梧桐莊深部地熱資源成熱機理研究
發(fā)布時間：2021-08-20 03:34
一直以來,國內外專家學者對梧桐莊礦區(qū)深部地熱異常的成因存在爭議。本文在總結前人觀點及成果的基礎上,選用大地熱流值及地溫增溫率兩個判定指標。通過礦區(qū)范圍內34眼鉆孔測溫數(shù)據(jù)、ZK-1地熱探測孔測溫數(shù)據(jù)及巖心樣品熱導率測試結果,結合鉆井測溫曲線形態(tài),確定了礦區(qū)地下水活動狀態(tài)、礦區(qū)內熱異常與構造的關系。在此基礎上,利用分段法求取梧桐莊礦區(qū)的大地熱流值,計算時以對應井段巖心樣品的加權平均厚度和穩(wěn)態(tài)測溫數(shù)據(jù)為基礎,利用回歸方程分段分層求取分段熱流值,并以各段加權平均值作為鉆孔大地熱流值。礦區(qū)熱流值計算結果為54.08 mW·m,而各段熱流值數(shù)據(jù)符合回歸規(guī)律,證明梧桐莊深部地熱資源屬傳導-對流型成熱機理,并在局部層位受構造、地下水控制。
【文章來源】：中國資源綜合利用. 2020,38(11)
【文章頁數(shù)】：5 頁
【部分圖文】：
梧桐莊礦區(qū)測溫鉆孔地質簡圖
根據(jù)鉆井測溫曲線,可以判斷礦區(qū)內測溫井段熱傳導屬性或地下水活動狀態(tài)。熱傳導條件下,排除礦區(qū)地表飽氣帶(即地下水位以上)后,測溫曲線表現(xiàn)為全井段線性及分段線性[4],梧桐莊礦區(qū)內2206孔及1501孔即為全井段線性,證明在鉆孔揭露地層中地下熱流為穩(wěn)定的熱傳導,地熱增溫率穩(wěn)定。相比之下,ZK-1孔則體現(xiàn)出分段線性,詳情如圖3所示。測溫曲線在低滲透性封堵蓋層及低滲透性隔水層呈分段線性,曲線斜率(地溫增溫率為3.0～3.1 ℃/100 m),當?shù)竭_高滲透對流層(即礦區(qū)奧灰段強含水層,單位涌水量可達10 L/(s·m))時,測溫曲線偏離線性,呈下凹形態(tài),(地溫增溫率為-0.5～0.7 ℃/100 m),通過奧灰段高滲透對流層后測井曲線隨即恢復分段線性,由圖3中ZK-1孔測溫曲線可知,地溫增溫率分段性明顯,且底部段與頂部段的地溫梯度相似(上3.0;下3.1),中間段為低地溫梯度的奧灰段(0.7 ℃/100 m)。通過對ZK-1孔巖芯進行觀察和測試,結果發(fā)現(xiàn),下段巖性為寒武系白云巖,熱導率為4.625 W/(m·K),中段巖性為奧陶系灰?guī)r,熱導率為4.645 W/(m·K),上段巖性為石炭系砂巖,熱導率為5.133 W/(m·K)[5],三者熱導率相差較小,但由于中段奧陶系含水層為區(qū)域性強含水層,巖溶發(fā)育且?guī)r層滲透性極好,因此ZK-1孔地溫曲線分段性不是測溫段內巖石熱導率差異所致,而是地下水活動所致。而梧桐莊礦區(qū)異常點多出現(xiàn)在奧灰淺部及石炭系下部,其原因為中段奧陶系為承壓含水層,頂、底壓力較大,地層中斷裂導通引起了層內地熱流體向上流動,將深部地熱傳導至上部滲透性較差的巖層,從而加熱奧灰系強含水層上覆地層,形成地熱異常。由此可初步判斷,礦區(qū)深部導熱模式為熱傳導-對流模式。
表2 梧桐莊礦區(qū)鉆孔測溫數(shù)據(jù) 序號 孔號 終孔溫度(℃) 全孔地溫梯度(℃/100 m) 1 補1 26.90 1.37 2 補2 34.50 1.66 3 補3 37.70 2.14 4 補5 31.00 1.47 5 補6 38.50 2.11 6 補7 32.20 1.71 7 補8 30.90 1.72 8 補9 36.90 2.06 9 補10 31.50 1.59 10 1305 37.00 2.80 11 1501 43.00 4.11 12 1707 41.00 2.79 13 1007 40.00 2.81 14 802 33.00 2.09 15 703 36.00 2.56 16 5-74 28.00 1.48 17 1102 32.00 1.73 18 1303 36.00 2.73 19 1702 36.00 3.09 20 22-34 24.50 2.51 21 O2觀測孔 31.60 1.96 22 回灌1孔 38.90 1.92 23 西風井檢孔 24.20 1.89 24 補12 41.60 2.29 25 補13 44.70 2.12 26 3號回灌孔 36.43 1.76 27 201工作面注3-1孔 37.80 2.34 28 201工作面注4孔 42.25 2.85 29 注2-2孔 37.90 2.59 30 201工作面注1孔 38.70 2.45 31 2號回灌孔 39.40 2.00 32 2-2孔 39.10 2.34 33 注4孔 40.80 2.31 34 注7孔 43.30 2.34通過計算可知,梧桐礦區(qū)內,煤系以上層段地溫增溫率為1.51～3.48 ℃/100 m;煤系地層段地溫增溫率為1.00～4.07 ℃/100 m;奧陶系灰?guī)r地層段地層地溫增溫率為0.00～0.70 ℃/100 m;寒武系-太古界地層段地層地溫增溫率為3.1 ℃/100 m。
