Características geológicas y análisis de exploración, desarrollo y utilización de los campos geotérmicos de Shandong Lubei

(Instituto de Estudios de Ingeniería Geológica Shandong Lubei, Texas 253015)

Sobre el autor: Zhou Shaozhi (1963—), nativo de Laixi, Shandong , Dedicado a trabajos de investigación de exploración y evaluación geológica ambiental hidráulica.

Resumen: Este artículo expone los antecedentes geológicos, el campo geotérmico y las características de almacenamiento geotérmico del área norte de Shandong, estima la cantidad de recursos geotérmicos, analiza la situación actual de la exploración, el desarrollo y la utilización de recursos geotérmicos en la región. , y propone la exploración, desarrollo y utilización de recursos geotérmicos. Aproveche las sugerencias.

Palabras clave: campos geotérmicos; almacenamiento de calor; desarrollo y utilización de recursos geotérmicos; Norte de Shandong

La llanura de Shandong está ubicada en la parte oriental de la llanura del norte de China y es rica en energía geotérmica. recursos, formando un vasto campo geotérmico. En la actualidad, los recursos geotérmicos en Dezhou, Dongying, Liaocheng y otros lugares se han desarrollado y utilizado en diversos grados, y han logrado beneficios económicos y sociales obvios en conservación de energía, mejora ambiental, calefacción, baño y atención médica. muy amplio.

1 Antecedentes geológicos y división del campo geotérmico de Lubei

1.1 Estructura geológica regional

La unidad estructural en esta área pertenece a la cuasi plataforma chino-norcoreana (Nivel I). La falla Liaocheng-Lankao y la falla Qihe-Guangrao la dividen en dos unidades estructurales secundarias, la depresión de la plataforma del norte de China en el norte y el levantamiento de la plataforma Luxi en el sur. Desde el Mesozoico y el Cenozoico, debido a la intensa actividad de fallas, se han formado unidades estructurales de tercer nivel, como el levantamiento Chengning, la depresión Jiyang, la depresión Linqing y el levantamiento Luxi (Oficina de Geología y Recursos Minerales de Shandong, 1995) (ver Tabla 1). ). Afectadas y controladas por las actividades de fallas en depresiones y áreas de levantamiento, se forman muchas unidades estructurales secundarias (levantamientos y depresiones).

Tabla 1 Tabla de división de unidades constructivas

Afectada por el sistema tectónico Neocathaysiano, las fracturas del lecho rocoso en esta zona se desarrollan y la intensidad de actividad es alta. Las principales direcciones de desarrollo de las fallas son el norte, norte, este y norte y casi de este a oeste. La falla Qihe-Guangrao y la falla Liaocheng-Lankao son las fallas límite de las unidades estructurales secundarias en el área, que controlan la deposición de estratos cenozoicos. La falla de Cangdong, la falla de Bianlinzhen-Yangerzhuang y la falla de Lingxian-Laohuanghekou son las fallas límite de las unidades estructurales de tercer orden en esta área, que controlan los estratos cenozoicos en las áreas de levantamiento y depresión.

Capa 1.2

Esta zona está situada en la parte oriental de la cuasi plataforma China-Corea del Norte. Es una zona plana vasta y plana, cubierta en su mayor parte por sedimentos cuaternarios. Desde el Cenozoico, esta zona ha ido hundiéndose lentamente bajo la influencia de movimientos de elevación diferenciales y se han depositado estratos cenozoicos con un espesor de más de 3.000 m. Los estratos basales cubiertos por el Cuaternario son principalmente rocas clásticas lacustres neógenas y paleógenas, que contienen petróleo, yeso, roca salina, etc. Rocas clásticas continentales del Cretácico y Jurásico y rocas volcánicas continentales del Carbonífero y Pérmico intercaladas con estratos carboníferos; rocas carbonatadas marinas poco profundas del Cámbrico y Ordovícico y series de rocas metamórficas del Precámbrico (Arqueano), etc.

1.3 División de campos geotérmicos en el norte de la provincia de Shandong

Dentro del rango de profundidad de entierro de 2000 metros de la llanura norte de Shandong, los recursos geotérmicos pertenecen al sector de agua caliente-agua caliente. tipo de recursos geotérmicos entre los recursos geotérmicos de baja temperatura según su temperatura (Oficina Nacional de Supervisión Técnica, 1990), el tipo de medio de almacenamiento térmico es el almacenamiento térmico de tipo poro-grieta. La distribución de los recursos geotérmicos está controlada por las estructuras geológicas regionales y la distribución estratigráfica. La distribución de los estratos y campos geotérmicos también es diferente en las diferentes partes estructurales. Por lo tanto, según la ubicación estructural de los recursos geotérmicos en la región, el campo geotérmico de Lubei se divide en cuatro campos geotérmicos: levantamiento de Chengning, depresión de Jiyang, depresión de Linqing y levantamiento de Luxi (Figura 1). Según las características estructurales del campo geotérmico, el campo geotérmico se divide en áreas elevadas y áreas deprimidas para evaluar los recursos geotérmicos secundarios.

