魯北坳陷區(qū)地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)利用關(guān)鍵性問(wèn)題研究

吳立進(jìn)，趙季初，李艾銀，邢生霞

(1.山東省地礦工程勘察院,山東濟(jì)南 250013;2.山東省魯北地質(zhì)工程勘察院,山東德州 253000；3.山東省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院,山東濟(jì)南 250013；4.山東省國(guó)土測(cè)繪院,山東濟(jì)南 250013)

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魯北坳陷區(qū)地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)利用關(guān)鍵性問(wèn)題研究

吳立進(jìn)1，趙季初2，李艾銀3，邢生霞4

(1.山東省地礦工程勘察院,山東濟(jì)南 250013;2.山東省魯北地質(zhì)工程勘察院,山東德州 253000；3.山東省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院,山東濟(jì)南 250013；4.山東省國(guó)土測(cè)繪院,山東濟(jì)南 250013)

魯北坳陷區(qū)地?zé)豳Y源豐富，但由于缺乏有效補(bǔ)給來(lái)源，長(zhǎng)期過(guò)量開(kāi)采將會(huì)引起水位持續(xù)下降、地?zé)岢两档鹊刭|(zhì)環(huán)境問(wèn)題。本文在總結(jié)區(qū)內(nèi)地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)研究了最大允許水位降深、合理布井井距、尾水回灌等影響地?zé)豳Y源合理開(kāi)發(fā)利用的關(guān)鍵性問(wèn)題?？梢钥闯?，在以消耗靜儲(chǔ)量為主的沉積盆地型地?zé)崽铮ㄟ^(guò)科學(xué)規(guī)劃，可以實(shí)現(xiàn)地?zé)豳Y源的可持續(xù)開(kāi)發(fā)利用，為生態(tài)文明建設(shè)和發(fā)展綠色低碳經(jīng)濟(jì)提供動(dòng)力。

魯北坳陷區(qū) 地?zé)豳Y源 可持續(xù)開(kāi)發(fā)利用

0 引言

魯北坳陷區(qū)在大地構(gòu)造格局上屬于華北板塊，其基底為太古界變質(zhì)巖，之上發(fā)育著一套地臺(tái)型的中、上元古界和以海相碳酸鹽巖為主的下古生界以及海陸交互相的上古生界蓋層。區(qū)內(nèi)地?zé)豳Y源豐富，屬沉積盆地型層狀熱儲(chǔ)。熱儲(chǔ)層主要為新近紀(jì)明化鎮(zhèn)組下段、新近紀(jì)館陶組、古近紀(jì)東營(yíng)組以及寒武-奧陶系灰?guī)r(趙季初，2008；蔣林等，2013)。受經(jīng)濟(jì)、技術(shù)條件等限制，目前區(qū)內(nèi)大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用的熱儲(chǔ)層位為館陶組和東營(yíng)組砂巖熱儲(chǔ) (圖1)。

館陶組熱儲(chǔ)層厚度一般為250m～400m，其中砂層厚度一般為30m～200m。在取水段1000m～1500m深度內(nèi)，單井出水量為40m3/h～80m3/h，自流量為10m3/h～40m3/h，自流水頭為0～8m。熱水礦化度為4g/ l～20g/ l，水化學(xué)類型以Cl-Na型為主，井口水溫一般為45～65℃。東營(yíng)組熱儲(chǔ)層累計(jì)厚度10m～200m，單井出水量為30m3/h～60m3/h，礦化度為7g/l～20g/l，水化學(xué)類型為Cl-Na、Cl·SO4-Na·Ca型，井口水溫為50℃～70℃。

1 開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

1.1 開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀

根據(jù)最新統(tǒng)計(jì)，整個(gè)魯北地區(qū)共有地?zé)峋?00余眼，井深多在1200～1700m之間，最大深度超過(guò)了2500m。地?zé)崃黧w總開(kāi)采量為4700×104m3/a。開(kāi)發(fā)利用方式以供暖、洗浴、療養(yǎng)、養(yǎng)殖、種植為主(徐軍祥等，2014)。