本文編號：3352727
【文章來源】：中國資源綜合利用. 2020,38(11)
【文章頁數(shù)】：5 頁
【部分圖文】：
梧桐莊礦區(qū)測溫鉆孔地質簡圖
根據(jù)鉆井測溫曲線,可以判斷礦區(qū)內測溫井段熱傳導屬性或地下水活動狀態(tài)。熱傳導條件下,排除礦區(qū)地表飽氣帶(即地下水位以上)后,測溫曲線表現(xiàn)為全井段線性及分段線性[4],梧桐莊礦區(qū)內2206孔及1501孔即為全井段線性,證明在鉆孔揭露地層中地下熱流為穩(wěn)定的熱傳導,地熱增溫率穩(wěn)定。相比之下,ZK-1孔則體現(xiàn)出分段線性,詳情如圖3所示。測溫曲線在低滲透性封堵蓋層及低滲透性隔水層呈分段線性,曲線斜率(地溫增溫率為3.0～3.1 ℃/100 m),當?shù)竭_高滲透對流層(即礦區(qū)奧灰段強含水層,單位涌水量可達10 L/(s·m))時,測溫曲線偏離線性,呈下凹形態(tài),(地溫增溫率為-0.5～0.7 ℃/100 m),通過奧灰段高滲透對流層后測井曲線隨即恢復分段線性,由圖3中ZK-1孔測溫曲線可知,地溫增溫率分段性明顯,且底部段與頂部段的地溫梯度相似(上3.0;下3.1),中間段為低地溫梯度的奧灰段(0.7 ℃/100 m)。通過對ZK-1孔巖芯進行觀察和測試,結果發(fā)現(xiàn),下段巖性為寒武系白云巖,熱導率為4.625 W/(m·K),中段巖性為奧陶系灰?guī)r,熱導率為4.645 W/(m·K),上段巖性為石炭系砂巖,熱導率為5.133 W/(m·K)[5],三者熱導率相差較小,但由于中段奧陶系含水層為區(qū)域性強含水層,巖溶發(fā)育且?guī)r層滲透性極好,因此ZK-1孔地溫曲線分段性不是測溫段內巖石熱導率差異所致,而是地下水活動所致。而梧桐莊礦區(qū)異常點多出現(xiàn)在奧灰淺部及石炭系下部,其原因為中段奧陶系為承壓含水層,頂、底壓力較大,地層中斷裂導通引起了層內地熱流體向上流動,將深部地熱傳導至上部滲透性較差的巖層,從而加熱奧灰系強含水層上覆地層,形成地熱異常。由此可初步判斷,礦區(qū)深部導熱模式為熱傳導-對流模式。
表2 梧桐莊礦區(qū)鉆孔測溫數(shù)據(jù) 序號 孔號 終孔溫度(℃) 全孔地溫梯度(℃/100 m) 1 補1 26.90 1.37 2 補2 34.50 1.66 3 補3 37.70 2.14 4 補5 31.00 1.47 5 補6 38.50 2.11 6 補7 32.20 1.71 7 補8 30.90 1.72 8 補9 36.90 2.06 9 補10 31.50 1.59 10 1305 37.00 2.80 11 1501 43.00 4.11 12 1707 41.00 2.79 13 1007 40.00 2.81 14 802 33.00 2.09 15 703 36.00 2.56 16 5-74 28.00 1.48 17 1102 32.00 1.73 18 1303 36.00 2.73 19 1702 36.00 3.09 20 22-34 24.50 2.51 21 O2觀測孔 31.60 1.96 22 回灌1孔 38.90 1.92 23 西風井檢孔 24.20 1.89 24 補12 41.60 2.29 25 補13 44.70 2.12 26 3號回灌孔 36.43 1.76 27 201工作面注3-1孔 37.80 2.34 28 201工作面注4孔 42.25 2.85 29 注2-2孔 37.90 2.59 30 201工作面注1孔 38.70 2.45 31 2號回灌孔 39.40 2.00 32 2-2孔 39.10 2.34 33 注4孔 40.80 2.31 34 注7孔 43.30 2.34通過計算可知,梧桐礦區(qū)內,煤系以上層段地溫增溫率為1.51～3.48 ℃/100 m;煤系地層段地溫增溫率為1.00～4.07 ℃/100 m;奧陶系灰?guī)r地層段地層地溫增溫率為0.00～0.70 ℃/100 m;寒武系-太古界地層段地層地溫增溫率為3.1 ℃/100 m。
本文編號：3352727
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