河南清豐地區(qū)巖溶熱儲(chǔ)地?zé)岬刭|(zhì)特征

王 迪， 國(guó)殿斌， 汪新偉， 毛 翔， 羅 璐

( 1. 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京) 地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083； 2. 中國(guó)石化新星(北京) 新能源研究院有限公司，北京 100083 )

0 引言

為減少對(duì)傳統(tǒng)能源的依賴，世界上許多國(guó)家致力于新能源方面的研究，尤其是對(duì)可再生能源的研究[1-4]。地?zé)嶙鳛橐环N清潔、可再生能源，開(kāi)發(fā)潛力巨大。中國(guó)地?zé)豳Y源種類繁多，分布廣泛，具有明顯的規(guī)律性和地帶性，其中水熱型地?zé)豳Y源量折合標(biāo)準(zhǔn)煤為1.25×104億t，每年可開(kāi)采量折合標(biāo)準(zhǔn)煤為18.65億t，336個(gè)地級(jí)以上城市淺層地?zé)豳Y源每年可開(kāi)采量折合標(biāo)準(zhǔn)煤為7.00億t[5]。

在“十三五”能源發(fā)展規(guī)劃中，中國(guó)首次將地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)利用列入其中。2017年，推出“北方地區(qū)清潔取暖”相關(guān)政策，設(shè)立大氣污染傳輸通道城市(“2+26”城市)，表明傳統(tǒng)的高能耗、高污染的供暖方式將被清潔、低碳的供暖方式替代，地?zé)釋⒊蔀橹饕臒嵩粗籟6]。河南省濮陽(yáng)市為“2+26”城市之一，近幾年進(jìn)行大規(guī)模的地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)。截至2018年底，河南省濮陽(yáng)市清豐地區(qū)共開(kāi)發(fā)地?zé)峋?2口，共計(jì)供暖能力為107.01萬(wàn)m2，熱儲(chǔ)層位主要為奧陶系碳酸鹽巖巖溶熱儲(chǔ)，具有單井產(chǎn)水量高、鹽度低、易回灌等特點(diǎn)，地?zé)釂尉鏊繛?06.00～133.60 m3/h，井口水溫為49～58 ℃。

關(guān)于研究區(qū)奧陶系儲(chǔ)集層的研究主要表現(xiàn)在東濮地區(qū)奧陶系沉積相特征及其演化[7]、奧陶系碳酸鹽巖成巖作用及其對(duì)儲(chǔ)集層的影響[8]、東濮凹陷油氣成藏研究[9]、東濮地區(qū)奧陶系頂部?jī)?chǔ)集層特征及有利控制因素[10]等方面，集中于東濮凹陷油區(qū)范圍的儲(chǔ)層研究，極少開(kāi)展對(duì)內(nèi)黃凸起東斜坡奧陶系巖溶熱儲(chǔ)分布特征、地?zé)崴瘜W(xué)特征和地?zé)豳Y源量精細(xì)評(píng)價(jià)等方面的研究。以研究區(qū)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造、地震資料解釋為基礎(chǔ)，結(jié)合已有的地?zé)峋治鲑Y料，研究河南省濮陽(yáng)市清豐地區(qū)奧陶系巖溶儲(chǔ)集層發(fā)育特征、橫縱向富集規(guī)律、地?zé)崴瘜W(xué)特征和地?zé)豳Y源量，為河南省濮陽(yáng)市清豐地區(qū)的地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)提供理論指導(dǎo)。

1 區(qū)域地質(zhì)特征

1.1 地質(zhì)構(gòu)造

內(nèi)黃凸起位于渤海灣盆地東南部，為一軸面走向北東、傾向南東、傾角為3°～12°的背斜[11]。清豐地區(qū)位于背斜的南東翼，北接臨清坳陷，西鄰湯陰凹陷，東接?xùn)|濮凹陷，南鄰濟(jì)源—開(kāi)封坳陷。內(nèi)黃凸起主要由西界的湯東斷裂、東界的長(zhǎng)垣大斷裂、南界的新商斷裂和北界的磁縣—大名斷裂共同控制[12-13]，其基底為一穹隆狀構(gòu)造，核部位于河南省浚縣以北及內(nèi)黃縣一帶，出露太古代地層；向東南、東為斜坡，出露古生代地層。新生界沉積厚度多在0.5～1.5 km之間，呈西北薄、東南厚的特征(見(jiàn)圖1)。