1.2 開(kāi)發(fā)利用中出現(xiàn)的問(wèn)題

區(qū)內(nèi)地?zé)崃黧w缺乏有效外部補(bǔ)給，開(kāi)采以消耗自身靜儲(chǔ)量為主。經(jīng)過(guò)幾十年的大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用，地?zé)崃黧w水頭已經(jīng)出現(xiàn)持續(xù)下降現(xiàn)象。另外在開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中，利用模式單一，主要用于供暖、洗浴，沒(méi)有形成對(duì)地?zé)豳Y源的梯級(jí)開(kāi)發(fā)，存在地?zé)豳Y源浪費(fèi)問(wèn)題。利用后的尾水排放溫度較高，熱利用率低，部分尾水直接排放到周圍環(huán)境中，又引起地表水體和土壤的二次污染。再者區(qū)內(nèi)地?zé)崃黧w礦化度高，腐蝕性強(qiáng)，導(dǎo)致開(kāi)采設(shè)備使用壽命較短，經(jīng)濟(jì)效益不高。這些問(wèn)題均對(duì)區(qū)內(nèi)地?zé)豳Y源的開(kāi)發(fā)利用造成不利影響，制約著這一清潔能源的可持續(xù)開(kāi)發(fā)。

圖1 魯北坳陷區(qū)地層剖面圖(德州段)Fig.1 Stratigraphic section of depression area in northern Shandong (Dezhou) 1-第四系；2-新近紀(jì)明化鎮(zhèn)組；3-新近紀(jì)館陶組；4-古近系；5-石炭系-二疊系；6-奧陶系；7-太古宇；8-地溫梯度線(℃/100m)； 9-地層界線；10-斷裂構(gòu)造1-Quaternary; 2-Minghuazhen Formation of Neogene; 3-Guantao Formation of Negene; 4-Paleogene; 5-Permian-Carboniferous; 6-Ordo-vician; 7-Archean; 8-geothermal gradient contour (℃/100m); 9-stratigraphic boundary; 10-fault

2 關(guān)于最大允許水位降深問(wèn)題

魯北坳陷區(qū)地?zé)豳Y源集中開(kāi)采區(qū)目前已經(jīng)出現(xiàn)了水位持續(xù)下降的現(xiàn)象(圖2)。根據(jù)目前國(guó)內(nèi)對(duì)深層地下水的研究成果，在沒(méi)有上覆固結(jié)巖層的砂巖熱儲(chǔ)層中地?zé)崃黧w水位持續(xù)下也降必將會(huì)引發(fā)地面沉降等地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題(楊麗芝，2009；張永偉，2014)。因此在計(jì)算地?zé)豳Y源量時(shí)，設(shè)定最大允許水位降深，以實(shí)現(xiàn)清潔能源的可持續(xù)開(kāi)發(fā)利用與地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

多年來(lái)，國(guó)內(nèi)針對(duì)華北平原的地面沉降問(wèn)題做了大量工作，取得了一批研究成果。從中可以得出，當(dāng)?shù)叵滤宦裆畛^(guò)70m時(shí)，地面沉降將會(huì)呈現(xiàn)加速狀態(tài)，并呈現(xiàn)出線性關(guān)系(郭永海等，1995；石建省，2006；呂慶玉等，2014)。本處采用通過(guò)長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)資料建立的地下水位埋深與累計(jì)沉降量回歸模型(楊勇等，2013；朱菊燕，2014)，近似計(jì)算地?zé)崃黧w開(kāi)采所引發(fā)的的地面沉降量。公式為：

S=73.086X-4806.6

其中：S為累計(jì)地面沉降量，單位為mm；X為地下水位埋深，單位為m。

圖2 山東省德城地?zé)峋粍?dòng)態(tài)曲線Fig.2 Dynamic curve of water level in Dezhou geothermal well

