蘇北盆地地熱資源靶區(qū)優(yōu)選

王 迪

(中石化 新星(北京)新能源研究院有限公司，北京 100083)

地熱資源是一種綠色低碳、可循環(huán)利用的清潔能源，具有儲量大、分布廣、清潔環(huán)保的優(yōu)點，近些年，我國在中低溫地熱資源開發(fā)利用上有加速發(fā)展趨勢。目前，在河北、河南地區(qū)已形成我國最大的地熱供暖城市群。過去，受到經(jīng)濟條件的限制，國家僅在黃河以北地區(qū)規(guī)定必須有采暖設(shè)施。江蘇省處于南北交界處，冬季沒有取暖設(shè)施，隨著物質(zhì)生活水平的提高，人們對建筑采暖有了迫切的需求。因此，本文調(diào)研蘇北盆地地熱資源情況，以地溫場特征、熱儲類型和熱儲分布特征為基礎(chǔ)，結(jié)合市場情況，優(yōu)選出蘇北盆地有利靶區(qū)，為江蘇省地熱資源開發(fā)提供基礎(chǔ)性勘探資料。

1 地熱地質(zhì)特征

1.1 區(qū)域構(gòu)造特征

江蘇省地熱資源主要集中在蘇北盆地。其位于揚子準地臺蘇北坳陷區(qū)，北抵宿遷、響水相鄰，西傍安徽省，東臨黃海，南至鎮(zhèn)江、南通兩市。研究區(qū)內(nèi)地理位置優(yōu)越，交通發(fā)達。行政區(qū)劃有揚州市、泰州市、南通市、鹽城市和淮安市。

蘇北盆地屬蘇北-南黃海盆地陸上部分，為中-新生代形成的典型陸相箕狀斷陷型盆地。該構(gòu)造單元西側(cè)為魯蘇隆起，南至蘇南隆起，東部與南黃海盆地南相連，總面積為3.32×104km2(圖1)。盆地被建湖隆起分隔，以南稱東臺凹陷，以北稱鹽阜凹陷，由高郵、金湖、溱潼、海安、鹽城等11個小型箕狀凹陷組成，凹陷間分布著13個凸起、低凸起[1-2]。

圖1 構(gòu)造單元劃分圖

1.2 地層

蘇北盆地地層主要發(fā)育寒武系、奧陶系、志留系、泥盆系、石炭系、二疊系、三疊系、侏羅系、白堊系和新生界地層。熱儲層主要為新近系鹽城組、古近系三垛組、古近系戴南組和寒武系地層。

1.3 斷裂

蘇北盆地發(fā)育復(fù)雜的斷裂構(gòu)造格局,主要分為：

1.3.1 北東向斷裂系統(tǒng)

總體向東發(fā)散，向西南歸為一束，呈右階組合形式，顯示右旋的應(yīng)力場特征。主要控凹斷裂為基地斷裂發(fā)育，長期發(fā)育，同時在盆地發(fā)育期還發(fā)育大量次級斷層，控制局部構(gòu)造的發(fā)育[3]。

1.3.1.1 基底卷入型主干斷層

主干斷層的延伸范圍較長，垂直位移大，切割泰州組、阜寧組、戴南組和三垛組等沉積蓋層，斷層造成的垂直落差至少1000m，為凹陷的邊界斷層和內(nèi)部次凹的邊界斷層。

1.3.1.2 基底卷入型次級斷層

次級斷層延伸短，斷層落差不超過1000m，向上切割泰州組、阜寧組沉積蓋層。單條斷層的斷矩小，分布密度大。

1.3.1.3 蓋層滑脫型斷層

該類斷層切割盆地沉積蓋層，向下切割泰州組、阜寧組，主要活動期是戴南組、三垛組時期。

1.3.2 近東西向斷裂系統(tǒng)

近東西斷裂在蘇北盆地全區(qū)均有發(fā)育，屬于滑脫型斷裂，控制局部構(gòu)造發(fā)育。

2 地溫場特征

蘇北盆地深度1000m、1500m和2000m的地溫分別在40～50℃、50～70℃和60～90℃之間，2500m、3000m和3500m的溫度，分別為70～100℃、90～120℃和110～135℃，隨深度加大地溫依次升高。建湖、蘇南、魯蘇隆起以及柘垛低凸起為相對高溫區(qū)，而金湖、高郵、溱潼等凹陷的深凹部位為相對低溫區(qū)。

三垛組地層溫度主要在40℃～80℃之間，凹陷深凹帶可以達到80 ℃以上。戴南組地層溫度主要在40℃～100℃之間，凹陷深凹帶可以達到100℃以上。

蘇北盆地平均地溫梯度為28～32℃/km。同一凹陷內(nèi)部的地溫梯度為從深凹帶向斜坡帶遞增，高郵凹陷和海安凹陷深凹帶地溫梯度為28℃/km，金湖凹陷深凹帶僅為22℃/km。