1.2 地層特征

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)、地震資料和清豐地區(qū)已鉆的22口井資料，研究區(qū)地層由老到新依次發(fā)育寒武系—奧陶系、石炭系—二疊系、三疊系、古近系、新近系和第四系(見(jiàn)圖2)。

圖2 清豐地區(qū)北部NW—SE向地震剖面(剖面位置見(jiàn)圖1)Fig.2 Seismic section in NW—SE direction in the north of Qingfeng Area(section position as shown in fig.1)

新近紀(jì)地層為熱儲(chǔ)的區(qū)域蓋層，巖性主要為棕色泥巖與灰白色砂巖互層，地層厚度為0.3～1.3 km，埋藏深度較淺，地?zé)崴疁囟容^低，不適合作為研究區(qū)有利開(kāi)發(fā)層。石炭紀(jì)—二疊紀(jì)地層厚度為37～220 m，巖性以灰色、白色、棕色礫巖和灰色、紫紅色泥巖為主，與下伏奧陶系呈不整合接觸(見(jiàn)圖3)。

圖3 清豐地區(qū)QF-5井地層柱狀圖Fig.3 Comprehensive stratigraphic column of QF-5 well in Qingfeng Area

2 熱儲(chǔ)特征

2.1 空間展布特征

清豐地區(qū)開(kāi)發(fā)的熱儲(chǔ)層主要是奧陶系臺(tái)地相碳酸鹽巖。根據(jù)研究區(qū)區(qū)域地質(zhì)、鉆井、地震等資料，明確清豐地區(qū)奧陶系巖溶熱儲(chǔ)的空間展布特征。

內(nèi)黃凸起背斜核部位于河南省?？h以北及內(nèi)黃縣一帶，奧陶系遭受剝蝕，頂板埋深約為1.000 km，由西向東逐漸變深，新生代地層直接覆蓋其上。石炭紀(jì)—二疊紀(jì)地層為清豐地區(qū)奧陶系巖溶熱儲(chǔ)的直接蓋層，頂板埋深為1.076～1.280 km(見(jiàn)圖2)。

清豐地區(qū)地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)主要集中于城區(qū)，為明確該區(qū)域熱儲(chǔ)層的空間展布特征，部署4條物探剖面，采用大地電磁測(cè)深法(MT)刻畫(huà)斷裂分布特征，厘清斷裂體系發(fā)育與優(yōu)勢(shì)熱儲(chǔ)運(yùn)移通道的關(guān)系。塔里木盆地順北特深碳酸鹽巖斷溶體油氣藏為斷裂控儲(chǔ)[14-17]，清豐地區(qū)的巖溶熱儲(chǔ)具有與其相同的勘探特征。

Ⅰ號(hào)剖面線(BB′)，測(cè)線方向?yàn)?86°，點(diǎn)距為50 m，剖面總長(zhǎng)度為5.1 km。沿I號(hào)剖面線方向2.4～3.0 km處有很明顯的電性差異，推測(cè)發(fā)育正斷層F5、F6，傾向分別為南西向和北東向，傾角為50°～65°(見(jiàn)圖4(a))。

圖4 清豐地區(qū)MT反演剖面地質(zhì)解釋Fig.4 Geological interpretation map of MT inversion section in Qingfeng Area

Ⅱ號(hào)剖面線(CC′)，測(cè)線方向?yàn)?79°，點(diǎn)距為50 m，剖面總長(zhǎng)度為3.6 km。沿Ⅱ號(hào)剖面線方向0.3～0.4 km處電性層埋深有明顯的錯(cuò)動(dòng)，推測(cè)發(fā)育正斷層F6，傾向?yàn)楸睎|向，傾角為55°～65°(見(jiàn)圖4(b))。

Ⅲ號(hào)剖面線(DD′)，測(cè)線方向?yàn)?8°，點(diǎn)距為50 m，剖面總長(zhǎng)度為3.3 km。該剖面無(wú)高阻特征顯示，與Ⅳ號(hào)剖面線電性特征有很大差異，推測(cè)剖面線受近乎平行的斷裂影響。沿Ⅲ號(hào)剖面線1.0、3.0 km處電性發(fā)生輕微的變化，根據(jù)電阻率曲線變化與Ⅳ號(hào)剖面線有相似形態(tài)，結(jié)合區(qū)域斷裂展布，推測(cè)在剖面線1.0、3.0 km處分別發(fā)育正斷層F4和F3(見(jiàn)圖4(c))。