Figura 1 Diagrama esquemático de la zonificación del campo geotérmico en la provincia norte de Shandong

2 Características geológicas de los reservorios térmicos

2.1 Reservorios térmicos

La llanura del norte de Shandong es una cuenca de rift mesozoica y cenozoica, el espesor sedimentario cenozoico supera los 1000 ~ 4000 m y la temperatura del suelo aumenta con la profundidad. En el sistema de almacenamiento térmico de rocas clásticas Paleógeno-Neógeno, la Formación Paleógena Dongying, la Formación Shahejie y la Formación Kongdian son depósitos de cuenca lacustre cerrados o semicerrados, y la lutita es la principal serie de rocas para la generación y almacenamiento de petróleo. La salinidad del agua caliente subterránea es de 10 ~ 30 g/L y puede alcanzar hasta 50 ~ 70 g/L. El volumen de entrada de agua en un solo pozo es inferior a 30 m3/h, la profundidad de enterramiento es grande y la continuidad del calor. la distribución del almacenamiento es deficiente. En las condiciones actuales, el valor de desarrollo y utilización es pequeño. En el sistema de almacenamiento de calor del lecho rocoso, las reservas de calor de fractura de roca clástica del Mesozoico Jurásico-Cretácico y Paleozoico Superior Carbonífero-Pérmico tienen un bajo valor de desarrollo y utilización debido a su entierro profundo, estructura densa, falta de fracturas y escasa riqueza de agua.

Por lo tanto, desde la perspectiva de los beneficios económicos, sociales y ambientales del desarrollo y utilización de recursos geotérmicos, los reservorios térmicos adecuados para el desarrollo en el campo geotérmico de Lubei son los reservorios térmicos de poros de roca clástica de la Formación Neógena Guantao y el karst de roca salina de ácido carbónico Ordovícico-Cámbrico. yacimiento térmico de fractura.

2.2 Campo de temperatura del campo geotérmico y características de distribución de almacenamiento de calor

2.2.1 Campo geotérmico de elevación de Chengning

Bianlin Town-Yang Está delimitado por la falla de Erzhuang, la falla Lingxian-Laohuanghekou en el sur, el Dezhou Sag en el oeste y el Chengkou a Bozhong Sag en el este y noreste, con un área de 3370 km2. El gradiente geotérmico de la capa de roca es de 3 ~ 5 °C/100 m, y el gradiente geotérmico promedio es de 4,2 °C/100 m, lo que indica una anomalía positiva en el gradiente geotérmico. El patrón de distribución de entierro de sus reservas de calor;

Reservas de calor de la Formación Neógena Guantao: Su tipo son reservas de calor de poros y fracturas de roca clástica, que es del tipo de conductividad térmica y la litología de roca de capa es Cuaternaria y Neógena del Grupo Ming Hua Zhen; . La profundidad de entierro de la Formación Guantao es de 700~1~300 m, y el espesor es de 0~300 m. La litología de la capa hidrotermal es principalmente arenisca y arenisca medio fina, con un espesor acumulado de 0 a 200 m, representando del 40% al 45% del espesor total de esta capa. Los pozos de agua caliente existentes en el área tienen una profundidad de 1200 ~ 1300 m, una sección de toma de agua de 1000 ~ 1300 m, un flujo de entrada de agua de un solo pozo de 700 ~ 1500 m3/d, una salinidad de 5 ~ 7 g/L y un pozo de agua. Temperatura de 50 ~ 58 ℃.

Reservorio de calor Cámbrico-Ordovícico: Oculto bajo los estratos Cenozoico o Paleozoico Superior, la litología es principalmente caliza, reservorio de calor tipo fisura kárstica y conductividad térmica de agua caliente distribuida localmente. La profundidad de enterramiento del techo es de 700 ~ 1400 m, y se controlan la temperatura del agua, la roca de almacenamiento de calor rica en agua, la estructura y la profundidad de enterramiento.