2013年，針對(duì)全國(guó)地面沉降防治的嚴(yán)峻形勢(shì)，國(guó)土資源部發(fā)布了《全國(guó)地面沉降防治規(guī)劃(2011-2020年)》，其中德州平原的控制目標(biāo)：為到2015年，年沉降速率為30mm；到2020年，年沉降速率控制在20mm。

按照地?zé)崃黧w開(kāi)采年限100a，年沉降速率控制在20mm計(jì)，通過(guò)上式計(jì)算可以得出地?zé)崃黧w水位埋深應(yīng)在100m左右。因此在魯北坳陷區(qū)開(kāi)采沒(méi)有上覆固結(jié)巖層的砂巖熱儲(chǔ)地?zé)崃黧w，最大允許水位降深應(yīng)該控制在100m。目前該地區(qū)內(nèi)尚沒(méi)有建立基于地?zé)崃黧w開(kāi)采的分層地面沉降標(biāo)，館陶組和東營(yíng)組地?zé)崃黧w水頭分別下降相同數(shù)值時(shí)，是否會(huì)引發(fā)地面沉降尚不明確，還需要今后更多的相關(guān)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)資料以更加精確地計(jì)算最大允許水位埋深值。

3 關(guān)于合理井距問(wèn)題

地?zé)豳Y源作為綠色清潔能源，如何使其發(fā)揮最大效能顯得尤為重要。井距過(guò)大雖然有利于保護(hù)地?zé)豳Y源，但也會(huì)抑制其開(kāi)發(fā)利用。井距過(guò)小，則會(huì)造成地?zé)崃黧w水位下降過(guò)快，使地?zé)崽锏氖褂脡勖s短，不可持續(xù)(王昌平，2006；張德忠等，2013)。目前部分研究資料在確定合理井距時(shí)，采用穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)方法確定影響半徑R后，將2R作為合理井距。這種方法存在一定弊端，首先在地?zé)崃黧w開(kāi)采過(guò)程中，基本不會(huì)出現(xiàn)穩(wěn)定流的形態(tài)，其次此方法計(jì)算的結(jié)果偏保守，不利于地?zé)豳Y源的合理開(kāi)采。

在分析現(xiàn)有計(jì)算方法的基礎(chǔ)上，本處采用100a內(nèi)允許開(kāi)采的地?zé)崃黧w總量反推合理井距的方法。

首先根據(jù)地?zé)豳Y源相關(guān)規(guī)范計(jì)算開(kāi)采期內(nèi)地?zé)崃黧w總開(kāi)采量所釋放的總熱量，然后計(jì)算出單個(gè)地?zé)峋谠O(shè)定開(kāi)采量條件下，開(kāi)采期內(nèi)釋放的總熱量，據(jù)此可以計(jì)算出區(qū)內(nèi)可以布設(shè)的總井?dāng)?shù)。按照影響范圍為圓形，井距即為該圓直徑(2r)。

3.1 地?zé)崃黧w開(kāi)采期內(nèi)所釋放的總熱量：

Qw=TQsPwCw(tw-t0)

(式3-1)

其中：Qw—地?zé)崃黧w開(kāi)采期內(nèi)排放的總熱量；Qs—地?zé)崃黧w開(kāi)采量(m3/d)；ρw—地?zé)崃黧w密度(kg/m3)；Cw—地?zé)崃黧w比熱(J/kg·℃)；tw—地?zé)崃黧w平均溫度(℃)；t0—恒溫層溫度(℃)；T—100a累計(jì)開(kāi)采天數(shù)(張德忠等，2013)。

在實(shí)際計(jì)算過(guò)程中，將T和Qs轉(zhuǎn)換為最大允許水位降深約束條件下，開(kāi)采期內(nèi)地?zé)崃黧w總開(kāi)采量，公式3-1可修改為：

Qw=QPwCw(tw-t0)

(式3-2)

