共和盆地恰卜恰地區(qū)地?zé)豳Y源分布特征及開發(fā)利用

共和國盆地的卡穆伊盆地是甘肅省豐富的地?zé)豳Y源之一。2007年進(jìn)行該地區(qū)地下熱水資源勘查中,在恰卜恰鎮(zhèn)成功的施工了一口地?zé)峥碧骄?井深為1203.00m,水溫72.5℃,出水量1136m3/d,礦化度為1.412g/L,是青海省第一口水溫高、水量大、水質(zhì)優(yōu)的地?zé)峋拇舜蚱屏说責(zé)嵴业V多年徘徊和全省以往地?zé)峥碧剿|(zhì)、水溫不太理想的局面,取得了重大突破,同時(shí)也預(yù)示著共和盆地有賦存大型地?zé)崽锏目赡?具有廣泛的開發(fā)利用空間和較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。為石油煤炭資源極其缺乏的海南州各族人民提供了潔凈的新型的地?zé)豳Y源。1交通要地概況恰卜恰鎮(zhèn)位于共和盆地東北部,是海南藏族自治州的首府和共和縣政府所在地,為全州政治、經(jīng)濟(jì)及文化中心。地?zé)釁^(qū)地理坐標(biāo):東經(jīng)100°31′～100°45′,北緯36°10′～36°20′,北起尕寺,南至次汗土亥的恰卜恰河谷,宜于開采的地?zé)釁^(qū)面積為61km2。區(qū)內(nèi)交通方便,是西寧通往玉樹、果洛州的交通要地,距西寧140km,恰卜恰地區(qū)具有別致的高原景色和自然風(fēng)光,恰卜恰鎮(zhèn)為青海湖、龍羊峽旅游熱線的旅游觀光中轉(zhuǎn)驛站,旅游產(chǎn)業(yè)將會成為海南州經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)。區(qū)內(nèi)屬內(nèi)陸半干旱氣候類型,以冬長夏短、氣溫低、日溫差大、降水量小、蒸發(fā)量大等為特點(diǎn),多年平均氣溫3.71℃,多年平均地溫6.34℃,多年平均降水量299.1mm,多年平均蒸發(fā)量1939.39mm,多年平均相對溫度48.9%。降水量集中于6、7、8,3個(gè)月,占年降水量的64%。恰卜恰鎮(zhèn)海拔高程為2800m左右。恰卜恰河是黃河的一級支流,發(fā)源于青海南山南坡,由基巖裂隙水、降水和冰雪融化水匯集而成,河流長約70km,流域面積817km2。在山口處測得流量0.483m3/s,出山后2～3km即滲入地下成為地下水,至上他買以泉水和沼澤溢出轉(zhuǎn)為地表水,沿途接受兩岸地下水的補(bǔ)給,河水順流增量,在曲溝測得流量為0.74m3/s,最終注入黃河。2漸然的熱儲類型共和盆地屬新生代初形成的斷陷盆地,其四周被斷裂、褶皺隆起帶圍限,區(qū)內(nèi)侵入巖主要為印支—燕山期,以花崗巖、花崗閃長巖等侵入于中下三疊系。恰卜恰地?zé)釁^(qū)位于共和盆地東北部共和凹陷內(nèi),凹陷內(nèi)堆積了2000余米的古近系、新近系和第四系河湖相堆積物。大地構(gòu)造體系屬祁呂賀山字型構(gòu)造體系前弧西翼褶皺帶。恰卜恰—阿乙亥沖洪積平原區(qū)受東部瓦里關(guān)山侵入巖褶皺隆起的影響,瓦里關(guān)山西側(cè)新近系及第四系下更新統(tǒng)地層翹起,在阿乙亥溝及恰卜恰河谷地褶皺斷裂發(fā)育,阿乙亥溝南端及恰卜恰河谷均有溫泉岀露(圖1)。在恰卜恰河谷地勘探鉆孔中發(fā)現(xiàn)有地?zé)岙惓ｏ@示,300m以淺的鉆孔中,井口水溫在18～30℃,恰卜恰鎮(zhèn)南公園內(nèi)施工一口地?zé)峥碧骄?井深1203.48m,697～1150m熱儲段內(nèi)出水量達(dá)1136m3/d,水溫高達(dá)72.5℃(地?zé)狳c(diǎn)分布見圖2)。恰卜恰河沖洪積平原第四系下更新統(tǒng)地層和新近系碎屑巖地層均存在有熱儲層,從熱儲埋藏條件熱儲特征及控?zé)峥厮蛩爻醪椒治?其熱儲類型應(yīng)屬層狀熱儲兼有帶狀熱儲的特征。