2.2.2 Campo geotérmico de la Depresión de Linqing

El campo geotérmico de la Depresión de Linqing está delimitado por el Levantamiento de Luxi al este, la Falla de Liaocheng-Lankao al este, la Depresión de Dongming al al oeste y el levantamiento interior de Huang es adyacente al levantamiento de Hengshui-Longyao al noroeste y a la depresión de Huanghua al norte, con un área de 6942,5 km2. El gradiente geotérmico de la roca de capa es de 2,5 ~ 4 ℃ / 100 m. y el gradiente geotérmico promedio es de 3,3 ℃/100 m, lo que demuestra que el gradiente geotérmico es una anomalía positiva. El patrón de distribución de entierro de sus reservorios térmicos;

Reservorios térmicos de la Formación Neógena Guantao: La profundidad de entierro de los reservorios térmicos de la Formación Guantao está controlada por estructuras secundarias regionales, con depresiones profundas y levantamientos poco profundos. La profundidad del fondo del área de la depresión es de 1400 ~ 1700 m, la profundidad del área del abultamiento es de 1300 ~ 1400 m y el espesor es de 100 ~ 500 m. La litología del depósito térmico es principalmente arenisca media-fina. el fondo es un conglomerado arenoso y arenisca de grava, y el acuífero El espesor acumulado es de 80 ~ 220 m, la sección de toma de agua del pozo geotérmico existente en el área es de 1000 ~ 1500 m, el volumen de entrada de agua de un solo pozo es de 1000 ~ 1800 m3/d , la salinidad es de 3 ~ 5 g/L, el tipo químico del agua es Cl-Na y el tipo químico del agua subterránea es almacenamiento de calor del Cámbrico-Ordovícico: distribuido principalmente en el área estructural elevada, oculta bajo el Cenozoico. y estratos del Paleozoico superior, con una profundidad de enterramiento de techo de 1000 ~ 1800 m, y el tipo de almacenamiento de calor es de tipo carbonato de fractura kárstica, el origen del agua caliente es principalmente de tipo conductivo, seguido del tipo de convección; la temperatura calculada es de 50 ~ 60; ℃; la temperatura geotérmica y el volumen de agua se ven afectados por la profundidad del yacimiento calentado, la litología de las rocas carbonatadas, las condiciones geológicas y la erosión antigua. Está controlado por factores como la distribución de las conchas, las fallas estructurales y el desarrollo kárstico.

2.2.3 Campo geotérmico de la depresión de Jiyang

El campo geotérmico de la depresión de Jiyang está delimitado por la falla de la desembocadura del río Laohuang en el condado de Linling en el norte, el levantamiento de Luxi en el sur y el Depresión de Linqing en el oeste, adyacente a la falla de Yishu en el este, con una superficie de 20.712 km2. El gradiente geotérmico en el área es de 2,5 ~ 5 ℃/100 m, y el gradiente geotérmico promedio es de 3,6 ℃/100 m, lo que indica que el gradiente geotérmico es una anomalía positiva. El patrón de distribución de entierro de sus reservas de calor;

Las reservas de calor de la Formación Neógena Guantao: el área de depresión es generalmente de 1200 ~ 1800 m, el área de abultamiento es generalmente de 500 ~ 1300 m y la profundidad de entierro en el fondo del abultamiento de Gudao es de 1800 mm. El espesor de los estratos en el área de la depresión es de 350 a 500 metros, y el espesor de los estratos en el área del abultamiento es de 250 a 325 metros. La litología del yacimiento termal es principalmente arenisca media fina, conglomerado arenoso y arenisca cascajosa, con un espesor acumulado de 100 a 200 metros. Los pozos geotérmicos existentes en la zona se encuentran principalmente en depresiones. En la sección de toma de agua de 1200 ~ 1400 m, la salida de agua de un solo pozo es de 1900 ~ 2500 m3/d, la temperatura del agua del pozo es de 56 ~ 60 ℃, la salinidad es de 6 ~ 20 g/L y los tipos químicos del agua son Cl SO4-Na y Cl-Na.

El reservorio de calor Cámbrico-Ordovícico es del tipo disolución-fractura de carbonatos, distribuido principalmente bajo los estratos cenozoicos en la zona de levantamiento. La profundidad enterrada del techo es de 500 ~ 1800 m, y el área varía, siendo el máximo de 720 km2. El depósito de calor está estratificado o fisurado. El grado de desarrollo del karst de fisuras se ve afectado por la profundidad del enterramiento, la litología, la estructura y las zonas de falla del lecho rocoso. Es desigual y tiene grandes diferencias en la riqueza de agua. Según los datos geológicos de la exploración petrolera, el volumen de agua de un solo pozo es de 300~1000 m3/d, la temperatura del agua del pozo es de 52~90℃ y la salinidad es de 8~15g/L.