其中：Q—開(kāi)采期內(nèi)地?zé)崃黧w總開(kāi)采量m3。

目前國(guó)內(nèi)對(duì)地?zé)豳Y源開(kāi)采量構(gòu)成屬性尚沒(méi)有很細(xì)致的研究，而深層地下水的性質(zhì)在某些方面與地?zé)崃黧w類似。在沉積盆地深層地下水資源的構(gòu)成屬性方面，國(guó)內(nèi)研究較多，因此可以參考深層地下水構(gòu)成屬性類比地?zé)豳Y源開(kāi)采量的構(gòu)成屬性。按照目前華北平原已有的深層地下水勘查評(píng)價(jià)資料，弱透水層壓密釋水量約為總開(kāi)采量的40%左右，越流補(bǔ)給量約為40%(石建省等，2006；王欣寶，2013；朱菊燕，2014)。因此可以將地?zé)豳Y源開(kāi)采量按照式3-3進(jìn)行估算。

Q=5AHS*

(式3-3)

其中A—熱儲(chǔ)層的面積(m2)，根據(jù)已有勘查資料，共2726km2；H—地?zé)崃黧w的水位降深(m)，取值為100；S*—彈性釋水系數(shù)。

地?zé)崃黧w的密度(ρw)相對(duì)于中低溫地?zé)崽飦?lái)說(shuō)變化不大，可以取平均值980kg/m3，地?zé)崴钠骄葻?Cw)為4187 J/kg·℃ 。S*根據(jù)地下水動(dòng)力學(xué)可知，為貯水率Ss與熱儲(chǔ)層厚度D的乘積。在東營(yíng)市勝東1井通過(guò)現(xiàn)代試井技術(shù)求取的館陶組熱儲(chǔ)砂巖的貯水率(μ)為4.267×10-6m-1，計(jì)算的貯水系數(shù)即彈性釋水系數(shù)(S*)為3.74×10-4。德城區(qū)非穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)求取的彈性釋水系數(shù)為2.99×10-4，反推的貯水率為3.41×10-6m-1。因此，本次計(jì)算中彈性釋水系數(shù)采用平均貯水率3.84×10-6m-1求取。

3.2 計(jì)算單個(gè)地?zé)峋O(shè)定開(kāi)采量的釋放總熱量：

Qr=K[DρrCr(1-φ)+50×365qρwCw](tw-t0)

(式3-4)

其中：K—地?zé)崃黧w回采率，砂巖層狀熱儲(chǔ)一般取值0.25；D—熱儲(chǔ)砂層厚度(m)；Ca—熱儲(chǔ)平均熱容量(J/m3·℃)；ρr—巖石密度(kg/m3)，具體數(shù)值可以通過(guò)《地?zé)豳Y源地質(zhì)勘查規(guī)范》(GB/T11615-2010)查表所得；Cr—巖石比熱(J/kg·℃)；Φ—孔隙度(%)，一般為0.25～0.30，本次取值0.28；q—地?zé)崃黧w開(kāi)采量(m3/d)；地?zé)峋姆?wù)年限按50a計(jì)。

從魯北地區(qū)已施工地?zé)峋膸r石樣品測(cè)試結(jié)果來(lái)看，館陶組砂巖平均密度(ρr)為1720kg/m3，巖石平均比熱(Cr)為1088J/kg·℃。

3.3 計(jì)算區(qū)內(nèi)可布井?dāng)?shù)

依據(jù)熱均衡原理，單個(gè)地?zé)峋責(zé)崃黧w開(kāi)采所釋放的總熱量(Qr)與地?zé)崃黧w開(kāi)采100a排放總熱量(Qw)保持均衡，則總的可布井?dāng)?shù)為：

F=QW/Qr

(式3-5)

將所有計(jì)算參數(shù)分別帶入以上計(jì)算公式，可得到：F=1156D/q，從而合理井距2r為：

從最終結(jié)果可以看出，在魯北坳陷區(qū)，地?zé)峋暮侠砭嘀饕c地?zé)崃黧w的開(kāi)采量和熱儲(chǔ)厚度相關(guān)，表1為計(jì)算的館陶組熱儲(chǔ)合理井距理論值。

表1 魯北坳陷區(qū)館陶組熱儲(chǔ)地?zé)峋侠砭嗬碚撝?/p>

Table 1 Theoretical values of well spacing for geothermal reservoirs in Guantao Formation

