南阳盆地地热特征与开发利用前景

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1、南阳盆地地热特征与开发利用前景王肖凤 1 ,符勇 1 ,康彩艳 2( 1. 河南理工大学 ,河南 焦作 454003; 2. 陕西理工学院 ,陕西 汉中 723000 )摘要 :南阳市地热资源丰富 ,目前正处于积极开发阶段 ,受多种因素制约 ,近年来陆续实施的地热资源勘查效果都不理想 . 在汇总整理本地有关地热资料的基础上 ,通过对区内热源 、热储等条件以及水文地质条件进行分析 ,指出地热开发利用现状及存在的主要问题 . 根据利用现状及地热地质条件 ,提出了开发利用前景 .关 键 词 :地热地质条件 ;开发 ;利用潜力 ;南阳凹陷中图分类号 : P314文献标识码 : A文章编号 : 1673

2、 - 1670 ( 2010 ) 02 - 0122 - 04南阳市位于河南省西南部豫陕鄂交界处 ,地理位置优越 ,交通十分便利 . 大地热流值测试统计结 果和石油勘探孔资料均表明 ,该区地热背景较高 , 即大地热流值 、地温梯度较高 ,若施工 1 500 m 地 热井 ,水温可达到 70. 38 71. 42 . 因此 ,南阳市 具有良好的地热勘查 、开发前景 .河县城东为泌阳凹陷 ,沉积中心在桐柏县境内 ,最大沉积厚度 8 300 m.1. 2 南阳盆地地热地质概况 南阳盆地普查区横跨南阳凹陷 、新野凸起 、枣襄凹 陷 、唐 河 凸 起 和 泌 阳 凹 陷 5 个 三 级 构 造 单 元

3、1 .1. 2. 1 地质构造特征 南阳凹陷位于南襄盆地的北部 、近东西向的新野大断裂以北 ,呈近东西向展布于邓州 唐河 桐 柏县平氏一带 ,是一个自白垩纪以来长期沉陷的中 新生代凹陷 ,面积 8 000 km2 .南阳凹陷被西南部古生界沉积岩 、北部元古宇 变质岩系 、华力西中期花岗岩和东部元古宇变质岩 系所包围 ,南为新野凸起 . 基底主要为元古宇变质 岩系 - 火山岩系 ,次为古生界沉积岩系 ,凹陷内由 上白垩统 - 第四系陆相碎屑物组成 . 南阳凹陷沉积 中 心 位 于 新 野 县 沙 堰 一 带 , 中 新 生 代 沉 积 厚 度4 800 m. 泌阳凹陷沉积中心位于桐柏县安棚一代

4、,最大沉积厚度达 8 300 m.南阳凹陷的沉积总厚度虽然薄 ,但新近系的沉 积厚度达上千米 (如南 7 井新近系厚度 1 025 m ) , 水质很好 ,矿化度小于 1 gL - 1 ,产水量很大 ,单井 产水量一般大于 1 000 m3 d - 1 ,是开发低温地热 田的主要区域. 泌阳凹陷的沉积厚度虽然厚 ,但新 近系的沉积厚度很薄 ,仅 200 m 左右 ,古近系水质 很差 ,矿化度一般大于 10 gL - 1 ,产水量很小 ,单1 南阳盆地地质条件南阳盆地 为三 面环 山 、南部 开 口 的 马 蹄 形 盆地 ,地势北高南低 ,微向南倾斜 ,东北角方城缺口与 华北 平 原 相 通 ,

5、 构 成 我 国 历 史 上 著 名 的“南 襄 隘 道 ”,属于丘陵 、平原组合而成的盆地地貌单元 ,仅 在邓州市西北部分布小范围丘陵 ,其余均为平原.1. 1 南阳盆地地质背景 南阳凹陷的沉积地层主要为古近系 ,自上而下形成一个红粗 - 黑细 - 红粗的完整沉积旋回 ,即玉 皇顶 - 大仓房组 (红粗 ) 、核桃园组 (黑细 ) 、廖庄组 (红粗 ) 3个沉积阶段. 核三段末期和核二段中期是 湖盆发育的全盛时期 ,在凹陷主体部位沉积了一套 数百米到上千米的较深湖相以暗色泥岩为主的地 层 ,成为地热田的很好盖层. 核二段晚期湖盆开始 萎缩. 南阳凹陷沉积中心在新野县沙堰一带 ,古近 系最厚约

