天津地热动态监测
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发布时间：2022-04-22 23:46
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时间：2023-10-08 22:23
一、天津地热基本情况
1.热储层特征
天津地区发育有两种热储类型，分别为以陆相碎屑沉积为主的新生界孔隙型热储(孔隙热储)和以海相沉积为主的古生界、中新元古界碳酸盐岩岩溶裂隙型热储(基岩热储)。孔隙热储包括新近系明化镇组(Nm)和馆陶组(Ng)、古近系东营组(Ed)热储层；基岩热储包括古生界奥陶系(O)、寒武系昌平组(∈c)和中元古界蓟县系雾迷山组(Jxw)热储层(图12-1)。
新近系明化镇组热储层顶板埋深300～600m，底板埋深5～1996m，涌水量在40～100m3/h之间，出水水温40～70℃，地热流体化学类型(舒卡列夫分类，下同)为HCO3-Na，HCO3·ClNa和SO4·Cl-Na型，溶解性总固体含量一般﹤1500mg/L，局部地区﹥3000mg/L，多为无—轻微腐蚀性热流体。该层是本区埋藏最浅的热储层，在宁河-宝坻断裂以南普遍分布。
新近系馆陶组热储层可分为馆I砂岩热储段和馆Ⅲ砂砾岩热储段。馆Ⅰ砂岩热储段厚100～200m，出水温度55～65℃。底部馆Ⅲ砂砾岩热储段出水水温60～80℃，水量80～130m3/h，流体化学类型以HCO3-Na，Cl·HCO3-Na型为主，溶解性总固体含量800～1900mg/L。
图12-1 热储层垂向分布示意图
奥陶系热储层属海相碳酸盐岩沉积建造，渗透系数高值区分布在海河断裂以南、天津断裂以东和白塘口东、西断裂之间，单井出水量在100～200m3/h之间，井口稳定流温48～76℃，流体化学类型以HCO3·Cl-Na，SO4·Cl-Na·Ca型为主，溶解性总固体含量1000～4600mg/L。该热储层的地热井相对较少，开发利用强度不大。
寒武系昌平组热储层顶板埋深950～3734m，厚度14～103m。单井出水量60～100m3/h，井口稳定流温70～80℃，流体化学类型以HCO3-Na，HCO3·SO4-Na型为主，溶解性总固体含量1000～2000mg/L。
蓟县系雾迷山组热储层是天津地区分布最广、沉积厚度最大的地层，也是天津地区地热开发最主要的层位，具有分布稳定、厚度大(﹥2000m)、埋深适中(1500～3500m)的特点。流体化学类型以Cl·HCO3·SO4-Na，Cl·SO4·HCO3-Na和Cl·SO4-Na型为主，溶解性总固体含量1700～2100mg/L，局部出现﹥5000mg/L高值区，总硬度300mg/L，pH值7.5左右。
2.开发利用现状
2011年度纳入动态监测的地热井共有381口，其中开采井数313口，年开采总量为2900.11万m3；回灌井数68口，年回灌总量为908.万m3，地热资源当年整体回灌率为31.33%。各热储层开采情况见表12-1。
3.回灌系统基本情况
2011年度天津市已建成的回灌系统共有74处，目的层包括蓟县系雾迷山组和铁岭组、寒武系、奥陶系、古近系东营组、新近系馆陶组及明化镇组热储层，实际对46处回灌系统进行了回灌。回灌系统的地热流体年度开采总量为1348.45万m3，回灌总量为908.万m3，回灌系统整体回灌率约为67.38%。
表12-1 2011年度各热储层动态监测地热井数量及采灌量统计表
注：据天津地热勘查开发设计院，2012。
二、地热监测范围及内容
地热监测范围平面上覆盖了除蓟县山区外的整个南部平原区，面积11 919.7km2；垂向上包括各个主要热储层。
地热资源动态监测的主要内容包括：
(1)地热井使用情况调查，包括地热井开发利用现状调查，地热井井口监测设施调查；
(2)地热井动态监测，包括地热井井口坐标及测点基准高度，地热井液面埋深(被测水面距井口的距离)及对应液面温度，按月统计开采量和回灌量，水质监测等内容；
(3)监测设施维护及改造。
(4)物探测井，包括井底测压、连续井温测试，测试地热井包括开采井、回灌井；
(5)地热流体水质化学分析。
三、监测方法及设备