Ⅳ號(hào)剖面線(EE′)，測(cè)線方向?yàn)?3°，點(diǎn)距為50 m，剖面總長(zhǎng)度為3.5 km。沿Ⅳ號(hào)剖面線方向0.9～1.1、2.6～3.0 km處電性發(fā)生明顯的變化，推斷發(fā)育正斷層F4和F3，傾向?yàn)楸蔽鳌蠔|向，傾角為60°～70°(見(jiàn)圖4(d))。

圖5 清豐地區(qū)奧陶系頂板埋深等值線及斷裂體系分布

Fig.5 Roof depth map of the Ordocician karst reservoir and distribution of fracture system in Qingfeng Area

受燕山運(yùn)動(dòng)影響，渤海灣盆地發(fā)育大規(guī)模北北東向斷裂。結(jié)合鉆井資料和大地電磁剖面的地質(zhì)解釋，繪制清豐地區(qū)奧陶系頂板埋深和斷裂體系分布圖(見(jiàn)圖5)。由圖5可知，清豐地區(qū)主要發(fā)育北北東向斷層F3、F4和北西西向斷層F5、F6，其中F3、F4斷層西側(cè)的奧陶系巖溶熱儲(chǔ)發(fā)育高程比東側(cè)的較淺，F(xiàn)5、F6斷層北側(cè)的奧陶系發(fā)育高程比南側(cè)的深。奧陶系頂板埋深為1.129～1.337 km，鉆孔揭露厚度為297～644 m，儲(chǔ)厚比為12.7%～62.8%，平均有效孔隙度為1.02%～14.88%，滲透率相差較大，為(0.17～16.74)×10-3μm2(見(jiàn)表1)。QF-16地?zé)峋鏊繛?5 m3/h，推測(cè)地?zé)峋車话l(fā)育斷層，且距離F4、F5斷層較遠(yuǎn)，缺少地下熱水運(yùn)移的優(yōu)勢(shì)通道。

表1 清豐地區(qū)地?zé)峋畢?shù)統(tǒng)計(jì)

2.2 縱向分層特征

研究區(qū)奧陶系巖溶儲(chǔ)層自下而上依次為冶里組、亮甲山組、下馬家溝組、上馬家溝組和峰峰組，共經(jīng)歷4個(gè)構(gòu)造旋回，即冶里組—亮甲山組沉積期的海退半旋回、下馬家溝組下段—上馬家溝組下段沉積期的海進(jìn)—海退旋回、上馬家溝組上段—峰峰組下段沉積期的海進(jìn)—海退旋回、峰峰組上段沉積期的海進(jìn)—海退旋回[7]。根據(jù)清豐地區(qū)已鉆井資料，結(jié)合與研究區(qū)同一構(gòu)造單元的河南省南樂(lè)縣文昌苑1井產(chǎn)能測(cè)試分析，明確巖溶熱儲(chǔ)縱向分層特征。

(1)清豐地區(qū)奧陶系巖溶熱儲(chǔ)由下至上依次發(fā)育下馬家溝組、上馬家溝組、峰峰組3段熱水儲(chǔ)集層，厚度為450.00～600.00 m(見(jiàn)圖6)，巖性以淺灰色、灰色灰?guī)r和淺灰色白云巖為主[8]，儲(chǔ)集空間類型分為孔隙型、裂縫型、溶洞型，其中以裂縫型為主要儲(chǔ)集類型[18]。單井產(chǎn)水層為25～43層，平均每口井有32層產(chǎn)水層；單井儲(chǔ)層有效厚度為45.80～342.30 m，平均單井儲(chǔ)層有效厚度為119.00 m。