6、 4 800 m ,新近系 (上第三系上寺组 )最厚1 025 m.南阳凹陷是河南省沉积盆地传导型低温地热 资源开发潜力较大的地区 ,面积近 4 962. 2 km2 . 唐收稿日期 : 2010 - 03 - 13作者简介 :王肖凤 ( 1983 - ) ,女 ,山西省河曲县人 ,河南理工大学资源与环境学院 2008 级硕士研究生 ,主要研究方向 :水文地质.井产水量一般小于 500 m3 d - 1 ,地热开发的风险较大.南阳凹陷内发育有北西向和北东向两组断裂 , 多为高角度正断 层 , 其中 北 东向 断裂 兼 有平 推性 质 . 规模较大的断裂多分布在凹陷或次级构造单元 的边缘 ,具有

7、长期活动的特点 ,如北西向的新野大 断裂 、平氏断裂和北东向的唐河断裂 、陈庄断裂等 , 构成凹陷或次级凹陷的边界 ,控制凹陷的形成 、发 展和沉积 ,使凹陷内邓州次凹陷 、泌阳次凹陷呈向 东南突出的弧形 、北西浅东南深的箕状形态. 规模 较小的断裂形成断鼻或断块.1. 2. 2 地热场特征1 )大地热流 反映一个地区地温场基本特征的参数是大地热流 ,它是一个综合参数 ,是地球内热在地表可直 接测得的惟一物理量 . 大地热流指的是单位时间内 由地球内部通过单位地球表面散失的热量 (mW (m2 ) - 1 ) . 依据中国大陆地区大地热流数据统计结 果 ,我国大地热流值可分为 5 个构造区 ,

8、西南构造低 ,为 4347 mW (m2 ) - 1 ,华北 东北构造区为59 63 mW ( m26670 mw(m2 ) - 1 ,中) - 1 ,南华 南 构 造 区 为构造区为6063 mW (m2 ) - 1. 大地热流研究还表明 ,大地热流值分布与基底构造形态密切相关 ,隆起区为相对 高热流区 ,凹陷区为相对低热流区.2 )地温梯度 地温梯度也是反映地温场基本特征的一个参数 2 - 6 . 据位于南阳凹陷内的唐河县魏岗西南的石 油勘探孔魏 10井资料 ,孔深 1 600. 0 m ,井底温度 为 75. 0 , 地 表 温 度 17. 76 , 地 温 梯 度 为3. 58 100

9、 m - 1 , 换 算 1 000 m 的 温 度 为53. 53 . 据位于魏岗东南的石油勘探孔南 11 井 资料 ,孔深 1 896. 0 m ,井底温度 87. 0 ,地表温度17. 76 ,地 温 梯 度 为 3. 65 100 m - 1 , 换 算1 000 m的温度为 54. 27 . 据位于南阳凹陷北部 边缘南阳市西北角的供 1 井资料 ,孔深 176. 32 m ,井底 温 度 23 , 地 表 温 度16. 90 , 地 温 梯 度3. 45 100 m - 1 , 换 算 1 00051. 49 .m 的 温 度 为70 85 mW (m2 ) - 1 , 西 北 构造

10、 区 最区最高 , 达表 1 南阳凹陷深层地下热水理化特征数据总矿化度 /m gL - 1井号试油井段压力 /M Pa温度 / 酸碱度 ( pH 值 )魏 1井魏 2井 魏 4井 魏 5井 魏 9井 魏 10井 魏 11井 魏 14井 魏 15井 魏 32井 魏 38井 南 6井 南 10井1344 - 15591701 - 17611638 - 16431222 - 12271729 - 17561626 - 16301544 - 15851362 - 16741982 - 19981698 - 17281501 - 15141218 - 14841483 - 157214. 9517. 3

11、16. 1212. 5417. 0616. 3216. 0513. 9818. 9416. 1615. 314. 3415. 670. 081. 078. 558. 068. 075. 073. 080. 584. 781. 567. 063. 071. 06 84013 29014 400-9 6409 350-10 086-12 670-8. 387. 507. 50-7. 507. 50-8. 50-7. 50-上述资料 (见表 1 )表明 ,南阳盆地地温梯度较高 ,达 3. 453. 65 ( 100 m ) - 1 , 1 000 m深度的 温度达 51. 49 54. 27 , 1

12、 500 m深 度 的 温 度 达70. 3871. 42 .3 )热储类型及特征 南阳盆地为秦岭褶皱系南襄盆地的组成部分 ,是河南省最大的一个山间盆地 ,属沉积盆地型 (传 导型 )地热系统 , 热储类型属层状热储. 据水 文地 质勘探及石油勘探资料 ,南阳盆地第四系最大沉积厚度约 300 m ,其下为新近系和古近系细砂岩 、砂岩 、砂砾岩及粘土岩 ,新近系和古近系细砂岩 、砂岩 及砂砾岩为热储层 ,埋深 5003 000 m.2 南阳盆地气象水文2. 1 气象南阳盆地处于亚热带向暖温带的过渡地带 ,属 典型的季风大陆半湿润气候 ,四季分明 ,阳光充足 , 雨量充沛 . 季风的进退与四季的替

