應用統(tǒng)計分析法評價辛集市地熱田地熱資源

董卿卿 趙 陽 呂文斌 呂冬冬

(河北省地礦局第三水文工程地質(zhì)大隊，河北 衡水 053000)

1.辛集市地熱資源現(xiàn)狀

辛集市地熱資源豐富，開發(fā)利用時間長、范圍廣，為本市經(jīng)濟的增長、能源結構調(diào)整發(fā)揮了重要作用。近幾年，隨著辛集市經(jīng)濟的發(fā)展，地熱井數(shù)量劇增，逐漸形成了地熱資源集中開采區(qū)。目前主要利用方式為供暖，其次用于洗浴、大棚種植、溫水養(yǎng)殖、地熱旅游等，地熱資源的開發(fā)已為地方經(jīng)濟的增長注入了新的活力。

2.辛集市地熱資源現(xiàn)狀存在問題

①辛集市地熱資源開發(fā)利用程度不均衡，地熱資源開發(fā)較為集中，地熱水開采強度過大，開采量超過允許開采量，造成熱水水位下降迅速。

②辛集市地熱勘查、研究精度較低，地熱資源量/儲量的評價，應用熱儲法、解析法及系數(shù)法，精度較低，確定的地熱水可開采量已經(jīng)不符合實際開采狀況。

3.應用統(tǒng)計分析法計算資源量的意義

本次開展地熱資源動態(tài)調(diào)查與監(jiān)測工作，運用統(tǒng)計分析方法，確定地熱田 (開采區(qū))的地熱水控制開采量。為指導重點地熱區(qū)合理開發(fā)地熱資源，各級政府進行地熱資源開發(fā)宏觀調(diào)控、科學管理提供依據(jù)，對引導河北省地熱資源持續(xù)開發(fā)、健康發(fā)展，具有十分重要的意義。

4.應用統(tǒng)計分析法地熱資源評價

4.1 應用統(tǒng)計分析法評價原則

①辛集市地熱田 (開采區(qū))，其主要開采熱儲，均以地熱井形式開采并且開采多年，開采程度高，動態(tài)數(shù)據(jù)較多，可利用統(tǒng)計分析法進行地熱資源評價。

②開采量利用地熱田 (開采區(qū))年度總開采量，依據(jù)地熱井利用情況，逐井分年統(tǒng)計，把所有地熱井開采量累計相加。根據(jù)相應水位埋深觀測時間，確定對應的累計開采量。

③建立相關方程，以地下水動力學理論基礎，以觀測數(shù)據(jù)為依據(jù)，水位埋深與開采量二組數(shù)據(jù)要相對應。由于靜水位埋深在一年內(nèi)的時間段變化較大，依據(jù)觀測資料掌握情況，本次計算利用的靜水位埋深基本為年度中期 (一般為7月份)觀測數(shù)據(jù)。

④依據(jù)地熱田 (開采區(qū))地熱地質(zhì)條件，結合開采條件，分析預測在一定降深條件下的地熱水可開采量變化規(guī)律，確定本區(qū)地熱水控制開采量，指導地熱田 (開采區(qū))的地熱資源合理開采。

4.2 地熱資源計算結果

①資源計算結果:

辛集市區(qū)地熱資源主要開采館陶組熱儲，本次僅對館陶組熱儲地熱資源可開采量進行評價，建立相關方程。

辛集市區(qū)地熱開采區(qū)，具有系列地熱井靜水位觀測數(shù)據(jù)，水位埋深數(shù)據(jù)利用辛集7井系列觀測資料，統(tǒng)一利用相應觀測年7月份數(shù)據(jù)，初始水位埋深利用1999年9月數(shù)值10.0m。辛集7井位于集中開采區(qū)內(nèi)西北部，利用其水位降深數(shù)值進行地熱資源計算，可代表本區(qū)實際情況。

辛集市區(qū)地熱資源開采從2001年開始，計算利用的開采量，依據(jù)2001至2012年度歷年統(tǒng)計結果，按照與之對應的靜水位觀測年度，分段累計。

集中開采區(qū)面積:現(xiàn)狀開采條件下，其集中開采區(qū)范圍，利用以往地熱勘查工作中，抽水試驗計算影響半徑的平均值，以2012年調(diào)查開采井的分布狀況，按集中開采區(qū)外側地熱井，外推1000m外切圓連線圈定，本區(qū)圈定面積20.01km2。

應用統(tǒng)計分析法，把水位下降與開采量相關數(shù)據(jù)畫出散點圖，根據(jù)散點圖的分布形狀及特點，進行曲線擬合，選取相關系數(shù)最高值的曲線類型，確定函數(shù)類型，建立水位下降與開采量的相關方程。

經(jīng)過計算機擬合，確定函數(shù)類型為多項式方程，擬合系數(shù)R2=0.9909，建立水位下降與總開采量的相關方程如下:

Q:總開采量 (104m3)

S:總降深 (m)

②預期地熱資源可開采量

利用上述建立的相關方程，預測地熱開采區(qū)館陶組熱儲，在水位保持一定降深的條件下，預測地熱水可開采量。預測時間段以不超過實際監(jiān)測時間段長度為原則，參照近期的實際水位降深情況，水位年下降速率5.6m/a。按年降深5.0m地熱水開采量，預測時間段為2013年～2020年。2013～2020年均開采量為233.6×104m3，至2020年水位總埋深為122.8m。由此可以看出，辛集市區(qū)地熱資源有必要調(diào)減開采量，或者進行地熱尾水回灌，以減緩地下熱水水位下降速度。

5.辛集市地熱田熱資源保護方案

辛集市區(qū)集中開采區(qū)，開采井密集，用水高峰季節(jié)出現(xiàn)了嚴重干擾抽水，動水位降深較大，由于地熱水側向補給較慢，水位難以恢復。說明本區(qū)地熱資源處于嚴重超采狀態(tài)。為了保護本區(qū)地熱資源，滿足區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展需要，應做好以下工作:

1、控制館陶組熱儲開發(fā)規(guī)模，逐步減少地熱水的開采量，開展回灌試驗研究工作，進行回灌工程建設。減緩水位下降速度。

2、開展地熱資源規(guī)模化開采、綜合利用工程建設，提高地熱資源利用效率。本區(qū)主要開發(fā)館陶組熱儲層，溫度高，單井分散供暖浪費嚴重。根據(jù)資源需求量情況，整合現(xiàn)有地熱井，按需要建立中心熱站，實現(xiàn)統(tǒng)一開采、集中供暖，在滿足需求的同時，逐步減少開采量。

3、現(xiàn)狀開采區(qū)地熱井密度較大，應關停部分開采井或者改造為回灌井。為了滿足需求，可以在未開采區(qū)開采，管道輸送至利用區(qū)。

［1］河北省地勘局第三水文工程地質(zhì)大隊河北省重點地熱區(qū)地熱資源動態(tài)調(diào)查與監(jiān)測2012年

［2］河北省地質(zhì)礦產(chǎn)局河北省、北京市、天津市區(qū)域地質(zhì)志1987年地質(zhì)出版社

［3］河北省地勘局第三水文工程地質(zhì)大隊衡水地熱田地熱資源勘查2008年

［4］河北省地勘局第三水文工程地質(zhì)大隊辛集市區(qū)地熱資源詳查2009年