基于東梁區(qū)地?zé)豳Y源儲量計(jì)算及可靠性探析

崔玉乙

(瓦房店市水庫移民后期扶持工作辦公室，遼寧 瓦房店 116300)

基于東梁區(qū)地?zé)豳Y源儲量計(jì)算及可靠性探析

崔玉乙

(瓦房店市水庫移民后期扶持工作辦公室，遼寧 瓦房店 116300)

文章對東梁區(qū)地?zé)豳Y源儲量進(jìn)行了計(jì)算,并對地?zé)崴康目煽啃赃M(jìn)行了分析,由于本區(qū)域地?zé)豳Y源儲量為深部承壓水，其供給速度變慢，取水期間地下水水位降深并不是由河流水文突變造成的，不改變區(qū)域的水分布，對上游河流來水量基本沒有影響。取水不會導(dǎo)致下游河道水量的減少，河流對淺層地下水的影響較小。對下游水資源的影響較小，對生態(tài)環(huán)境和水的攝入量的影響較小。

地?zé)崴?；儲量；?jì)算參數(shù)；可靠性

1 深層地?zé)崴闆r及分布特征

東梁天水谷地?zé)豳Y源位于遼寧阜新東梁區(qū)西北，面積為54.59km2，其地區(qū)水化學(xué)類型為HCO3-+Na+型水(重碳酸鹽水)，含水層位于地下1455-1800m，有4個含水層段[1]，日產(chǎn)水量1000-2400m3。熱儲中心區(qū)地?zé)崴疁囟?1℃。該區(qū)地?zé)崃黧w主要是深層原生地下熱水，是通過深部導(dǎo)熱導(dǎo)水通道循環(huán)加熱而形成的地下熱水，主要分布于大的斷裂帶及所伴生的裂隙帶中[1]。本地區(qū)地?zé)崴o水位埋深14m左右，動水位埋深小于180m，所以具備一定的開發(fā)潛力。

2 地?zé)豳Y源儲量計(jì)算

在阜新市東梁地區(qū)地?zé)豳Y源儲量隨著地層埋藏深度與地?zé)崮艿脑黾悠錅囟忍荻纫搽S之增加，以地?zé)?號地下熱水井為例，井深小于2000m。

2.1 儲存的熱量

地?zé)豳Y源儲量計(jì)算公式如下：

Q=Qw+QrQr=AdρrCr(tr-t0) (1-φ)QL=Q1+Q2Q1=AdφQ2=AHSQw=QLCwρw(tr-t0)

(1)

式中：Q為熱儲中的儲存熱量，J；Qr為巖石中的儲存熱量，J；QL為熱儲中的儲存水量，m3；Q1為熱儲孔隙中的熱水靜儲量，m3；Q2為水位達(dá)到極限深度時熱儲所釋放水量，m3；Qw為水中的儲存熱量，J；A為計(jì)算區(qū)域面積，m2；d為熱儲的厚度，m；ρr為巖石的密度，kg/m3；Cr為熱儲巖石的比熱，J/m3·℃；φ為巖石孔隙度，tr為熱儲的溫度，℃；t0為當(dāng)?shù)啬昶骄鶜鉁兀?；ρw為地?zé)崴芏龋琸g/m3；S為彈性釋水系數(shù)，H為計(jì)算起始點(diǎn)以上高度，m；Cw為水的比熱，J/m3·℃。

2.2 計(jì)算參數(shù)的確定

1)熱儲面積、厚度及熱儲層溫度的確定。

根據(jù)鉆孔資料研究，本區(qū)熱儲層平均厚度為22.0m，熱儲溫度取水井口的平均溫度65.8℃；年平均氣溫7.2℃[1]。計(jì)算起始點(diǎn)以上高度取地?zé)?#、地?zé)?#井含水層頂面到靜水位高度的平均值1486.55m。

2)熱儲的孔隙度和彈性釋水系數(shù)。

結(jié)合遼寧省阜新市東梁區(qū)地?zé)豳Y源詳查報(bào)告，砂巖孔隙度選15%，彈性釋水系數(shù)選用0.005[1]。

3)比熱和密度。

根據(jù)《地?zé)豳Y源地質(zhì)勘查規(guī)范》確定，巖石的密度取2600 kg/m3；水的密度取1000 kg/m3；巖石的比熱取0.878 kJ/m3·℃；水的比熱容取4.18kJ/m3·℃。

2.3 計(jì)算結(jié)果

Q1=Aφd=54.59×106×0.15×21.93=1.80×108m3

Q2=ASH=54.59×106×0.005×1486.55=4.06×108m3

QL=Q1+Q2=5.86×108m3

Qw=QLρwCw(tr-t0) =5.86×108×4180×1000×(65.75-7.2)=1.434×1017J

Qr=AdρrCr(1-φ)(tr-t0) =54.59×106×21.93×2600×878×0.85×58.55=1.36×1017J

Q=Qr+Qw=2.794×1017J

經(jīng)計(jì)算，地?zé)豳Y源總量為2.80×1017J，相當(dāng)于9.53×106t標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒的熱量值[2]。