(2)根據(jù)清豐地區(qū)奧陶系巖溶熱儲(chǔ)連井剖面(見(jiàn)圖6)，峰峰組熱儲(chǔ)厚度分布在80.00～220.00 m之間，平均熱儲(chǔ)厚度為170.00 m，發(fā)育產(chǎn)水層為2～20層，平均有效厚度約為27.35 m。峰峰組下段的自然伽馬曲線高于上段的，整體在10～168 API之間，反映下部巖性主要為高放射性泥巖、泥質(zhì)灰?guī)r，上部巖性為低放射性灰?guī)r；上馬家溝組熱儲(chǔ)厚度分布在140.00～340.00 m之間，平均熱儲(chǔ)厚度為253.75 m，發(fā)育產(chǎn)水層為6～26層，平均有效厚度約為59.49 m，自然伽馬曲線整體呈低值特征，底部自然伽馬值高，為100～125 API，反映發(fā)育泥質(zhì)灰?guī)r，視電阻率曲線整體呈高阻特征，上部的高阻特征顯示灰?guī)r發(fā)育的特征，下部相對(duì)低的視電阻率特征顯示泥質(zhì)灰?guī)r發(fā)育的特征。根據(jù)部分鉆遇下馬家溝組地層的地?zé)峋y(tǒng)計(jì)，下馬家溝組熱儲(chǔ)厚度分布在80.00～120.00 m之間，平均熱儲(chǔ)厚度為107.86 m，發(fā)育產(chǎn)水層為1～13層，平均有效厚度約為20.70 m，自然伽馬曲線整體呈低值特征，曲線幅值變化小，為10～40 API，視電阻率曲線整體呈高阻特征，顯示低放射性灰?guī)r發(fā)育特征[19]。

(3)峰峰組、上馬家溝組和下馬家溝組發(fā)育產(chǎn)水層。根據(jù)文昌苑1井產(chǎn)能測(cè)試分析，不同層位產(chǎn)水能力存在差異。其中，峰峰組為研究區(qū)的主要產(chǎn)水層段，日絕對(duì)產(chǎn)水量為1 448.31 m3，產(chǎn)能占總產(chǎn)能的83.97%；上馬家溝組和下馬家溝組為次要產(chǎn)水層，日絕對(duì)產(chǎn)水量分別為105.49、171.06 m3，產(chǎn)能分別占總產(chǎn)能的6.11%和9.92%。儲(chǔ)層產(chǎn)能貢獻(xiàn)能力由大到小依次為峰峰組>下馬家溝組>上馬家溝組(見(jiàn)圖7和表2，其中圖7的產(chǎn)水量為測(cè)井時(shí)的瞬時(shí)產(chǎn)量)。

圖6 清豐地區(qū)奧陶系巖溶熱儲(chǔ)連井剖面Fig.6 Stratum correlation of the Ordocician karst reservoir in Qingfeng Area

圖7 南樂(lè)地區(qū)文昌苑1井測(cè)井曲線與產(chǎn)能剖面測(cè)試

清豐地區(qū)奧陶系巖溶熱儲(chǔ)發(fā)育三套儲(chǔ)集層，不同的構(gòu)造—沉積旋回造成儲(chǔ)集層在縱向上存在差異，其產(chǎn)能貢獻(xiàn)能力從大到小依次為峰峰組、下馬家溝組和上馬家溝組。中—晚奧陶世區(qū)域性的加里東運(yùn)動(dòng)，使華北地塊整體抬升并發(fā)生海退，造成石炭系—二疊系平行不整合覆蓋在奧陶系峰峰組之上，峰峰組形成的溶蝕孔、縫、洞被充填；后期，巖溶熱儲(chǔ)經(jīng)歷三疊系至下古近統(tǒng)沉積前的印支—燕山運(yùn)動(dòng)期的擠壓—松弛作用，形成一系列斷裂和裂縫，是導(dǎo)致地下熱水富集、運(yùn)移的主要因素和優(yōu)勢(shì)通道。

2.3 地溫場(chǎng)特征

地溫梯度是指地球內(nèi)部恒溫帶以下深度地溫隨深度的變化率，在鉆井內(nèi)，地溫測(cè)量結(jié)果通常用測(cè)溫曲線表示[20]。清豐地區(qū)開(kāi)發(fā)的地?zé)豳Y源主要集中于河南省清豐縣城中部，橫向變化不大；縱向上，由于多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)作用和地層發(fā)育厚度不同，地溫梯度變化明顯。采用鉆孔穩(wěn)態(tài)連續(xù)測(cè)溫方法，研究清豐地區(qū)真實(shí)地溫變化，取年平均溫度(15.9 ℃)和恒溫帶平均深度(20 m)，推算奧陶系巖溶熱儲(chǔ)的地溫梯度。

