蔡 蕓，田光輝，劉東林

(天津地?zé)峥辈殚_發(fā)設(shè)計(jì)院，天津300250)

天津市位于華北準(zhǔn)地臺(tái)北緣，在其南部廣大的平原區(qū)蘊(yùn)藏著豐富的地?zé)豳Y源，從上至下發(fā)育著五個(gè)良好的熱儲(chǔ)層。由于其得天獨(dú)厚的地?zé)釛l件，地?zé)豳Y源在天津市的到了很好的應(yīng)用。其中，薊縣系霧迷山組為主要的開發(fā)利用熱儲(chǔ)層之一。而且，地?zé)豳Y源的應(yīng)用越來越廣，開發(fā)利用規(guī)模越來越大，給我市地?zé)豳Y源保護(hù)和管理帶來了巨大的壓力。在這種情況下，及時(shí)準(zhǔn)確地掌握地?zé)豳Y源開采動(dòng)態(tài)特征，顯得尤為重要。

1 霧迷山組熱儲(chǔ)特征

1.1 霧迷山組熱儲(chǔ)分布特征

霧迷山組熱儲(chǔ)在天津市北部薊縣山區(qū)及廣大的南部平原地區(qū)均有分布，分布范圍廣，厚度大。在滄縣隆起地區(qū)埋深相對(duì)較淺，頂板埋深在1 000～3 000 m，只在白塘口凹陷內(nèi)白塘口西斷裂與白塘口東斷裂之間埋深較大，頂板埋深超過了3 000 m;在滄縣隆起兩側(cè)坳陷地區(qū)埋深較大，一般超過3 000 m，如武清凹陷內(nèi)，霧迷山組埋深普遍大于4 000 m，不但開發(fā)利用成本較高，經(jīng)濟(jì)性差，而且施工風(fēng)險(xiǎn)大。

1.2 霧迷山組熱儲(chǔ)層特征

霧迷山組巖性以淺灰色含砂礫屑微晶白云巖、硅質(zhì)條帶中晶、微晶白云巖為主，含疊層石微晶白云巖等。已有地?zé)峋衣俄敯迓裆?12～4 041 m，最大揭露厚度1 278.52 m，單位涌水量 1.08～9.07 m3/h·m，井口穩(wěn)定流溫 70℃ ～113℃，孔隙度 1% ～5.8% ，滲透系數(shù):0.49 ～2.81 m/d，導(dǎo)水系數(shù):27～318 m2/d，彈性釋放系數(shù):0.4 ～4.0 ×10－5，裂隙率:2.7% ～5.8% 。

流體化學(xué)類型較復(fù)雜，包括 HCO3·SO4－Na、Cl·HCO3·SO4－Na、Cl·SO4·HCO3－ Na、Cl·SO4－ Na、Cl－ Na型;礦化度從北到南逐漸增大:從北部寶坻的1 000 mg/L左右、至中心城區(qū)的1 500～2 100 mg/L、在天津最南部的唐官屯附近高達(dá)5 686.1 mg/L;pH值在7.5～8.5之間。地?zé)崃黧w普遍具有腐蝕性，地?zé)崃黧w腐蝕性從北向南也逐漸增強(qiáng)。

2 霧迷山組熱儲(chǔ)開發(fā)利用現(xiàn)狀

霧迷山組地?zé)峋饕蟹植加跍婵h隆起之上，滄縣隆起東側(cè)以滄東斷裂為界與黃驊坳陷相鄰，西側(cè)以天津斷裂為界與冀中坳陷相鄰。坳陷內(nèi)不但沉積較厚的古近系，而且普遍發(fā)育較厚的中生界，霧迷山組在坳陷內(nèi)埋深較大，限制了該熱儲(chǔ)層的開發(fā)利用。到目前為止，天津市已有霧迷山組地?zé)峋^了一百七十眼，年開采量近兩千萬方;回灌量近一千萬方。地?zé)豳Y源廣泛應(yīng)用于供暖、養(yǎng)殖、種植、居民生活用水和礦泉水開發(fā)等方面。