蘇北盆地熱流值為西高東低，與盆地基底埋深西淺東深相對應(yīng)，如洪澤、金湖凹陷在60～80mW/m2之間，高郵、海安凹陷為60～70mW/m2。在凹陷內(nèi)深凹帶的熱流值小于斜坡帶和低凸起，控凹斷層附近熱流存在異常，如位于真武和漢留斷裂帶附近的周20井熱流值為81 mW/m2。

3 熱儲類型與分布特征

蘇北盆地內(nèi)主要發(fā)育孔隙型熱儲[4]，已開發(fā)的熱儲層主要為新近系鹽城組和古近系三垛組，井口溫度在40～60℃，推測古近系戴南組亦有可能成為有利熱儲。其中，鹽城組熱儲底板埋深在200～1800m，厚度400～1000m，孔隙度高、儲水性好，鹽城組的地熱井井口水溫26～55℃，導(dǎo)水系數(shù)在1.4～159.6m3/d，儲厚比平均為15%～35%。三垛組熱儲頂板埋深80～1560m，厚度0～1356m，地熱井出口水溫40～73℃，導(dǎo)水系數(shù)22～75m3/d。本區(qū)地熱井揭露三垛組厚度在200～300m，儲厚比22%～33%。戴南組熱儲溫度較三垛組高，一般分布25～100℃，厚度0～1051m。寒武系的碳酸鹽巖熱儲主要分布在隆起區(qū)，熱儲溫度分布40～90℃(圖2)[5]。

圖2 鹽城組、三垛組、戴南組、碳酸鹽熱儲分布圖

4 地熱水化學(xué)性質(zhì)

三垛組熱儲層地熱水中的Cl-在7157～15208mg/L之間，總礦化度在16306～28254mg/L之間，水型有Na2SO4、NaHCO3和MgCl2型，屬于高鹽水相地熱水。戴南組熱儲層地熱水中的Cl-在5382～15034mg/L之間，總礦化度在8574～28857mg/L之間，水型為NaHCO3、Na2SO4型，總的特征屬于中、高鹽水相地熱水。

5 有利區(qū)帶與靶區(qū)優(yōu)選

5.1 有利區(qū)帶

根據(jù)蘇北盆地及周邊地熱成藏特征分析，認為在高郵、金湖凹陷的深凹帶存在構(gòu)造沉陷區(qū)熱傳導(dǎo)型地熱，熱儲層為三垛組和戴南組砂巖，分布范圍廣泛，可以達到1000km2以上，但是深凹帶分布范圍和油區(qū)重合，人口密度比較小，地熱利用需求不大。

另一種是在建湖隆起、蘇南隆起區(qū)以及鹽城市區(qū)的孔隙裂隙水，此類地熱以碳酸鹽巖為主，具有埋藏淺、溫度高、易開發(fā)優(yōu)點，據(jù)調(diào)查有利區(qū)內(nèi)人口密度較大，城市規(guī)模較大，市場前景好。根據(jù)地熱分布和城市分布優(yōu)選三個區(qū)帶，一是盱眙-洪澤-淮安一帶，二是揚州-江都-泰州一帶，三是鹽城市區(qū)。

5.2 靶區(qū)優(yōu)選

根據(jù)地溫場特征、熱儲類型和分布特征，結(jié)合市場情況，蘇北盆地地熱優(yōu)選靶區(qū)兩個(圖3、表3)。

圖3 地熱優(yōu)選靶區(qū)圖

一是鹽城地熱田：該地熱田地熱水主要富集在市區(qū)東南郊。地熱水異常區(qū)域呈紡錘狀展布，面積7.5km2。主要熱儲層為鹽城組，1985年在紡織分廠鑿成一口地熱井，深度為630m，井口溫度48℃，地熱水流量400t/d[6]。

二是洪澤縣老子山地熱田：老子山地熱田位于洪澤湖南岸、老子山東北淮河口，屬中低溫對流型地熱系統(tǒng)。熱儲層主要是隱伏分布的震旦系灰質(zhì)白云巖、角礫巖富水性明顯受斷裂構(gòu)造控制，系深循環(huán)成因的地下熱水資源，鉆探揭露的厚度大于 80.24 m，未揭穿。地熱田在正常的大地熱流背景下，在盱眙縣南部至張八嶺一帶的丘陵區(qū)接受大氣降水補給，大氣降水巖斷裂入滲，后沿盱眙構(gòu)造帶多條NNE向斷裂向北運移，循環(huán)深度為2350～4200m，熱儲溫度約為73～120℃，循環(huán)周期約為7800a。熱水在老子山地區(qū)NNE向斷裂與NW向斷裂交匯處沿巖溶、裂隙等導(dǎo)水通道上涌，形成地熱田[7]。

表3 蘇北盆地地熱勘探靶區(qū)熱儲相關(guān)數(shù)據(jù)預(yù)測表