QF-6井地層溫度—深度關(guān)系(見(jiàn)圖8(a))表明，地層溫度和井深呈明顯的線性關(guān)系，即隨儲(chǔ)層深度的增加，地溫梯度逐漸變大；QF-7井地層溫度—深度關(guān)系(見(jiàn)圖8(b))整體上具有傳導(dǎo)型地?zé)嵯到y(tǒng)特征。根據(jù)兩口地?zé)峋臏y(cè)溫結(jié)果計(jì)算，奧陶系儲(chǔ)層地溫梯度分別為2.48、1.79 ℃/100m，其直接蓋層石炭紀(jì)—二疊紀(jì)地層地溫梯度分別為2.09、2.50 ℃/100m，奧陶系巖溶熱儲(chǔ)有裂縫發(fā)育，導(dǎo)致側(cè)方有溫度較低的地?zé)崴\(yùn)移，產(chǎn)生局部對(duì)流現(xiàn)象。兩口地?zé)峋男陆o(jì)地層地溫梯度分別為0.76、0.87 ℃/100m，推測(cè)熱流在該層位傳遞速度較快。根據(jù)測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)，計(jì)算兩口地?zé)峋牡谒募o(jì)黏土層地溫梯度分別為4.97、6.17 ℃/100m，表明研究區(qū)第四系為主要的區(qū)域熱蓋層，石炭紀(jì)—二疊紀(jì)地層為奧陶系巖溶熱儲(chǔ)的直接蓋層。

表2 南樂(lè)地區(qū)文昌苑1井測(cè)井解釋

圖8 清豐地區(qū)典型地?zé)峋貙訙囟取疃汝P(guān)系Fig.8 Relationship between formation temperature and depth of geothermal wells in Qingfeng Area

清豐地區(qū)為典型的(C-P/O)型儲(chǔ)蓋組合，主要是由于加里東運(yùn)動(dòng)造成中—上奧陶統(tǒng)與上石炭統(tǒng)之間的沉積間斷；加里東運(yùn)動(dòng)早期，從崮山沉積期到紅花園沉積末期，整個(gè)海水退出華北地臺(tái)，沉積的巖性主要以膏質(zhì)白云巖、白云巖、灰質(zhì)白云巖和燧石白云巖為主。晚奧陶世地層發(fā)生巖溶作用，峰峰組暴露于大氣環(huán)境并發(fā)生巖溶作用，之后海平面上升，巖溶縫隙、縫洞被充填，該地區(qū)的有利熱儲(chǔ)主要沿?cái)嗔颜共肌?/p>

3 地?zé)崴瘜W(xué)特征

從清豐地區(qū)已完鉆的22口地?zé)峋羞x取6口生產(chǎn)井，測(cè)試的地?zé)崴畞?lái)自于井深1.6～1.9 km的地?zé)峋?，每口井的取水段位于距井?03.90～644.00 m處，濾水管進(jìn)入取水層，上部加套管和止水器。這種井深結(jié)構(gòu)保證地?zé)崴皇苌蠈永渌绊?，從井口采集的地?zé)崴畼悠坊究梢源韸W陶系儲(chǔ)層的地?zé)崴?。直接在井口密封灌裝氫氧穩(wěn)定同位素的樣品，在美國(guó)Beta Analytic實(shí)驗(yàn)室，利用gas-bench IRMS同位素質(zhì)譜儀進(jìn)行測(cè)試，δD和δ18O的分析精度分別為±2.0‰和±0.3‰。

3.1 氫氧同位素特征

地下水主要來(lái)源于大氣降水和各種地表水的滲入補(bǔ)給，氫氧穩(wěn)定同位素方法在確定地下水成因類型和地下熱水的來(lái)源等方面具有重要意義[21]。清豐地區(qū)共測(cè)試3個(gè)樣品的氫氧同位素，奧陶系巖溶熱儲(chǔ)層地?zé)崃黧w的氫氧同位素組成數(shù)據(jù)基本落在大氣降水線附近(見(jiàn)圖9(a)、表3))，在當(dāng)?shù)赜晁€左下方，表明地?zé)崴膩?lái)源比較單一，早期在隆起區(qū)接受大氣降水補(bǔ)給，入滲補(bǔ)給地下水，經(jīng)過(guò)深部的循環(huán)加熱，以深大斷裂為運(yùn)移通道并進(jìn)入淺部地層。

