地熱作為一種新能源，具有投資少、見效快的特點，尤其在冬季供暖方面有著鍋爐無法擬的優(yōu)越性，地熱又屬于潔凈能源，不污染環(huán)境，能改善人們的生活質量，開發(fā)利用地熱能有著良好的社會效益和經濟效益。肅寧縣是河北省皮毛加工地，是朔黃、京九鐵路的交匯處，隨著朔黃、京九鐵路的相繼開通，區(qū)位優(yōu)勢越來越明顯。當地經濟的不斷發(fā)展，特別是當地皮毛企業(yè)及朔黃鐵路公司等相繼建設與發(fā)展，將對當地經濟進一步發(fā)展產生更大的活力。同時，對于能源的需求量將不斷增加，隨著社會經濟發(fā)展逐步加快，對地熱資源的需求更加迫切。本區(qū)地處冀中拗陷區(qū)，地熱地質條件良好，地熱資源豐富，然而肅寧地熱田的地熱開發(fā)尚處在起步階段，地熱開發(fā)利用層次較低，管理粗放，影響了肅寧縣縣城地熱資源的科學、經濟、合理、有序的開發(fā)與保護。  為避免盲目開采造成的失誤和浪費，為科學合理開發(fā)肅寧縣城區(qū)地熱資源提供科學依據，本研究小組在河北省地勘局第四水文工程地質大隊與肅寧縣華碩地熱開發(fā)有限公司有關人員的幫助下，開展了對肅寧縣城區(qū)地熱資源研究工作。

 

  （一）所做的工作：

 

  1．收集了肅寧地區(qū)地熱資源方面資料，取得河北省地勘局水文四隊及當地有關單位的支持，并提供技術指導。

 

  2．到肅寧地區(qū)進行實地勘察，對肅寧地區(qū)地質構造和地熱層進行了解，到現有地熱井處提取水樣進行化驗，并作不同用途的水質評價，為地熱資源評價，合理開發(fā)肅寧縣縣城地熱資源提供科學依據。

 

  3．了解了肅寧地區(qū)經濟發(fā)展情況，通過對已有地熱開發(fā)井進行調查研究獲得地熱發(fā)展與利用的相關資料與問題。

 

  4．搜集到各地區(qū)地熱開發(fā)與利用的經驗，并結合肅寧地區(qū)實地情況提出地熱利用可行性方案。

 

  5．在指導老師的幫助下對資料進行了整理，對現存地熱開發(fā)對環(huán)境所產生的問題進行統(tǒng)計，并提出地熱資源可持續(xù)利用方案  為此，我們課題組全面收集了該區(qū)的物探、石油探井、水文地質、地熱等相關資料，進行了實地勘查，，在綜合研究基礎上編寫了肅寧縣地熱資源開發(fā)與可持續(xù)利用報告。

 

  在項目研究過程中得到了河北省地勘局第四水文工程地質大隊與肅寧縣華碩地熱開發(fā)有限公司有關人員的大力支持和幫助，并得到了指導老師的大力幫助和精心指導，在此一并表示衷心的感謝。

 

  （二）以往地熱資源研究程度  本區(qū)以往地熱資源研究程度相對較低，與本區(qū)有關的研究成果主要有：1978-1982年，河北省地質局水文地質遠景區(qū)劃組完成了《河北省地下熱水開采利用水文地質遠景區(qū)劃報告》，該報告較細致地論述了區(qū)域地質、深部構造、平原區(qū)基巖地質、水文地質條件和地熱地質，圈定了平原區(qū)地熱異常區(qū)范圍。

 

  1988年，科學出版社出版了由陳墨香等人編寫的《華北地熱》一書，該書對包括本區(qū)在內的區(qū)域地溫場形成機制進行了分析，對地下熱水形成、性質、開發(fā)利用進行了探索，圈畫了淺部可開發(fā)的地熱區(qū)，并將深部地熱作為開發(fā)利用遠景區(qū)。

 

  1988-1989年，滄州地區(qū)新能源辦公室提交了《滄州地區(qū)地熱資源調查研究及開發(fā)利用對策報告》，該報告給出了全區(qū)的地熱水資源量，并對全區(qū)地熱水利用情況進行了調查，收集石油勘探井資料265眼。

 