13、换明显 ,春季干124平顶山学院学报2010年河南省地热资源的开发利用提出了初步看法 7 .2 ) 1995年河南省石油勘探局勘察设计研究院 提交了河南油田地热资源评价与开发利用可行 性研究 ,该成果详细论述了南阳凹陷地热形成的 地质条件与构造条件 ,研究了沉积体系特征 、含水 层的埋藏分布规律及对地温场 、经济效益和社会效 益进行了分析评价 ,并对河南油田地热资源开发可 行性进行了研究.3 ) 2000年河南省地质矿产勘查开发局第一地 质勘察院提交了河南省南阳市 (城区 ) 地热资源 评价与开发可行性研究 ,该成果详细研究了南阳旱多风 ,夏季炎热多雨 ,秋季晴和温差大 ,冬季寒冷少雨雪. 冬

14、季 110 135 d, 夏季 110 120 d, 春秋5570 d. 年平均气温 14. 4 15. 7 ,最热月平均 气温 26. 9 28. 0 , 最冷 月平 均 气温 0. 5 2. 4. 年 降 雨 量 703. 6 1 173. 4 mm , 年 日 照 时 数1 897. 9 2 120. 9 h,年无霜期 220245 d.2. 2 水文南阳盆地河流众多 ,属于长江水系 ,长度在百千 米以上的河流有 10条 ,主要支流有唐河 、白河 、湍河 、 赵河和潦河 ,最大支流为白河. 据新甸铺站多年流量 资料 ,白河多年平均流量为 73 m3 s- 1 ,通常流量为2050 m3

15、s- 1. 据郭滩站资料 ,唐河多年平均流量为50 m3 s- 1 ,通常流量为 1030 m3 s- 1.市 (城区 ) 地热地质特征及地热资源的形成条件 、形成机制 、分布规律 ,评价了地热资源量 ,并对南阳市 (城区 )地热资源开发可行性进行了研究.4 )自 1995年河南省第一地质勘察院在南阳盆 地施工第一口地热井 (见图 1 )以来 ,已打地热井 6 口 ,进尺 4 293 m (见表 2 ) ,对南阳盆地的地热资源 有了初步了解.3 以往地热地质研究程度1 ) 1982年提交的河南省地热资源调查研究 仅根据河南省温泉调查和平原区有限的石油勘探 孔资料作了简要分析评价 ,探讨了热储类

16、型 ,并对图 1 泌阳凹陷南北向剖面图表 2 南阳盆地地热勘探成果表产水量 /m3 d - 1矿化度 / gL - 1井号井位完井日期井深 /m水位降深 /m井口水温 / S 4井邓热 1井 能源 1井中法 1井 市委 1井 体热 1井南阳油田邓州市 南阳市南阳市 南阳市 南阳市1995. 122000. 121997. 41998. 81999. 32005. 1260098060265966478818. 3362. 8694. 0020. 0025. 006. 801 4401 4411 2001 8537372 592324046414040. 50. 46-1. 431. 49-1.

17、 19开发利用地热资源的城市 ,大多由企业自主投资 ,缺少勘查评价成果的指导 ,带有一定的盲目性 ,承 担着较大的风险 ,地热资源勘查评价工作严重滞后 于市场需求 8 .普查区内现有石油勘探孔较少 ,开发利用的地热 井较少 ,且都在 100 m 左右 ,水温 40 左右 ,地热地质 研究程度较低. 依据以前所有南阳盆地的地热资料 ,4 地热开发利用现状及问题河南省地热资源勘查 、开发起步较晚 ,南阳盆地地热资源以往的研究 ,仅根据平原区的有限的石 油勘探孔资料作了简要分析评价 ,从此再未作地热 资源调查 、普查等勘查评价工作 . 现在南阳盆地里 有一些县 、乡 (镇 )也开发利用了地热水资源.