現(xiàn)分第四系下更新統(tǒng)熱儲和新近系熱儲分述于下:2.1熱儲頂單位涌水量該熱儲在恰卜恰鎮(zhèn)以北地段,地?zé)崃黧w以第四系孔隙潛水或弱承壓水存在,水位埋深70～95m,熱儲層為第四系下更新統(tǒng)沖湖相的粉細(xì)砂、中砂及含礫中粗砂夾亞砂土、亞粘土薄層,厚度大于100m,單位涌水量0.70～2.70L/s.m,換算單井涌水量(10吋口徑,5m降深)300～546m3/d,富水性中等,水溫8～30℃;恰卜恰鎮(zhèn)南至上他買沖洪積平原,熱儲頂板埋深45～52m,蓋層巖性為亞粘土,厚18～25m,熱儲層為第四系下更新統(tǒng)含礫中粗砂、中細(xì)砂,厚度大于100m,水位埋深8.40～11.35m,屬承壓水,單位涌水量3.07～5.86L/s.m,換算單井涌水量1327～2532m3/d,屬水量豐富地段,水溫27℃;上他買至阿乙亥溝地段,隨著恰卜恰河谷的深切,地勢隨之降低,有自流水分布,熱儲頂板埋深21.00～52.97m,水頭高出地面10.01～15.43m,自流量為6.877～12.17L/s,水溫18～35℃(表1)。綜上述,下更新統(tǒng)低溫?zé)醿ιw層厚度從北向南由>120→52→21m,熱儲厚度由410→530→300→70m,巖性為下更新統(tǒng)粉細(xì)砂、中粗砂及含礫中粗砂,透水性好、富水性較強(qiáng),單位涌水量0.70～2.70L/s,換算涌水量300～1300m3/d,水溫18～35℃,礦化度0.404～0.641g/L,屬CL·HCO3·SO4—Na型水。據(jù)300m內(nèi)測溫資料計(jì)算,下更新統(tǒng)低溫?zé)醿Φ責(zé)崽荻葹?.06～8.10℃/100m,熱流值為1.61～1.78。該低溫?zé)醿哂新癫販\、易開采、水量大、水質(zhì)好的特點(diǎn),只是溫度低,具有一定的開發(fā)利用價(jià)值。2.2熱儲性能測試在恰卜恰鎮(zhèn)以南一帶,據(jù)R1號地?zé)峥辈榫Y料,新近系中低溫?zé)醿敯迓裆?97m,其上為下更新統(tǒng)亞粘土、亞砂土及中粗砂地層和新近系上新統(tǒng)大厚層泥巖,構(gòu)成了良好的隔熱保溫蓋層。其下部為新近系上新統(tǒng)(N2)及中新統(tǒng)(N1)的熱儲層段,厚大于500m,熱儲層巖性為粉細(xì)砂巖、中砂巖、含礫中粗砂巖,為良好的熱儲層,厚98.4m。測試結(jié)果,靜水位埋深73.62m,抽水降深37.22m,出水量為13.148L/s,單位涌水量為0.353L/s.m,1200m實(shí)測井底溫度為83℃、井口溫度為72.5℃,計(jì)算地?zé)崽荻葹?.80℃/100m,大地?zé)崃髦禐?.75,利用SiO2溫標(biāo)計(jì)算井底溫度為99.8℃,礦化度為1.412g/L,屬HCO3·CL—Na型水。在阿乙亥以東,因瓦里關(guān)山隆起形成隆起西側(cè)大斜坡,褶皺斷裂發(fā)育,新近系熱儲在此翹起,熱儲頂板埋深僅25～30m,熱儲厚度大于250m,熱流體水頭高出地面15.43～18.18m,井口涌水量3.68～5.85L/s,單位涌水量0.23～0.39L/s,水溫35～42.5℃,概算地?zé)崽荻?0.68～17.03℃/100m,大地?zé)崃髦?.35～3.74,礦化度1.942g/L,屬CL·SO4—Na·Ca型水?？偟目磥?新近系熱儲埋藏深度較大,具有熱儲厚度大,富水性中等或強(qiáng)富水,水質(zhì)好,水溫高的特點(diǎn)。區(qū)內(nèi)若打1500～2000m的深井,可獲流體溫度在100℃左右。3熱儲法和擬法在恰卜恰地?zé)釁^(qū)對恰卜恰河谷沖洪積平原(適宜開發(fā)地段面積61.41m2范圍)計(jì)算了不同熱儲的各種資源量(包括水量與熱量)。利用斷面法和數(shù)值法概算地?zé)釁^(qū)下更新低溫?zé)醿崃黧w天然補(bǔ)給量為8.3697×104m3/d,允許開采量為4.35×104m3/d,熱流體的熱資源量為3.22×1015kJ。利用熱儲法和比擬法概算了新近系中低溫?zé)醿μ烊谎a(bǔ)給量為1.9958×104m3/d,彈性儲量為11.45×106m3,允許開采量為1.5088×104m3/d,熱量為8.73×1015kJ。