  2001年，河北省地勘局第三水文工程地質大隊提交了《河北省地熱資源開發(fā)利用規(guī)劃研究報告》，該報告對包括該區(qū)在內的全省地熱地質條件進行了論述，計算了各熱儲地熱資源/儲量，并有針對性地制定了勘查和開發(fā)利用規(guī)劃。  2002年，滄州市國土資源局提交了《滄州市地熱資源“十五”計劃及2015年規(guī)劃研究報告》，該報告論述了全市的地熱地質條件，估算了全市各熱儲地熱資源，并進行了勘查和開發(fā)利用規(guī)劃。

 

  2003年，華北石油管理局水電廠水文地質勘察工程大隊提交了《河北省肅寧縣肅熱1井地熱地質勘查報告》，計算了地熱可采資源，確定了合理井距和地熱井保護范圍。

 

  二、區(qū)域概況

 

  ?（一）區(qū)域地理概況?

 

  肅寧縣位于河北省滄州市西部，地形為沖積平原，地勢自西向東北傾斜，海拔10－16m，氣候屬暖溫帶大陸性季風氣候，年平均氣溫12℃，年平均降水量560mm。?

 

  境內有小白河、古洋河、于家河等排水河道。滄州－定州公路橫穿本縣，朔黃、京九鐵路從縣城通過，交通便利（圖1）。?

 

  工作區(qū)位于肅寧縣城區(qū)，地理坐標為東經115°48′00″至115°51′00″，北緯38°24′30″至38°26′30″，面積13.6km2。

 

  （二）區(qū)域地熱資源開發(fā)利用現狀?

 

  肅寧縣地熱資源開發(fā)起步較晚，2004年才打了第一眼地熱開采井，但發(fā)展速度較快，主要用于供暖、供熱水、洗浴、游泳娛樂、皮毛加工及溫室種植養(yǎng)殖等，下面介紹兩個地熱開發(fā)利用實例：?

 

  1、肅寧縣一中地熱開采井?

 

  肅寧一中地熱開采井為館陶組地熱井，井深2250m，井口水溫81℃，涌水量2760?m3/d，礦化度1200?mg/l。該地熱井供暖面積140000m2，其中暖氣掛片供暖面積75000m2，待供暖回水溫度降至50℃左右進行二級利用，供地板輻射采暖和溫泉洗浴，地板輻射采暖面積65000m2，并供5000多師生溫泉洗浴和部分教職工家居供熱水。采暖后的大部分地熱尾水直接排放。?

 

  2、肅寧縣華碩地熱開采井?

 

  肅寧縣華碩地熱1井為館陶組地熱井，井深2274.4m，井口水溫82℃，涌水量2640?m3/d，礦化度1525?mg/l。該地熱井供暖面積100000m2；帶動了九州、泉香等13家洗浴理療中心；給兩家洗毛廠供熱水，地熱水洗毛，色澤鮮艷，手感好，質量高；并建了多個共計1萬多平方米溫室大棚，種植蔬菜、花卉及藥材。采暖后的大部分地熱尾水直接排放于下水道。?

 

  三、地熱地質條件?

 

  （一）構造特征?

 

  肅寧縣城區(qū)在構造上位于冀中坳陷饒陽凹陷蠡縣斜坡底部肅寧洼槽內，饒陽凹陷是一個東斷西坡發(fā)育完整的大型單斷凹陷，蠡縣斜坡位于凹陷西緣，基底是高陽大背斜的東翼，其內幕構造為東傾單斜，由元古界、下古生界和中生界組成。沿潛山面地層出露上老下新，背斜軸部是薊縣系霧迷山組，順東坡而下，是寒武系、奧陶系，到坡腳有巨厚的中生界。潛山頂面新生代地層各組層段沉積具全，沒有典型的層層超復關系。

 

  方向，來自西部太行山區(qū)，地層西薄東厚，碎屑顆粒西粗東細，砂巖比例西大東小。斷裂具有兩期性，早期斷層一般都沒有穿過沙三段地層，晚期斷裂發(fā)育于漸新世以后，向下一般穿過沙一段，向上穿過館陶組地層，活動規(guī)模小，斷距垂直落差一般在50－200m，同生斷層很少，斷裂繼承性差。?