1.监测方法
(1)动态系统监测。天津地区地热资源动态监测项目每月对有观测条件的地热井监测1次，重点监测井每月监测2次。将每次监测到的数据与前次数据进行对照，如发现异常，分析原因，必要时检查测量工具和观测方法，进行复测，并在备注栏说明情况。
(2)回灌系统监测。对运行的对井系统建立长期监测网(包括供暖期、非供暖期)，连续监测对井系统压力、水位、流量、温度等参数。对回灌井的回灌运行状况、回灌效应进行完整的分析、研究。监测频率为供暖期每月2次。监测内容包括热储水位、开采量及回灌量、开采温度和回灌温度、运行情况等。
2.监测设备
(1)水位监测——人工监测设备。采用测绳、电流表等进行水位测量(图12-2)。
(2)水位监测——水位自动化监测设备。图12-3为2011年天津地热勘查开发设计院与南开大学共同研制的地热井水位-温度自动监测系统，目前正在天津进行试点应用，测量数据精度和稳定性较好。该系统温度测量范围为-10～125℃，分辨率为0.01℃；水位测量范围为0～200m，分辨率为0.001m。
图12-2 人工测量地热井水位埋深现场照片
图12-3 地热井水位-温度自动监测系统样机
(3)水温、水量监测设备
目前地热井水温、水量监测以自动化监测为主，人工监测为辅。2011年度全市监测井中有300眼安装了“地热井智能测控终端”(图12-4)，基本实现了对这些地热井流量及温度的自动化监测。
图12-4 地热井智能测控终端照片
四、数据采集和分析
1.数据采集
数据采集方式有人工采集和水位自动化监测设备采集，现阶段以人工采集为主。重点监测井采集频率每月 2次，一般监测井采集频率每月1次。
为全面了解各热储层的水位动态特征和变化规律，根据本地区地质构造特征和热储分布特点，在一些重点地区布设了重点监测井。2011年度重点监测井的水位数据采集率在70%以上。
2.数据分析
通过地热井水位监测(图12-5)，获得热储水位动态数据，发现并归纳总结出其动力场特征和变化规律，预测水位变化趋势、分析热储开采潜力，为地热资源开发利用规划及决策提供科学合理依据。
由多年的动态监测数据可知，新近系明化镇组、馆陶组和蓟县系雾迷山组热储层数据相对丰富、完整和连续，监测报告对其热储压力和水位动态特征进行了详细分析。
(1)明化镇组热储层水位动态特征分析。由地热井动态监测资料经整理后所得数据绘制的20℃液面水位埋深等值线立体图(图12-6)可以看出，2011年度明化镇组热储层静水位埋深整体上呈由中心城区及新四区向周围逐渐变浅的趋势，静水位埋深较大的地区主要分布在集中开采的中心城区和西青区，形成了水位降落漏斗中心，静水位埋深最大达到97m以上；水位埋深较小的地区主要分布在天津西北部的武清区及北部宝坻地区，普遍﹤58m，宝坻区马家店BD-01井仅为33.4m左右。
图12-5 自动监测数据和人工监测数据对比图
(据天津地热勘查开发设计院，2012)
图12-6 2011年度天津地区明化镇组热储层20℃液面静水位埋深立体图
(据天津地热勘查开发设计院，2012)
(2)馆陶组热储层水位动态特征分析。由2011年度馆陶组热储层20℃液面水位埋深等值线立体图(图12-7)可以看出，开采强度较大的塘沽、大港和东丽部分地区热储层水位埋深及降幅均较大。馆陶组缺失带西侧冀中坳陷的武清区由于热储层水动力条件相对较差，静水位埋深达78m以上；缺失带东侧则由于集中开采出现了多个水位埋深较大的降落漏斗区。
图12-7 2011年度天津地区馆陶组热储层20℃液面静水位埋深立体图
(据天津地热勘查开发设计院，2012)
(3)蓟县系雾迷山组热储层水位动态特征分析。由20℃液面静水位埋深等值线立体图(图12-8)可以看出，2011年雾迷山组热储层水位埋深为～140m。从西南部的静海县唐官屯到大邱庄，水位埋深逐渐增大；从大邱庄向北，总体上表现为沿深大导水断裂(如沧东断裂和白塘口西断裂)水位埋深相对较浅、靠近阻水断裂水位埋深相对较大的特点，越靠近阻水的天津断裂水位埋深越大，河东区HD-09井附近成为降落漏斗中心，最大水位埋深已达140m左右。
图12-8 2011年度天津地区雾迷山组热储层20℃液面静水位埋深立体图
(据天津地热勘查开发设计院，2012)