開(kāi)采量(m3/d)熱儲(chǔ)厚度(km)280250210180150120905002.312.452.672.893.163.544.088002.933.103.383.654.004.475.1610003.273.463.784.084.475.005.7712003.593.794.144.474.905.486.3214003.874.104.474.835.295.926.8316004.144.384.785.165.666.327.3020004.634.905.355.776.327.078.16

4 關(guān)于地?zé)嵛菜毓鄦?wèn)題

魯北坳陷區(qū)地?zé)豳Y源缺乏有效補(bǔ)給來(lái)源，地?zé)崃黧w的開(kāi)采會(huì)引起熱儲(chǔ)壓力持續(xù)下降，水頭持續(xù)降低。同時(shí)，開(kāi)發(fā)利用方式主要為冬季供暖，供暖后的地?zé)嵛菜苯优欧湃氤鞘形鬯艿?，不僅嚴(yán)重浪費(fèi)了清潔寶貴能源，也使城市污水處理能力面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)(馬鳳如等，2006；張金華等，2013)。由于供暖后尾水水質(zhì)基本上沒(méi)有變化，僅溫度發(fā)生了變化，因此可以采用合理的工程措施將供暖尾水回灌熱儲(chǔ)層，一方面解決了尾水排放問(wèn)題，另一方面也可維持地?zé)崃黧w水頭高度。

4.1 回灌基本情況

回灌地點(diǎn)位于德州市，分為開(kāi)采井和回灌井，兩者直線間距311m。開(kāi)采井和回灌井的熱儲(chǔ)層均為新近紀(jì)館陶組，其中開(kāi)采井靜水位埋深為30.2m，回灌井靜水位埋深為30.0m?；毓嗖捎脤㈤_(kāi)采井的地?zé)崃黧w采出后，經(jīng)除鐵、除砂等工藝后直接灌入回灌井，回灌水的溫度在50℃～54℃，略低于回灌井熱儲(chǔ)層溫度(55℃)?；毓嗖捎糜袎悍绞剑策M(jìn)行3個(gè)壓力段試驗(yàn)，分別為0.16、0.19、0.22MPa。累計(jì)回灌時(shí)間10105分鐘，累計(jì)回灌量2832.62m3?；毓鄩毫εc回灌量歷時(shí)曲線如圖3所示。

圖4反映出，回灌量受回灌壓力影響，基本呈現(xiàn)出線性相關(guān)關(guān)系，隨著回灌壓力的增大，回灌量也增大，客觀地反應(yīng)出了熱儲(chǔ)層的回灌性能較好，可以開(kāi)展地?zé)崃黧w回灌。

4.2 回灌結(jié)果分析

4.2.1 回灌量-回灌時(shí)間關(guān)系分析

通過(guò)分析回灌過(guò)程曲線，選取延續(xù)性較好的0.19MPa下從7140min到8290min時(shí)間段，根據(jù)不同回灌延續(xù)時(shí)間的回灌量，對(duì)回灌量與回灌時(shí)間的關(guān)系進(jìn)行分析研究，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

圖3 不同回灌壓力與回灌量變化歷時(shí)曲線Fig.3 Temporal curves of reinjection quantity and pressure

圖4 回灌壓力與回灌量關(guān)系曲線Fig.4 Reinjection pressure versus reinjection quantity

表2 0.19MPa壓力下不同回灌時(shí)間的回灌量Table 2 Reinjection quantity at different timeundel pressure 0.19MPa

圖5 0.19MPa時(shí)回灌量與回灌時(shí)間關(guān)系曲線圖Fig.5 Temporal curve of reinjection quantity