 

  肅寧城區(qū)基底為寒武系，西高東低，埋深4800m左右。

 

  （二）地層特征  本區(qū)發(fā)育有第四系、上第三系和下第三系，因本區(qū)主要熱儲層為上第三系明化鎮(zhèn)組、館陶組熱儲層，所以下面由淺至深分層詳述上第三系地層特征。

 

  1、 第四系（Q）

 

  底界深度303.0m－401.0m，為黃灰色、灰黃色粘土夾灰白色砂層。與下伏上第三系明化鎮(zhèn)組呈不整合接觸。

 

  2、上第三系明化鎮(zhèn)組上段（Nm上）

 

  底界深度934.5m－1225.0m，為灰黃色、淺棕紅色中、粗砂巖互層，泥質純、性軟，吸水膨脹，造漿性強，砂巖顆粒較粗，成巖性差，膠結物少，呈散砂狀。

 

  3、上第三系明化鎮(zhèn)組下段（Nm下）

 

  底界深度1724.0m－1965.0m。巖性主要為棕紅色、暗棕紅色、紫紅色泥巖與淺灰色粗砂巖、含礫砂巖呈不等厚互層，泥巖質純、性軟，砂巖分選較差，泥質膠結，疏松，巖屑呈散砂狀。與館陶組呈整合接觸。

 

  4、上第三系館陶組（Ng）

 

  底界深度2300－2350m，為紫紅色泥巖夾淺灰色、灰白色粗砂巖、含礫砂巖、砂礫巖，底部為雜色礫巖。泥巖質不純，性軟，成巖性差；砂巖、含礫砂巖、砂礫巖，粒度自上而下逐漸變粗，分選性較差，泥質膠結，疏松；礫巖成份以石英，燧石為主，礫巖堅硬，顏色混雜，分選差，泥質膠結，疏松。

 

  （三）地溫場特征

 

  肅寧地熱田屬沉積盆地傳導型地熱田，其熱源來自地殼深處，區(qū)域大地熱流是本區(qū)的恒定熱源。在地殼深部，熱流平均分布，當進入地殼上部后，在基巖凸起與凹陷構造格局的制約下，熱流重新分配布局，在正向構造與負向構造的交接轉換部位，熱流方向發(fā)生偏轉，不再保持完全的垂直向上，有從凹陷部位向凸起部位相對加大而在凹陷部位相對減弱的趨勢。依據相關資料，本區(qū)地溫梯度一般＞3.0℃/100m，西部地溫較高，而東部較低，這與基巖埋深由西向東加深呈負相關。

 

  （四）熱儲層特征

 

  本區(qū)熱儲層自上而下可分為上第三系熱儲層、下第三系熱儲層及基巖熱儲層。  上第三系熱儲層包括明化鎮(zhèn)組和館陶組兩套熱儲層，是本區(qū)最具開發(fā)價值的熱儲層。

 

  本區(qū)明化鎮(zhèn)組熱儲層以上部第四系地層為蓋層，屬孔隙熱儲層，地層底界深度1724.0m－1965.0m，分為上、下兩段，其砂層發(fā)育，巖性為灰白色、淺灰色中、粗砂巖、含礫砂巖。1050m-1350m層段砂巖厚度達94－153m，孔隙度30％，根據區(qū)域資料，單井出水量1200m3 /d，水溫可達45℃以上，礦化度在1000mg/l左右。  館陶組熱儲層在冀中坳陷內普遍發(fā)育，巖性穩(wěn)定，旋回性強，是本區(qū)一個最重要的熱儲層，也是熱流體的富集層，其具有埋藏適中、水溫較高、出水量大的特點。該熱儲層以上部第四系和明化鎮(zhèn)組地層為蓋層，屬孔隙型熱儲層，巖性為淺灰色、灰白色粗砂巖、含礫砂巖、砂礫巖、礫巖。儲水砂層具有層數多，但單層厚度薄的特點，單層厚度4－15m，一般6－9m，底部砂層總厚81－101m不等，聲波孔隙度一般25－27％，底礫巖聲波孔隙度偏低，一般20％左右。本區(qū)館陶組底界埋深2300-2350m，根據區(qū)域資料，單井出水量1200m3 /d，水溫大于80℃，礦化度小于2000mg/l。

 

  基巖熱儲層埋藏深，達4800m左右，構造復雜，勘探程度低，進行地熱開發(fā)投資高、風險大，目前經濟技術條件下不適合進行地熱勘探。而下第三系熱儲層為東營組、沙河街組含水砂層，由于受沉積壓實和斷層發(fā)育影響，造成斷塊分割、儲層薄、物性差、產水量小、水礦化度高，利用價值不高。