3 熱水儲存量

熱水儲存量計(jì)算公式如下：

Q總=Q彈+Q容Q彈=A×S*×HQ容=A×S×Hm

(2)

式中：Q總為熱水中儲存量，m3；Q彈為彈性儲存量，m3；Q容為容積儲存量，m3；A為熱儲層面積，m2；S*為彈性釋水系數(shù)，取0.005；S為重力給水度，取26%；H為水頭高度，m；Hm為巖組厚度，m。

表1 計(jì)算參數(shù)確定一覽表

計(jì)算結(jié)果如下：

Q容=A×S×Hm=54.59×106×0.15×21.93=1.80×108m3

Q彈=A×S*×H=54.59×106×0.005×1486.55=4.06×108m3

Q總=Q彈+Q容=5.86×108m3

經(jīng)計(jì)算可知，地?zé)崴Y源總量為5.86×108m3。

4 論證地?zé)峋_采資源量的確定

東梁地區(qū)地?zé)?#、3#井開采深度選取地?zé)崽飪?nèi)代表性監(jiān)測井保持年壓力下降值不大于0.02MPa，100a地下水頭下降200m[3]。

Q彈=A×S*×H

(3)

式中：Q彈為單井100a可開采彈性儲存量，m3；S*為彈性釋水系數(shù)取0.005；H為100a地下水頭下降高度，m;A為熱儲層面積，m2。

通過計(jì)算計(jì)算可知100a可開采彈性儲存量為5.459×107m3，日開采地?zé)崴Y源量允許為1495.62 m3。采出熱量計(jì)算依據(jù)遼寧省阜新市東梁區(qū)地?zé)豳Y源詳查報(bào)告及日允許開采地?zé)崴Y源量，計(jì)算用水開采100a的采出熱量[3]。

Qw= 36500Q采Cw(tr-t0)

(4)

式中：Qw為熱水井開采100a采出的熱量，J；Q采為熱水井日允許開采量，m3；tr為熱儲溫度，取地?zé)?號井的井口平均溫度65.75℃；t0為當(dāng)?shù)啬昶骄鶜鉁?，取年平均氣?.2℃；Cw為水的比熱容，取4.18kJ/m3·℃。經(jīng)計(jì)算可知用水開采100a的采出熱量為1.34×1013J。

5 地?zé)崛∷煽啃苑治?/h2>

5.1 熱儲量分析

根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果可知，論證區(qū)的熱儲面積為54.59 km2，地?zé)豳Y源總量為[1]2.794×1017J。最大出水量和用水開采100a的采出熱量[3]為1.34×1013J。所采熱量占論證區(qū)熱儲量的不足0.1%[4]。論證區(qū)的地?zé)醿α客耆梢詽M足項(xiàng)目的供熱要求。

5.2 地?zé)崴糠治?/p>

分析計(jì)算可知，地?zé)崴Y源總量為5.86×108m3，其中彈性儲存量為4.06×108m3[4]。單井開采條件下100a降深200m可開采彈性儲存量[5]為5.459×107m3，日允許開采量為1495.62 m3，占論證區(qū)彈性可采儲量的13.4%[5]，所以，彈性儲量可以滿足取水量要求。

6 結(jié) 語

經(jīng)過計(jì)算地?zé)豳Y源，確定工藝合理，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，各項(xiàng)指標(biāo)均合格的完井[5]。地下熱水通過抽水試驗(yàn)和水質(zhì)分析，水位穩(wěn)定，輸出水量和水溫等都是穩(wěn)定的，符合用水的要求，能保證正常使用。

[1]李娜偉,楊玉光.阜新市東梁地區(qū)地?zé)釡厝衫昧吭u價[J].地下水，2014(02)：34-35.

[2]許丕偉.阜新盆地東梁區(qū)地?zé)豳Y源地質(zhì)條件分析[J].今日科苑，2010(04)：162.

[3]王金龍,許丕偉.阜新盆地阜新市區(qū)地?zé)豳Y源地質(zhì)條件簡析[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2011(20)：38.

[4]王朝輝,吳昊.阜新地區(qū)地?zé)豳Y源和影響因素研究[J].遼寧工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2013(02)：124-126.

[5]李瑩瑩,史峻寧.阜新市地?zé)豳Y源前景分析[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2012(21)：221.

1007-7596(2017)08-0131-02

2017-07-20

崔玉乙(1983-)，男，遼寧瓦房店人，工程師，從事水庫移民后期扶持工作，

P314

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