從回灌量與回灌時(shí)間關(guān)系曲線(圖5)可以看出，回灌量與回灌延續(xù)時(shí)間呈指數(shù)函數(shù)關(guān)系，二者呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，即同一回灌壓力下隨著回灌時(shí)間的延續(xù)回灌量逐漸減小。這主要是由于隨著回灌時(shí)間的延續(xù)，熱儲(chǔ)層孔隙受到物理堵塞和化學(xué)堵塞越來(lái)越嚴(yán)重，從而導(dǎo)致回灌量會(huì)越來(lái)越小。在回灌結(jié)束后進(jìn)行了回?fù)P，回?fù)P初期回?fù)P水乘棕紅色，水量稍小。之后隨著回?fù)P的延續(xù)，回?fù)P水逐漸清澈透明，水量也逐漸恢復(fù)到與回灌前涌水量一致，驗(yàn)證了回灌過(guò)程中熱儲(chǔ)層出現(xiàn)一定的堵塞現(xiàn)象。

4.2.2 回灌量-水頭升高關(guān)系分析

回灌試驗(yàn)只進(jìn)行了原水回灌，未采用外來(lái)水源，僅對(duì)回灌井中水頭升降進(jìn)行了觀測(cè)，未研究回灌對(duì)周圍水頭升降的影響。從回灌水量與回灌井水頭升高關(guān)系曲線圖(圖6)可知，回灌對(duì)水頭有著重要影響，二者呈正相關(guān)關(guān)系，大致符合冪函數(shù)關(guān)系，水頭隨著回灌量的增大而升高。

圖6 0.19MPa時(shí)回灌量與水頭升高關(guān)系曲線圖Fig.6 Curve of reinjection quantity versus water head rise

在回灌過(guò)程中，對(duì)回灌井和抽水井相同的水頭變幅下回灌水量和抽水量進(jìn)行了對(duì)比(表3，圖7)，可以看出，在相同的水頭升高或下降值時(shí)，回灌量?jī)H為抽水量的13～38%，從中可以看出，熱儲(chǔ)含水層的回灌性能要遠(yuǎn)遠(yuǎn)弱于涌水性能。

表3 回灌井與抽水井試驗(yàn)對(duì)比Table 3 Comparison of tests in reinjection well and pump well

4.2.3 回灌對(duì)水質(zhì)、水溫、水量的影響

長(zhǎng)期進(jìn)行地?zé)嵛菜毓啵芑毓嗨|(zhì)、回灌方式、回灌時(shí)間等因素影響，熱儲(chǔ)層的水質(zhì)、水量、水溫等可能會(huì)發(fā)生變化，從本次試驗(yàn)中可以總結(jié)出其變化規(guī)律。

圖7 回灌水量與抽水水量對(duì)比Fig.7 Comparison of reinjection water quantity and pumping water quantity

1)水質(zhì)變化

回灌試驗(yàn)采集了回灌井試驗(yàn)前、后的水質(zhì)分析樣，從回灌試驗(yàn)水質(zhì)分析結(jié)果可以看出，試驗(yàn)前、后，回灌井(熱儲(chǔ)層)水質(zhì)基本上無(wú)明顯變化。

2)水溫變化

受回灌條件限制，回灌僅為驗(yàn)證回灌量隨壓力、時(shí)間變化過(guò)程，因此采用了同溫回灌方式進(jìn)行。從開(kāi)采井將地?zé)崃黧w抽出后，經(jīng)泵房除鐵、除砂加壓后灌入回灌井。回灌水溫基本保持在50～54℃，略低于回灌井水溫(55℃左右)，根據(jù)水溫監(jiān)測(cè)結(jié)果，回灌井水溫在回灌前后無(wú)明顯變化，基本保持在55℃左右。可見(jiàn)，在采用同層地?zé)崃黧w進(jìn)行回灌，在溫度相差不大的情況下，回灌不會(huì)對(duì)回灌井水溫產(chǎn)生影響。根據(jù)王坤、朱家玲等人做的非同溫?zé)崴毓嘌芯浚艋毓嗨疁嘏c抽水井水溫溫差在75℃左右時(shí)，兩井間距保持在800m左右時(shí)，20～30年內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)熱突破。