圖9 清豐地區(qū)熱流體δD-δ18O關(guān)系和Piper三角圖解Fig.9 Piper diagram and relationship between δD and δ18O of thermal fluid in Qingfeng Area

表3 研究區(qū)地下水水化學(xué)和同位素測(cè)試結(jié)果

注：T為采樣時(shí)測(cè)量溫度。

3.2 水化學(xué)特征

清豐地區(qū)地?zé)崴偟V化度(TDS)為2 540～3 360 mg/L，屬于咸水。陽(yáng)離子以Na+、Ca2+、Mg2+、K+為主，且礦化度Ca2+>Na+>Mg2+>K+；陰離子以Cl-、SO2-4、HCO-3為主，且礦化度SO2-4>Cl->HCO-3。pH為6.76～7.69，屬于弱堿性(見(jiàn)表3)。Piper三角圖表明，清豐地區(qū)地?zé)崴年?yáng)離子以Ca2+和Na+為主，陰離子以SO2-4為主，Cl-次之，屬于SO4·Cl-Ca·Na型水(見(jiàn)圖9(b))，具有典型的巖溶型熱礦水特征。

龍古1井位于東濮凹陷和魯西南隆起區(qū)過(guò)渡帶，奧陶系熱儲(chǔ)層中水化學(xué)類型為SO4·Cl-Ca·Na型，總礦化度為4 039 mg/L。雅典城1號(hào)井位于山東省菏澤市鄄城縣，開(kāi)發(fā)熱儲(chǔ)層位為奧陶系巖溶熱儲(chǔ)，水化學(xué)類型為SO4·Cl-Ca型，總礦化度為3 819 mg/L。清豐地區(qū)地?zé)崴赡艽嬖隰斘髀∑饏^(qū)大氣降水的補(bǔ)給，大氣降水滲入地下后，沿蘭聊斷裂向西運(yùn)移，經(jīng)深部循環(huán)加熱混合，通過(guò)斷裂和巖溶不整合面向上運(yùn)移。

4 地?zé)崽锍梢蚰Ｊ郊百Y源量

4.1 成因模式

根據(jù)研究區(qū)區(qū)域構(gòu)造、巖溶熱儲(chǔ)儲(chǔ)集層發(fā)育特征、地?zé)崴愋秃脱a(bǔ)給來(lái)源，初步建立清豐地區(qū)地?zé)崽锍梢蚰Ｊ剑唤Y(jié)合過(guò)內(nèi)黃凸起北部典型地震剖面，繪制清豐地區(qū)地?zé)崽锍梢蚰Ｊ綀D(見(jiàn)圖10)。

圖10 清豐地區(qū)地?zé)崽锍梢蚰Ｊ?剖面位置見(jiàn)圖1)Fig.10 Genetic model of geothermal field in Qingfeng Area(section position as shown in fig.1)

內(nèi)黃凸起大地?zé)崃鳛?4.19 mW/m2[22]，與渤海灣盆地平均大地?zé)崃?63.6 mW/m2)[23]相差較小，表明清豐地區(qū)地?zé)崽锸且粋€(gè)在正常大地?zé)崃鞅尘跋隆⒁蕴猩缴矫}和魯西隆起區(qū)的大氣降水為補(bǔ)給水源[24]，沿深大斷裂和巖溶不整合面下滲，經(jīng)過(guò)基底凹凸帶長(zhǎng)距離運(yùn)移，在內(nèi)黃凸起奧陶系碳酸鹽巖儲(chǔ)集層中富集，為典型的中低溫傳導(dǎo)型地?zé)嵯到y(tǒng)。

(1)與渤海灣盆地其余的二級(jí)構(gòu)造單元相比，內(nèi)黃凸起區(qū)域離補(bǔ)給源更近，距太行山灰?guī)r裸露區(qū)直線距離為70～130 km，距魯西南隆起區(qū)直線距離為110～190 km。

