘查规要求,在此分析研究2000m以浅热储,为此统计了2000m深度以浅的沙河街组厚度。
在2000m以浅,该区沙河街组厚度0-500m,由西南往东北逐渐加厚。
在该区安家庄西南部,沙河街组顶界埋深大于2000m,其统计厚度为零。
2、东营组热储层据油田勘探资料,东营组热储在商河县境分布较为广泛,仅在局部地区缺失。
工作区东营组热储底界埋深1100-2000m,厚度50-500m。
从总体上看,东营组顶界埋深及厚度自北部和东南部往中部及西南部逐渐增大,临邑-惠民断裂及夏口断裂对东营组顶界埋深及厚度起着较大的控制作用,沿两条断裂带东营组顶界埋深及厚度较大,往两侧变小;在两条断裂带之间,自东北往西南,东营组埋深及厚度逐渐增大。
在该县西北部、东北部及东南部,东营组底界埋深较浅,厚度也较薄,底界埋深1100-1500m,厚度小于150m。
在西南部,东营组底界埋深较大,厚度孔较大,底界埋深1500-2000m,厚度150-500。
在北部宁津潜凸区和陵县-老黄河断裂南侧的惠民潜陷斜坡地带及东南部王判潜凸的斜坡地带和县城附近,东营组缺失。
在北部的宁津潜凸区,除东营组外,沙河街组及孔店组、馆陶组均缺失,新近系明化镇组直接与太古代泰山岩群不整合接触。
陵县-老黄河口断裂南侧斜坡地带,馆陶组与沙河街组不整合接触,之间沙河街组缺失,该区沿断裂呈环带状分布。
王判潜凸北侧斜坡地带也缺失东营组,据庙1号油田资料,在1180m深度馆陶组直接与沙河街组接触。
在县城附近,商热2、商热3、商热4、商热6等4眼地热孔较浅,未钻穿馆陶组。
据县城西北部商2号油田资料,在1312.5m深度陶组直接与沙河街组接触,之间东营组缺失。
说明,在县城西北部有一个小围的潜凸区。
3、新近系馆陶组热储层与下伏古近系东营组呈不整合接触。
在工作区,馆陶组热储广泛分布在陵县-老黄河口断裂以南的广大地区,顶界埋深950-1250m,底界埋深950-1550m,热储厚度0-350m,自北部、东南部往中部及西南部埋深及厚度逐渐增大,其顶、底板埋深及厚度受所处构造单元位置不同而有较大的变化,在北部的宁津潜凸区馆陶组缺失。
县境其它广大地区,馆陶组顶界埋深在1000-1200m,底界埋深1300-1400m,自该县北部和西南部往中部及西南部逐渐加深,馆陶组厚度200-300m,局部地区略有变化。
工作区东北部韩庙、沙河及殷巷以北地区,地处惠民潜陷北部斜坡地带,馆陶组顶、底板埋深较浅,厚度也较小;其顶界埋深一般在900-1000m,底界埋深1000-1200m,厚度0-200m。
东南部的路镇庄一带,地处王判潜凸西北部的斜坡地带,馆陶组顶、底板埋深及厚度也较小,顶界埋深900-1000m,底界埋深1200m左右,厚度150-200m。
在工作区西南部玉皇庙办事处一带,馆陶组顶底板埋深及厚度较大,顶界埋深在1200m左右,底界埋深1400-1500m,局部大于1500m,馆陶组厚度300-350m。
4、新近系明化镇组下段热储层顶板埋深为700~720m左右,底板埋深900~930m,厚度200~210m。
热储含水层岩性以粉细砂岩、细砂岩和中细砂岩为主,厚度55~85m,占地层厚度的24~25%,单层厚度一般为3~10m。
推算热水温度40.0~42.0℃。
5、新近系明化镇组上段热储层顶板埋深为280~300m,底板埋深700~720m,厚度450~460m。
热储含水层岩性以粉砂和粉细砂为主,呈松散状,厚度200m 左右,单层厚度一般为3~10m。
单井涌水量一般700~1400m3/d;水化学类型以HCO3—Na为主,矿化度1.0g/l左右;水温36.9~38.7℃。
为区目前主要供水开采层。
县境7眼地热井,仅县开发区商热1号井揭露到东营组。
据商热1号资料,东营组顶界埋深1412m,终孔时揭露中东营组厚度154m。
据附近夏17号油田孔资料,东营组底界埋深1634m,厚度259m,据推测,商热1号孔应揭露了东一段地层。
4、地热资源商河县馆陶组热储地热资源量为1.109×1018J,折合标准煤34478×104t;可利用地热资源量25.273×1017J,折合标准煤8620×104t;东营组热储可利用地热资源量2.131×1018j,折合标准煤7268×104t,。
全县地热资源总量为12.240×1018J,折合标准煤41746×104t;可利用地热资源量29.781×1017J,折合标准煤10189×104t。
馆陶组热储含水层岩性主要为粉细砂岩和细砂岩,含水层累计厚度大约为50~90m,热储的单井出水量变化较大,在合理降深20m 时,单井出水量大部分为500~2000m3/d,井口温度53~58℃。
商河县境几乎所有区域分布孔隙型砂岩热储地热资源,开采层位应以馆陶组砂岩热储为宜,根据其埋藏条件、热储厚度、热储温度、富水性等可大致分为以下三个区域(见图1-1)。
(1)商部一般勘查区(Ⅱ1)位于商河县城以北怀仁镇-殷巷镇-龙桑寺镇一线以北,该区馆陶组热储顶板埋深1000m左右,底板埋深1300~1400m,热储砂层厚度50m左右,单井涌水量500~1000m3/d,推测井口水温50℃左右。
(2)商部一般勘查区(Ⅱ2)主要位于商河县玉皇庙街道办-岳桥乡-集乡一带,该区馆陶组热储顶板埋深1000m左右,底板埋深1300~1500m,热储砂层厚度50m左右,单井涌水量500~1000m3/d,推测井口水温55℃左右。
(3)商河城区限制勘查区(Ⅲ1)位于北部商河县城区及外围,该区地热井分布较集中,局部地段井间距较小,布局不合理。
该区馆陶组热储顶板埋深1000m左右,底板埋深1300~1500m,热储砂层厚度80m左右,富水性较强,单井涌水量1000~2000m3/d,推测井口水温大于55℃。
二、钻进方法及施工程序1、钻进方法(可选择、拟设钻孔深度1400米)为预防孔斜,提高钻进效率,采用满眼钻具结构与塔式钻具结构相结合的匹配方式,钻具稳定性好、刚度大,提供钻压大,能保证孔身垂直、下管顺利。
采用Φ311mm钻头钻进至1400m(拟设钻孔深度1400米),上层扩孔至550mm,下Φ273×8.89mm;下层扩孔至444.5mm,下Φ177.8mm×8.09mm石油套管作为生产井管。
滤水管,单孔直径18mm、密度320孔/m,孔隙率18%,套笼加工。
滤水层填砾,选用3~5mm石英砂,填砾厚度133.35mm、采用水冲洗法填料,实测填砾高度。
变径深度为300m,变径处石油套管采用变径接头连接。