3)水量變化

前已述及，回灌量隨回灌壓力的增大而增大，隨著回灌時(shí)間的延續(xù)，同一回灌壓力下回灌量會(huì)越來(lái)越小。進(jìn)行回?fù)P后，回灌量又恢復(fù)至初始狀態(tài)。可以看出，回灌會(huì)對(duì)水力通道造成一定的堵塞，隨著回灌時(shí)間的延續(xù)回灌量會(huì)逐漸衰減。而回?fù)P則是目前較為有效的解決手段。

5 結(jié)論

(1)魯北地區(qū)地?zé)豳Y源缺乏有效補(bǔ)給，在計(jì)算評(píng)價(jià)地?zé)崽锟砷_(kāi)采資源量時(shí)，應(yīng)設(shè)定最大允許水位降深為約束條件，以避免因長(zhǎng)期開(kāi)采地?zé)崃黧w引發(fā)地面沉降等地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題。但目前針對(duì)開(kāi)采地?zé)崃黧w引發(fā)的地面沉降缺乏有效動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)資料，對(duì)于其沉降機(jī)理是否與開(kāi)采地下水所引發(fā)的地面沉降機(jī)理一致，還需今后加強(qiáng)不同熱儲(chǔ)層的沉降監(jiān)測(cè)標(biāo)建設(shè)來(lái)驗(yàn)證。

(2)在設(shè)定的最大允許水位降深條件下，計(jì)算出魯北坳陷區(qū)地?zé)峋侠聿季嘁话銥?～5km，在長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)資料驗(yàn)證下，可以為制定地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)規(guī)劃提供參考。

(3)地?zé)嵛菜毓嗍墙鉀Q開(kāi)采地?zé)豳Y源引發(fā)地面沉降的根據(jù)途徑。在魯北坳陷區(qū)開(kāi)展地?zé)嵛菜毓?，回灌量隨著回灌壓力的增大而增加。隨著回灌時(shí)間的延續(xù)，同一回灌壓力下，回灌量越來(lái)越小。在經(jīng)過(guò)充分回?fù)P后，回灌量恢復(fù)至初始狀態(tài)。相同的回灌井水頭升高值和抽水井水頭下降值，回灌量?jī)H為抽水量的13%～38%，顯示出回灌性能要遠(yuǎn)弱于涌水能力。

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Key Issues of Geothermal Resource Exploitation and Utilization in the Depression Area of Northern Shandong Province

WU Li-jin1,ZHAO Ji-chu2, LI AI-yin3,XING Sheng-xia4

(1.ShandongProvincialGeo-engineeringExplorationInstitute,Jinan，Shandong250014；2.LubeiGeo-engineeringExplorationInstitute,Dezhou,Shandong253072;3.TheFirstInstituteofGeologyandMineralExplorationofShandongProvince,Jinan,Shandong250013;4.ShandongProvincialInstituteofLandSurveyingandMapping,Jinan,Shandong250013)

There are abundant geothermal resources in the depression area of northern Shandong Province. However, long-term over-exploitation of these resources would cause some geo-environmental problems, such as continual water level drawdown and land subsidence. This paper analyzes systematically the maximum allowable drawdown, reasonable well spacing and trail water reinjection on the basis of ascertaining the current status of geothermal resource development. The results suggest that sustainable development of geothermal resources in the sedimentary basin fields can be achieved by scientific planning, providing green power for eco-system construction and economic development in this region.

depression area of Shandong north,geothermal resource, key issues

2015-03-09；

2015-12-22；[責(zé)任編輯]陳英富。

山東省地?zé)豳Y源與開(kāi)發(fā)利用研究項(xiàng)目(魯?shù)刈諿2013]64號(hào))資助。

吳立進(jìn)(1983年-)，男，工程師，主要從事水工環(huán)地質(zhì)工作。E-mail:wljts265@163.com。

634

A

0495-5331(2016)02-0300-07

Wu Li-jin, Zhao Ji-chu, Li Ai-yin, Xing Sheng-xia. Key issues of geothermal resource exploitation and utilization in the depression area of northern Shandong Province [J]. Geology and Exploration, 2016, 52(2):0300-0306