兩熱儲合計(jì)允許開采水量為5.8588104m3/d,熱量為11.95×1015kJ。恰卜恰地?zé)釁^(qū)開采深度按1500m計(jì)算,允許開采熱量每天為:下更新統(tǒng)低溫?zé)醿?4.78×108kJ,新近系中低溫?zé)醿?6.84×108kJ,合計(jì)為101.64×108kJ/d,每年開采熱量為3.71×1012kJ,折合標(biāo)準(zhǔn)煤12.65×104t,折合功率為116.2MW,開采時(shí)間大于100a。按規(guī)范>50MW為大型計(jì)算,恰卜恰地?zé)崽飳俅笮椭械蜏氐責(zé)崽铩?熱儲流體類型從水質(zhì)分析資料來看,下更新統(tǒng)低溫?zé)醿χ械臒崃黧w,除總鐵和部分井中NO2—離子超標(biāo)外,其余離子含量均在生活飲用水規(guī)定指標(biāo)之內(nèi),屬于較好的生活飲用水,不具腐蝕性和較好的鍋爐用水。據(jù)R1號井資料,新近系中低溫?zé)醿χ械臒崃黧w物理性質(zhì)為微黃、微咸,具有輕微H2S味,透明,流體溫度72.5℃,流體質(zhì)量類型為HCO3·CL—Na型水,礦化度為1.412g/L,PH值8.43,屬堿性水。熱流體化學(xué)組分中偏硼酸,偏硅酸及氟離子含量均超過命名礦水濃度,并含有砷、錳等較多的特殊離子,按醫(yī)療熱礦水標(biāo)準(zhǔn)濃度的含量可命名為硼水、硅水和氟水,是很好的洗浴醫(yī)療用水。此熱流體中一般化學(xué)指標(biāo)中,礦化度、cl、SO4及總鐵嚴(yán)重超標(biāo),砷、氟及放射性指標(biāo)中總α放射性含量較高,均超過了生活飲用水和飲用礦泉水標(biāo)準(zhǔn),故不能飲用。5tnn熱儲區(qū)下更新統(tǒng)低溫?zé)醿χ械臒崃黧w,主要分布在恰卜恰河谷沖洪積平原區(qū),具有埋藏淺(>300m)、易開采、水量大、水質(zhì)好的特點(diǎn),且水溫較低(18～35℃)可用于城鎮(zhèn)生活飲用水,工業(yè)用水、農(nóng)業(yè)灌溉用水,由于水溫適中可用于醫(yī)療洗浴、游泳,若利用熱泵技術(shù)也可用于采暖。新近系低溫?zé)醿Ψ植加谇〔非〉責(zé)嵘畈?以R1號井為代表,熱儲頂板埋深于700m熱儲巖性為新近系(N)中細(xì)砂巖及含礫中粗砂,熱儲段厚度>500m水位埋深73m,熱流體溫度72.5℃,單井單位產(chǎn)水量為30.52m3/d.m,開采深度宜在1500～2000m,為最經(jīng)濟(jì)的適宜開采區(qū)。該中低溫?zé)醿Φ責(zé)崃黧w礦化度低小于2g/L,且達(dá)到醫(yī)療礦水標(biāo)準(zhǔn)(F、BO2、HSiO2和水溫)。埋藏深度在宜井深度內(nèi)、水量大,水質(zhì)好、水溫高,用途極為廣泛,可用于醫(yī)療、洗浴、游泳、大棚種植、溫室養(yǎng)殖、采暖供熱及發(fā)電。按1500m井深計(jì)算,降深130m單井最大開采量為3526.2m3/d,每天可供1731人·次洗浴,每年可供12870床位醫(yī)療,單井開采熱量4.0952×108kJ/d(14.95×1010kJ/a),供暖標(biāo)準(zhǔn):5.5×1010kJ/m2·a,1眼井可供暖7.55×104m2建筑面積。農(nóng)業(yè)溫室標(biāo)準(zhǔn)3.5×106kJ/m2·a,1眼井可供11.86×104m2建筑面積。6確保海南州物質(zhì)資源水平6.1在恰卜恰城鎮(zhèn)周圍鑿井取水利用地?zé)豳Y源采熱供暖,建設(shè)有生態(tài)價(jià)值的溫泉賓館、溫泉小區(qū)、洗浴、醫(yī)療、娛樂、健體中心、會議中心,既為海南州人民建造一個(gè)溫馨的家園,提高城市及旅游中轉(zhuǎn)驛站品位,也解決了煤炭、石油能源缺乏的困難。將會產(chǎn)生不可能估量的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會效益,促進(jìn)海南州經(jīng)濟(jì)建