3 霧迷山組熱儲(chǔ)層溫度場(chǎng)分布特征

全市霧迷山組地?zé)峋诜€(wěn)定流溫普遍高于75℃，最高溫度位于周良莊地?zé)岙惓^(qū)內(nèi)，達(dá)到113℃。井口流溫高值區(qū)對(duì)應(yīng)高凸起部位，這也驗(yàn)證了基巖面的起伏對(duì)地殼淺部地溫場(chǎng)分布的影響起主導(dǎo)作用的論斷。并且在同一凸起單元內(nèi)越臨近導(dǎo)水、導(dǎo)熱斷裂，流體溫度越高，如位于潘莊凸起的東麗區(qū)由于靠近滄東斷裂，熱流體溫度達(dá)到102℃。在海河斷裂、白塘口西斷裂和滄東斷裂附近或斷裂的交匯處，地?zé)峋€(wěn)定流溫普遍較高，說明這些斷裂具有一定的控?zé)?、?dǎo)熱作用。

4 霧迷山組地?zé)崃黧w溫度動(dòng)態(tài)特征分析

4.1 開采對(duì)地?zé)釡囟葓?chǎng)的影響

地?zé)崃黧w的開采改變了其自然狀態(tài)下封閉的賦存環(huán)境，隨著地?zé)豳Y源的常年開采，熱儲(chǔ)壓力會(huì)發(fā)生逐漸變小，體現(xiàn)為熱儲(chǔ)水位埋深逐漸的加深。而溫度是地?zé)豳Y源的一項(xiàng)重要屬性，在常年開采、賦存環(huán)境改變的狀況下，熱儲(chǔ)溫度是否會(huì)下降一直是人們十分關(guān)注的問題。

本文依據(jù)大量的多年地?zé)豳Y源開發(fā)利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)成果以及物探測(cè)井資料，選取代表性構(gòu)造單元的霧迷山組地?zé)峋嗄赀B續(xù)、完整的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)資料分析熱儲(chǔ)溫度在常年開采條件是否下降。分析結(jié)果顯示地?zé)峋木诜€(wěn)定流溫在開采過程中基本保持穩(wěn)定(圖1)，表明地?zé)峋牧黧w溫度并沒有因長(zhǎng)期開采而出現(xiàn)明顯的變化。井口溫度出現(xiàn)的一些波動(dòng)分析是抽水流量的不同及測(cè)量誤差引起的。

圖1 地?zé)衢_采井多年穩(wěn)定流溫曲線圖

另外，通過DL－40地?zé)峋B續(xù)三年的物探測(cè)井工作成果繪制DL－40地?zé)峋嗄攴€(wěn)態(tài)測(cè)溫曲線圖(圖2)，從圖上可以看出，該地?zé)峋煌疃鹊貙?包括取水層段)溫度在連續(xù)的開采中比較穩(wěn)定，并沒有發(fā)生下降的趨勢(shì)，這也證明了熱儲(chǔ)溫度在連續(xù)多年的開采狀態(tài)下并沒有對(duì)熱儲(chǔ)溫度造成明顯的影響。

4.2 回灌對(duì)溫度場(chǎng)的影響

為了實(shí)現(xiàn)地?zé)豳Y源的可持續(xù)開發(fā)利用，天津市地?zé)豳Y源的開發(fā)采取對(duì)井采灌的開發(fā)模式。目前，天津市地?zé)峄毓嗑堰_(dá)130余眼，年回灌量達(dá)到1 587萬 m3，其中以霧迷山組熱儲(chǔ)回灌為主，年回灌量達(dá)到了近957萬m3。地?zé)崃黧w尾水的回灌在維持熱儲(chǔ)壓力方面具起到了重要作用;但是，回灌流體為供暖尾水，溫度較低，較低溫度的回灌流體回灌到熱儲(chǔ)層以后是否會(huì)引起熱儲(chǔ)溫度的下降、是否會(huì)引起周邊熱儲(chǔ)溫度場(chǎng)的變化，影響周邊地?zé)衢_采井的利用，一直是地?zé)峄毓嘀斜容^關(guān)注的問題?；毓嗑煌陂_采井，不能通過測(cè)量井口流溫來觀測(cè)熱儲(chǔ)溫度的變化情況，只能通過物探測(cè)井工作來獲取回灌井熱儲(chǔ)溫度的變化情況。故選取HX－25B回灌井為研究對(duì)象，通過多年的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)成果以及物探測(cè)井成果初步探究霧迷山組熱儲(chǔ)回灌井在低溫地?zé)崃黧w回灌條件熱儲(chǔ)溫度的變化。