(2)清豐地區(qū)發(fā)育大量NE向和NW向斷裂，斷裂對(duì)巖溶熱儲(chǔ)層產(chǎn)水量具有重要影響。

(3)清豐地區(qū)碳酸鹽巖巖溶熱儲(chǔ)埋藏深度淺，頂板埋深為1.2～1.3 km，水溫較高，井口水溫為50～58 ℃，出水量較大，單井出水量為106.00～160.35 m3/h。上覆的石炭紀(jì)—二疊紀(jì)地層和新生代地層提供良好的保溫隔熱作用，奧陶系層狀熱儲(chǔ)在內(nèi)黃凸起東斜坡帶上呈面狀展布。

4.2 資源量

清豐地區(qū)地?zé)崽餅槌练e盆地傳導(dǎo)型地?zé)崽?。根?jù)研究區(qū)鉆井資料揭示的熱儲(chǔ)層厚度、孔隙度、溫度等數(shù)據(jù)，以清豐縣行政規(guī)劃面積833.5 km2為評(píng)價(jià)區(qū)面積，采用熱儲(chǔ)體積法估算清豐地區(qū)奧陶系巖溶熱儲(chǔ)地?zé)豳Y源量。根據(jù)測(cè)井解釋數(shù)據(jù)確定熱儲(chǔ)層物理參數(shù)，其中巖溶熱儲(chǔ)平均有效厚度為118.69 m，平均溫度為54.25 ℃，平均孔隙度為7.15%，當(dāng)?shù)啬昶骄鶜鉁貫?5.9 ℃，地?zé)崴芏葹? 000 kg/m3，巖石密度為2 700 kg/m3，水比熱容為4 180 J/(kg·℃)，灰?guī)r巖石比熱容為920 J/(kg·℃)。

根據(jù)DZ 40—1985《地?zé)豳Y源評(píng)價(jià)方法》，計(jì)算清豐地區(qū)奧陶系巖溶熱儲(chǔ)地?zé)豳Y源量[25]，巖溶熱儲(chǔ)回收率為15%。清豐地區(qū)奧陶系巖溶熱儲(chǔ)地?zé)豳Y源總量為9.90×108GJ，折合標(biāo)準(zhǔn)煤為3.38×107t，其中可采地?zé)豳Y源量為1.49×108GJ，折合標(biāo)準(zhǔn)煤為5.08×106t。按照開(kāi)發(fā)利用年限100年計(jì)算，年可采地?zé)豳Y源量折合標(biāo)準(zhǔn)煤為5.08×104t；按照每個(gè)采暖季每平方米消耗的熱量相當(dāng)于2.83×10-4t標(biāo)準(zhǔn)煤計(jì)算，可滿足180萬(wàn)m2的供暖面積，具有良好的市場(chǎng)開(kāi)發(fā)價(jià)值。

5 結(jié)論

(1)河南清豐地區(qū)位于內(nèi)黃凸起南東翼，奧陶系頂板埋深為1.2～1.3 km，井口水溫為50～58 ℃，單井出水量為106.00～160.35 m3/h，石炭紀(jì)—二疊紀(jì)地層為奧陶系巖溶熱儲(chǔ)的蓋層，奧陶系層狀熱儲(chǔ)呈面狀展布。

(2)清豐地區(qū)儲(chǔ)層產(chǎn)能貢獻(xiàn)能力由大到小依次為峰峰組、下馬家溝組、上馬家溝組；斷裂是地?zé)崴\(yùn)移的優(yōu)勢(shì)通道。地?zé)崴|(zhì)類型為SO4·Cl-Ca·Na型；地?zé)崽锍梢蚰Ｊ绞且蕴猩缴矫}和魯西南隆起區(qū)的大氣降水為補(bǔ)給水源，沿深大斷裂和巖溶不整合面下滲，由西向東經(jīng)過(guò)基底凹凸帶長(zhǎng)距離運(yùn)移，在內(nèi)黃凸起奧陶系碳酸鹽巖儲(chǔ)集層中富集，為典型的中低溫傳導(dǎo)型地?zé)嵯到y(tǒng)。

(3)清豐地區(qū)奧陶系巖溶熱儲(chǔ)地?zé)豳Y源總量為9.90×108GJ，折合標(biāo)準(zhǔn)煤為3.38×107t，年可開(kāi)采地?zé)豳Y源量可滿足180萬(wàn)m2的供暖面積，具有良好的市場(chǎng)開(kāi)發(fā)價(jià)值。