2.2.4 Campo geotérmico Luxi Uplift

2.2.4 Campo geotérmico Luxi Uplift

El campo geotérmico Luxi Uplift está ubicado en la unidad tectónica Luxi Uplift, delimitada por el Liaocheng -Las fallas de Lankao, Qihe-Guangrao al este y al norte, y el río Amarillo al oeste y al sur, con un área de 6404,5 km2. La temperatura geotérmica de la capa de roca en el área es de 2,5 ~ 5 ℃ / 100 m. y el gradiente geotérmico promedio es de 3,8 ℃/100 m, lo que indica que el gradiente geotérmico es una anomalía positiva. El patrón de distribución de entierro de sus reservas de calor;

Las reservas de calor de la Formación Neógena Guantao: son reservas de calor de tipo fractura de poro, distribuidas principalmente cerca y en los bordes de la falla Liaocheng-Lankao y la falla Qihe-Guangrao. y están enterrados a una profundidad de 600 ~ 1000 metros, el espesor de la formación es de 100 ~ 300 metros y el espesor de almacenamiento de calor es de 50 ~ 200 metros. Debido a la delgada capa de cobertura, las malas condiciones de aislamiento térmico y la cercanía al frente de la montaña, bajo tierra. suministro de agua fría, la temperatura de almacenamiento de calor es baja. Según el gradiente geotérmico, la temperatura de almacenamiento de calor es de 30 ~ 42 ℃.

Reservorio termal Cámbrico-Ordovícico: enterrado bajo los estratos Cenozoico y Paleozoico Superior, la profundidad de enterramiento de la interfaz superior aumenta gradualmente de sur a norte y de oeste a este. La profundidad de enterramiento de la superficie superior en Yanggu y la parte oriental de Liaocheng es de 300 a 1200 m; en el norte de Dong'a-Jinan, la profundidad de enterramiento de la superficie superior es de 250 a 600 m. Los pozos geotérmicos existentes en el área están ubicados dentro de la profundidad. rango de 1500 ~ 1600 m en la sección de toma de agua. La reserva de calor se compone principalmente de fisuras kársticas de piedra caliza del Ordovícico y la producción de agua varía mucho. La producción de agua de un solo pozo es de 1600 ~ 2000 m3/d, la temperatura del agua es de 42 ~ 62 ℃, la salinidad es de 2 ~ 5 g/L y el tipo químico del agua es HCC.

Recursos geotérmicos en la Zona 3

La evaluación de los recursos geotérmicos se realiza principalmente desde dos aspectos, a saber, los recursos térmicos que se pueden explotar en la zona y el agua caliente subterránea que puede ser explotado. Los campos geotérmicos sólo pueden formarse cuando se almacenan suficientes recursos térmicos en depósitos térmicos. El desarrollo de recursos geotérmicos requiere agua geotérmica como portador para llevar el calor del almacenamiento térmico a la superficie para su desarrollo y utilización. Según los resultados del cálculo del "Informe de Previsión de Recursos Geotérmicos del Norte de Shandong" y el área del área de evaluación, los recursos geotérmicos en esta área (Tabla 2) son: el agua geotérmica explotable de la Formación Guantao es 1,12×109m3/ a, y el calor es 1,19×65438. La cantidad de agua caliente subterránea que se puede extraer de las fisuras kársticas de rocas carbonatadas del Ordovícico-Cámbrico es 8,09×107m3/a, y la cantidad de calor es 1,12×1016j/a.

Tabla 2 Lista de regiones Resultados del cálculo de recursos geotérmicos

4. Estado actual de la exploración, desarrollo y utilización

4.1 Estado actual de la exploración de recursos geotérmicos.

La investigación sobre las condiciones geológicas profundas de esta zona se inició en la década de 1960. El sistema geológico, mineral y petrolero ha llevado a cabo estudios hidrogeológicos regionales, estudios de gravedad profunda, estudios aeromagnéticos, estudios sísmicos y perforaciones petroleras para encontrar petróleo. Desde la década de 1980, los departamentos de geología y minerales han llevado a cabo sucesivamente estudios e investigaciones de recursos geotérmicos en diferentes escalas en la región. Entre ellos, la Segunda Brigada de Ingeniería Geológica Hidrogeológica de la Oficina de Estudios Geológicos Provinciales de Shandong tomó la iniciativa de realizar exploraciones de recursos geotérmicos en. La ciudad de Dezhou en 1996 y el "Informe de investigación detallado sobre recursos geotérmicos en la ciudad de Dezhou" completado es el primer informe de investigación detallado sobre recursos geotérmicos de tipo poro y fisura en la provincia. En 2002, se llevó a cabo un estudio de los recursos geotérmicos en toda la provincia norteña de Shandong. En la actualidad, la precisión de la exploración de la mayoría de los campos geotérmicos es baja, la mayoría de ellos se encuentran en la etapa de investigación y los métodos de cálculo y evaluación de los recursos geotérmicos son relativamente simples. Por tanto, los recursos de evaluación calculados son menos precisos. El estado actual de la exploración de recursos geotérmicos en el norte de Shandong se muestra en la Figura 2.

