一种砂岩热储地热水富集区圈定方法与流程

本发明涉及地质勘探技术领域，具体涉及一种砂岩热储地热水富集区圈定方法。

背景技术：

地热资源是能够经济地被人类所利用的地球内部的地热能、地热流体及其有用组分。目前可利用的地热资源主要包括：天然出露的温泉、通过热泵技术开采利用的浅层地热能、通过人工钻井直接开采利用的地热流体及干热岩体中的地热资源。

其中，地热水属于地热流体，可应用于发电、供暖、洗浴、医疗保健、休闲度假、养殖、农业温室种植和灌溉等领域，带动地方经济的发展，具有巨大的潜在社会、经济及环境效益。

砂岩热储地下水埋藏较深，现有勘查技术多是通过在分析区域地热地质资料基础上，通过物探、钻探等勘查手段，来探测沉积盆地一定埋深范围(目前多为1000～2000m)内的含水层，因为在大型沉积盆地地温梯度一般在3℃/100m左右，只要探测到埋深1000～2000m的含水层，就能获得40～75℃的地下热水。

虽然砂岩热储分布较广，但是地热水富集区并不是普遍存在的，而是在一定的构造条件和沉积环境下呈带状或扫帚状展布的。所以地热水富集区分布范围较小、勘查难度大，现有勘查技术往往花费大量的物探、钻探等勘查费用才能真正圈定出一个地热水相对富集区。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种砂岩热储地热水富集区圈定方法，该方法以古沉积相为理论基础，仅凭对区域地质及水文地质资料的研判，就可以简单、快速找出砂岩热储地热水富集的有利靶区，以解决现有勘查技术方法寻找地热水费用投入大、效率较低的问题。

为实现上述目的，本发明方法以古沉积相为理论基础，通过先找出沉积盆地内基岩的坳(凹)陷区和隆(凸)起区地质构造单元，再找出松散沉积物厚度在1500m以上且有砂砾岩分布的区域就是古沉积相的古河道带分布区。古河道带中轴线两侧约5000～20000m(上游两侧5000～10000m、下游两侧10000～20000m)分布区，就是砂岩热储地热水富集的有利靶区(砂砾岩顶板埋藏浅一端为上古河道带上游)。根据抽水试验资料，这个区域的地热水单井涌水量明显偏大(大于80m³/h)。具体地，该方法包括如下步骤：

(1)首先获得选定的沉积盆地内的区域地质资料，区分出基岩的坳陷区和隆起区；

(2)然后找出地表以下松散沉积物厚度在1500m以上且有砂砾岩分布的区域，就是古沉积相的古河道带分布区；画出该区域的长轴线，即为古河道带的中轴线，砂砾岩埋藏浅一端为上游，埋藏深一端为下游；

(3)以古河道带中轴线两侧5000～20000m(上游两侧5000～10000m、下游两侧10000～20000m)范围，即是砂岩热储地热水富集区。

其中，所述区域地质资料一般从现有石油、煤田、地矿等地质勘查部门直接获得，通过现有石油、煤田、地矿等部门的勘查资料，可以基本确定出坳(凹)陷区、隆(凸)起区及砂砾岩分布区；还可以收集近几年新的地质成果资料，提高坳(凹)陷区、隆(凸)起区及砂砾岩分布区精度。

所述古河道带是在发育巨厚松散沉积物的山前坳陷部位形成的，所述坳陷部位在巨厚松散沉积物的地层压力下压实排水，且有砂砾岩分布。所述砂砾岩埋藏深度不低于1000m，厚度大于50m。

另外，所述古河道带是远古时期的冲洪积区域，在上游5000～10000m多为冲洪积区，下游10000～20000m范围多为冲洪积扇区。砂砾岩的作用是有利于地下水的富集，砂砾岩粗细、厚度及埋深是古河道带、上下游及地下水流向的判断标志。一般越靠近古河道带中轴线，含水层颗粒越粗、厚度越大，具备地热水储集空间，就形成了地热水富集区。砂砾岩埋藏浅一端为上游，埋藏深一端为下游。

所述古河道带的作用是将大量埋深超过1000m的古河水储存起来，同时也接受上游及两侧隆(凸)起区地热水的侧向径流补给(如图1-2所示)，在古河道带上游中轴线两侧5000～10000m、下游中轴线两侧10000～20000m范围就可以找到砂岩热储地热水富集区。

本发明方法具有如下优点：

与以往勘查技术相比，对于本领域技术人员来讲，本发明仅凭对区域地质及水文地质资料的研判，就可以找到地热水富集的目的靶区，节省了以往勘查靶区不明确的物探、钻探等勘查费用，提高了砂岩热储地热水富集区划定的勘查效率。

本发明最大的创新点就是将目标靶区限定在坳(凹)陷区古河道带中轴线两侧5000～20000m(上游中轴线两侧5000～10000m、下游中轴线两侧10000～20000m)范围，深度1000～2000m深度范围，大大缩小了目标范围。