圖2 DL－40地?zé)峋嗄攴€(wěn)態(tài)測(cè)溫曲線圖

HX－25B井構(gòu)造位置位于雙窯凸起之上，接受HX－25地?zé)嵛菜幕毓?，兩眼井為同層地?zé)峋拙嚯x850 m，其中HX－25B井二開套管下至1 454 m，1 454～1 658 m為裸眼段，地層為霧迷山組。HX－25B井從1995年開始連續(xù)回灌，年灌量為20～30萬 m3，該井穩(wěn)態(tài)測(cè)溫工作是在回灌井停灌后的不同時(shí)間段進(jìn)行測(cè)試，通過多年的物探測(cè)井工作成果繪制了HX－25B回灌井多年穩(wěn)態(tài)測(cè)溫曲線圖。

圖3 HX－25B回灌井多年穩(wěn)態(tài)測(cè)溫曲線圖

從圖3及表1可以看出，在連續(xù)多年的回灌狀態(tài)下，HX－25B井熱儲(chǔ)溫度基本穩(wěn)定，沒有發(fā)生較大的變化。另外，從表1中2009年供暖期前后數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，在供暖期集中回灌的情況下3月份熱儲(chǔ)溫度有一定的降低，經(jīng)過7個(gè)月的回復(fù)后，到供暖前10月份，熱儲(chǔ)層溫度又恢復(fù)到了熱儲(chǔ)原始溫度，說明回灌流體灌入到熱儲(chǔ)后，在圍巖作用下，熱儲(chǔ)溫度迅速恢復(fù)。以上分析均表明回灌到目前為止還沒有對(duì)開采井的流體溫度和熱儲(chǔ)溫度造成較大影響。但是，隨著回灌強(qiáng)度和回灌量的不斷加大，長(zhǎng)時(shí)間低溫地?zé)崃黧w的回灌是否對(duì)熱儲(chǔ)溫度場(chǎng)產(chǎn)生大的影響，有待進(jìn)一步研究。

表1 HX－25B井目的熱儲(chǔ)層多年實(shí)測(cè)井溫對(duì)比數(shù)據(jù)表

5 結(jié)語

薊縣系霧迷山組地溫場(chǎng)分布主要受到基巖面起伏的影響，井口穩(wěn)定流溫高值區(qū)對(duì)應(yīng)著構(gòu)造凸起位置。并且在同一凸起單元內(nèi)越臨近導(dǎo)水、導(dǎo)熱斷裂，流體溫度越高。

地?zé)崃黧w的長(zhǎng)期開采并未導(dǎo)致熱儲(chǔ)溫度的下降。地溫地?zé)崃黧w的回灌在短時(shí)間會(huì)導(dǎo)致熱儲(chǔ)溫度的下降，但在高溫圍巖的加熱下熱儲(chǔ)溫度一般在地?zé)嵬２善趦?nèi)就能得到恢復(fù)。另外，在多年持續(xù)的回灌條件下，熱儲(chǔ)溫度沒有發(fā)現(xiàn)下降的跡象，也沒有發(fā)生由于回灌導(dǎo)致開采的地?zé)崃黧w溫度降低的情況。

［1］田光輝，蔡蕓，劉東林，等.2014年天津市地?zé)豳Y源開發(fā)利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)年報(bào)［R］.天津地?zé)峥辈榘l(fā)設(shè)計(jì)院.2014.

［2］李俊峰，靳寶珍，程萬慶，等.天津薊縣系霧迷山組地?zé)崃黧w水化學(xué)特征研究［J］.地質(zhì)調(diào)查與研究.2008，31(2)，339 －345.

［3］陳墨香.華北地?zé)幔跩］.水文地質(zhì)工程地質(zhì).2006(2)，104－107.

［4］張百鳴，林黎，趙蘇明.天津地區(qū)地?zé)嵝纬蓹C(jī)理［J］.水文地質(zhì)工程地質(zhì).2006(2)，104 －107.

［5］王連成，沈健，等.地?zé)崃黧w回灌對(duì)溫度場(chǎng)的影響［R］.天津地?zé)峥辈殚_發(fā)設(shè)計(jì)院.2010.