18、 所有难以对普查区地热资源作出全面正确的评价.源普查报告 R . 南阳 :河南省第一地质勘察院 , 2000. 2 河南省第 一 地 质 勘 察 院 . 南 阳 市 委 地 热 井 施 工 报 告 R . 南阳 :河南省第一地质勘察院 , 1999. 3 河南省第一地质勘察院 . 邓州市自来水公司地热 井完 井报告 R . 南阳 :河南省第一地质勘察院 , 2000. 4 河南省第一地质勘察院 . 南阳市体育局新建体育 场地 热井完 井 报 告 R . 南 阳 : 河 南 省 第 一 地 质 勘 察 院 ,2005. 5 河南省第一地质勘察院 . 南阳市地热矿水资源在 建筑 应用示范项目分析报

19、告 R . 南阳 : 河南省第一地质勘 察院 , 2006. 6 河南省第一地质勘察院 . 邓州市地热资源开发利 用可 行性研 究 报 告 R . 南 阳 : 河 南 省 第 一 地 质 勘 察 院 ,1999. 7 河南石油勘探局勘察设计研究院 . 河南油田地热 资源 评价与开发利用可行性研究 R . 南阳 : 河南石油勘探 局勘察设计研究院 , 1995. 8 符 勇 . 魏岗地区地热资源的开发利用前景 J . 河南 石油 , 1998, 12 (A05) : 8 - 11. 9 符 勇 . 魏岗地区浅层地层划分及供水意义 J . 河南 石油 , 1997, 11 ( 4) : 8 - 1

20、0. 10 符 勇 ,张友安 ,王万新 . 泌阳凹陷地温场控制因素与 地温异常 形 成 机 制 J . 河 南 理 工 大 学 学 报 , 2008, 27( 2) : 177 - 181. 11 李清林 . 郑州市地热资源及成 因探讨 J . 河南地质 ,1999, 17 ( 1) : 30 - 37.5 地热开发利用前景南阳盆地普查区位于秦岭褶皱系南阳 襄樊凹陷的北部 ,横跨南阳凹陷 、新野凸起和枣阳 襄 樊凹陷 3 个三级 构 造单 元 , 新生 界沉 积 层巨 厚达3 0008 300 m以上 ,其中既含有大量的粗屑物质 组成的高孔隙度和高渗透性的储集层 ,又有大量由 细粒物质组成的盖

21、层 ,后者对储集层起着积热和保 温作用 9 - 10 . 大型盆地还具有有利于热水聚 存的 水动力环境 ,普查区位于大型盆地的内带 ,为径流 缓滞带 ,进入盆地的 地下 水 流穿 越外 环 强径 流带 后 ,进入内带转为长距离的水平运移 ,地下水可以 充分吸取岩层的热量 ,使水与岩石同温 . 因此 ,普查 区是热水聚存的理想环境 11 .普查区蕴藏着丰富的地热资源 ,属天然饮用热矿 水. 南阳旅游资源丰富 ,开展地热资源普查工作 ,对地 热资源进行系统的评价 ,不仅可以为地热资源合理开 发利用 、环境影响评价和地热资源管理提供依据 ,而 且有利于合理调整南阳旅游框架 ,有利于促进旅游事 业和温

22、泉度假的同步发展 ,同时也有利于推动当地社 会经济的发展. 因此 ,开展南阳盆地地热资源普查工 作 ,具有显著的经济效益和社会效益.参考文献 : 1 河南省第一地质勘察院 . 河南省南阳市 (城区 ) 地热资Geo log ica l Fea ture s an d D eve lopm en t Po ten t ia l ofGeo therm a l Re source in Nan yan g Ba s inWAN G X iao - feng1 , FU Yong1 , KAN G Ca i - yan2( 1. H enan Po lytechn ic U n ive rsity,

23、 J iaozuo, H enan 454003 , Ch ina;2. Shanxi U n ive rsity of Techno logy, H anzhong, Shanxi 723000 , Ch ina)A b stra c t: Geo the rm a l re sou rce s a re ve ry w ide sp read in N anyang. A t p re sen t, the ir exp lo ra tion is in a stage of ac tive deve lopm en t. Confined by seve ra l fac to rs,

24、the effec t of geo the rm a l re sou rce exp lo ra tion ha s no t been ef2 fec tive in recen t yea rs. O n the ba sis of ga the ring and so rting, the au tho r ana lyze s the da ta, the geo logica l cond i2 tion s from geo the rm a l sou rce, geo the rm a l re se rvo ir, hyd rogeo logica l cond itio

25、n, and po in ts ou t the p re sen t situa tion of deve lopm en t and u tiliza tion of the geo the rm a l re sou rce s and the m a in p rob lem s of u sing geo the rm a l re soc tce s.A cco rd ing to the p re sen t situa tion and the geo the rm a l geo logica l cond ition, the au tho r sum s up the p ro sp ec ts of deve lopm en t and u tiliza tion.Key word s: geo the rm a l geo logica l cond ition s; to exp lo it; deve lopm en t po ten tia l; N anyang dep re ssion