附图说明

图1是砂岩热储地热水富集区垂向剖面示意图；

图2是砂岩热储地热水富集区平面示意图；

图中：1-坳(凹)陷区、2-隆(凸)起区、3-地表、4-松散沉积物、5-地热水演化运移路径、6-古河道带中轴线、7-基岩、8-砂岩热储地热水富集区。

具体实施方式

下面将通过具体实施例来对本发明进行进一步的解释，以便能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。但应理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。

如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包括”为一开放式用语，故应解释成“包括但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

下面首先结合说明书附图对砂岩热储地热水富集区进行解释说明，以使本发明能够更加清楚的得到表达，便于理解。

实施例1

一种砂岩热储地热水富集区圈定方法，该方法包括如下步骤(参见图1和图2)：

1、首先从现有石油、煤田、地矿等地质勘查部门获得选定的沉积盆地内的区域地质资料，区分出基岩(7)地层的坳(凹)陷区(1)和隆(凸)起区(2)地质构造单元；

2、然后找出地表(3)以下松散沉积物(4)厚度在1500m以上的坳(凹)陷区(1)，该区域砂砾岩顶板埋深大于1000m，厚度大于50m分布区即可似为古河道带(6)分布区域；

3、由浅到深画出古河道带的中轴线，砂砾岩顶板埋藏浅的一端为上游，顶板埋藏深的一端为下游，其中，上游中轴线两侧5000～10000m，下游中轴线两侧10000～20000m范围，即是砂岩热储地热水富集区的有利靶区，也就是砂岩热储地热水富集区分布带(8)，推断地热水演化运移路径(5)，具体参见图1和图2，该圈定方法简单，易于掌握。

为了进一步证明本发明的方法有效，申请人还提供了如下应用实例，具体如下：

实施例2

某地区西部、南部和北部为隆(凸)起区，凸起区基岩顶板埋深1000～1500m；中部为坳(凹)陷区，松散沉积物厚度大于1500m，且分布有厚度较大的砂砾岩地层。按照砂岩热储形成的条件，此坳(凹)陷区已经具备了形成古河道带条件，按照本发明的方法，理论上，靠近古河道带上游中轴线两侧5000～10000m，下游中轴线两侧10000～20000m范围是砂岩热储地热水富集的有利靶区，应该能找到富水性很强的地热水。

申请人根据实地勘查和收集大量已有地热地质成果资料进行分析研究，研究证明，该区古河道带中轴线上游5000～10000m，下游中轴线两侧10000～20000m确实存在地热水富集分布带。

进一步地，在此区域，申请人收集了深度1000～2000m的范围内的20余眼地热井钻孔资料，并对其地层岩性、抽水试验数据等进行统计分析，统计结果为：取水热储在1000～1800m深度内，砂砾岩顶板埋深1100～1600m，砂砾岩厚度50～190m，水温50～85℃，单井涌水量80～120m³/h，为强富水区。

为了进一步验证，申请人对地热水富集分布带外围地热井抽水试验数据进行了统计分析，取水深度1000～2000m范围内10余眼地热井砂砾岩厚度小于50m，单井涌水量一般小于70m³/h，明显小于地热水富集带内的涌水量。

结论，古河道带中轴线两侧5000～20000m(上游两侧约5000～10000m、下游两侧10000～20000m)范围能够找到富水性较强的地热水。

实施例3

某地区南部和北部为隆(凸)起区，凸起区基岩顶板埋深1000～1500m；坳(凹)陷区，松散沉积物厚度大于1500m，且分布有厚度较大的砂砾岩地层。按照热储形成的条件，此坳(凹)陷区已经具备了形成古河道带条件，按照本发明的方法，理论上，靠近古河道带上游轴线两侧5000～10000m，下游轴线两侧10000～20000m宽度是砂岩热储地热水富集的有利靶区，应该能找到富水性很强的地热水。

申请人根据实地勘查和已有钻孔抽水试验资料统计分析研究，研究证明，该区古河道带中轴线上游5000～10000m，下游轴线两侧10000～20000m确实存在地热水富集分布带。

进一步地，在此区域，申请人收集了深度1000～2000m的范围内的30余眼地热井钻孔资料，并对其地层岩性、抽水试验数据等进行统计分析，统计结果为：取水热储在1000～1600m深度内，砂砾岩顶板埋深1000～1400m，砂砾岩厚度60～200m，水温53～62℃，单井涌水量80～120m³/h，为强富水区。

为了进一步验证，申请人对地热水富集分布带外围地热井抽水试验数据进行了统计分析，取水深度1000～2000m范围内20余眼地热井，砂砾岩厚度小于50m，单井涌水量一般小于70m³/h，明显小于地热水富集带内的涌水量。

结论，古河道带中轴线上游5000～10000m、下游轴线两侧10000～20000m、深度1000～2000m能够找到较大涌水量的地热水。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。