4.2 Estado actual del desarrollo y aprovechamiento de los recursos geotérmicos en la zona

El desarrollo de los recursos geotérmicos en esta zona se inició en la década de 1970. Durante la exploración petrolera se perforaron más de una docena de pozos geotérmicos con temperaturas del agua superiores a 50°C, que se utilizaron únicamente para baños, acuicultura y estudios de observación sísmica.

Desde la década de 1990, la Segunda Brigada de Hidrogeología e Ingeniería Geológica de la Oficina de Estudios Geológicos Provinciales de Shandong ha llevado a cabo estudios geológicos de recursos geotérmicos y perforación de pozos geotérmicos en Liaocheng, Dezhou, Jinan, Binzhou, Dongying y otros lugares para Promover el desarrollo y utilización de los recursos geotérmicos en la zona. Actualmente hay cerca de 50 pozos geotérmicos y varios más en construcción.

La temperatura del agua de los pozos geotérmicos es de 49 ~ 86°C, y la producción de agua de un solo pozo es de 1000 ~ 2400 m3/d.

En la actualidad, el desarrollo y utilización de recursos geotérmicos en esta área incluye principalmente baños de aguas termales, natación en baños, suministro de agua doméstica, calefacción, plantación y cría, etc. , ha formado una cierta escala y ha logrado importantes beneficios sociales, económicos y ambientales (Cuadro 3).

Figura 2 Diagrama esquemático del estado actual de la exploración de recursos geotérmicos.

Tabla 3 Desarrollo y utilización de campos geotérmicos en el norte de la provincia de Shandong

5 Conclusiones y sugerencias

5.1 Conclusiones

(1) Según a los recursos geotérmicos Según la ubicación estructural, esta área se puede dividir en cuatro campos geotérmicos: Chengning Uplift, Jiyang Depression, Linqing Depression y Luxi Uplift. La temperatura de almacenamiento geotérmico del campo geotérmico es inferior a 90 °C, que es un recurso geotérmico de agua caliente entre los recursos geotérmicos de baja temperatura.

(2) El área es rica en recursos geotérmicos. El agua geotérmica explotable de la Formación Guantao en toda el área es de 1,12×109m3/a, y los recursos termales explotables son de 1,19×1017J/a; -Cámbrico El agua caliente subterránea que se puede extraer de las fisuras kársticas de rocas carbonatadas es de 8,09×107m3/a, y los recursos térmicos que se pueden extraer son de 1,12×1016j/a.

(3) La geotermia La exploración de recursos en el área ha alcanzado una cierta escala. Se han completado 8 proyectos de exploración y 19 proyectos de exploración están en progreso. El desarrollo de estos proyectos proporciona información básica para una mayor exploración de los recursos geotérmicos de la zona.

(4) El desarrollo y utilización de recursos geotérmicos en esta área ha entrado en la etapa práctica. Actualmente se utiliza principalmente para baños de aguas termales, natación en baños, suministro de agua doméstica, calefacción, plantación y cría, etc. Ha formado una cierta escala y logrado importantes beneficios sociales, económicos y ambientales.

5.2 Recomendaciones

Los recursos geotérmicos, como nueva energía verde renovable, tienen ventajas incomparables sobre las fuentes de energía tradicionales. Fortalecer la exploración, el desarrollo y la utilización de los recursos geotérmicos en la región es una forma eficaz de aliviar la escasez de energía en la región. Al mismo tiempo, es necesario gestionarlos eficazmente para evitar las consecuencias geológicas adversas causadas por la sobreexplotación.

Referencia

Cai Hanyi. 2004. Aprovechamiento directo de la energía geotérmica. Tianjin: Prensa de la Universidad de Tianjin.

Chen Moxiang. 1988. Energía geotérmica en el norte de China. Beijing: Science Press.

Oficina Estatal de Supervisión Técnica. 1990. Código para la exploración geológica de recursos geotérmicos. Beijing: Prensa de Geología.

Oficina Provincial de Geología y Recursos Minerales de Shandong. Atlas de geología ambiental de la provincia de Shandong. Jinan: Editorial de mapas de Shandong