景城区地热资源潜力评价
（一）景城区地质结构分析
景城区位于滨河新区中部，西邻黄河，东至宁夏内蒙古交界处，规划面积约40平方公里，是滨河新区未来规划的主要人口聚居区及新兴产业园区，亦是自治区政府着力打造的“绿色、高端、和谐、宜居”的生态城核心区域。正确评价景城区的地热资源潜力，对于滨河新区的城区建设和未来可持续发展均具有重要的意义。
1.地层构造
依据区域地质资料和钻探资料，景城区处于柴达木—华北地层大区—华北地层区—鄂尔多斯西缘地层分区—桌子山—青龙山地层小区。对应于三级构造单元为鄂尔多斯西缘中元古代—早古生代裂陷带，古生代地层被广泛发育的中、新生代地层所掩盖，埋藏较深，新生界普遍发育。据地热钻孔揭露，区内地层由老至新依次有奥陶系、石炭系、二叠系、古近系、新近系、第四系。
奥陶系为一套碳酸盐岩沉积地层，岩性以灰色中厚层夹薄层含白云质灰岩为主，奥陶系上部构造裂隙发育；石炭系—二叠系为碎屑岩、碳酸盐岩的海陆交互相岩系沉积组成，岩性以灰白色砂岩、灰、灰黑色泥岩、煤及少量黏土岩等组成；古近系—新近系地层上、中部为紫红色、橘黄色半胶结泥岩、砂质泥岩，下部为棕红色泥质砂岩、砂质泥岩为主；第四系在景城区全区大面积出露，岩性为中细砂和粉细砂。
2.水文地质条件
根据地下水的赋存条件和水力性质，将滨河新区地下水分为三大类型，即第四系松散岩类孔隙水、碎屑岩类孔隙裂隙水和碳酸盐岩溶裂隙水，奥陶系碳酸盐岩是构成工作区岩溶裂隙水的主要含水层。
第四系松散岩类孔隙潜水的补给来源主要包括大气降水补给及东部丘陵台地地下水的侧向径流补给；碎屑岩类孔隙裂隙水主要接受大气降水的入渗补给及表层第四系潜水的越流补给，地下水沿地层倾向由东南向西北径流；碳酸盐岩溶裂隙水主要来自东部鄂尔多斯高原，其深部地下水沿东西向导水断裂向西径流，在景城区岩溶裂隙发育段形成富水体，其特点是水位埋深变化大，富水性不均一，地下水径流、循环缓慢，储存、运移受构造控制，且主要以深循环为主。
3.景城区断裂构造分析
景城区地貌以台地为主，卫星影像图分析显示，景城区主体呈北东—南西走向，城区地势较为平缓，南北两侧被山地丘陵环绕。南侧地形以山地为主，与景城区平地的接触带主要沿水洞沟方向，呈北西—南东走向，接触带部位多出现断层崖地貌（图6-16），断层崖高50~100 m，崖坡陡峻；北侧地形多以山地丘陵为主，与景城区平地接触带多出现沟壑地貌（图6-17），南北两侧地貌特征反映了景城区南北两侧的北西—南东向断裂特征。结合大地电磁剖面推断解译的通过三口地热井沿北西—南东向横穿景城区中部的断裂综合分析，三条断裂均匀分布在景城区的北、中、南部，走向均为北西—南东向，通过研究黄河断裂的发育特征，推断其为垂直于黄河断裂的一系列次级断裂。
图6-16 景城区南侧边界地貌图
图6-17 景城区北侧边界地貌图
景城区深部地热水主要来源于东部鄂尔多斯高原，地下水沿着东西向导水断裂向西径流并在景城区内汇集，钻孔揭示主要含水层奥陶系灰岩岩溶裂隙水埋深在800~1100 m，大地电磁剖面揭示深部地热流体地热储层发育，含水量丰富，地温梯度在黄河断裂的控制下稳定在约2.8℃/100 m。
从地热资源开发角度分析，确定温度在45℃为可开发温度临界点。依托DRT-03、DRT-04、DRT-05三口地热井测温资料，确定景城区45℃以上热储层界面主要分布于800 m深度，地热资源埋深浅、厚度大，有极大的开发利用价值。
景城区地热资源的发现，为农业和能源结构调整、城市环境质量改善、旅游经济的发展提供了有利条件（图6-18）。
图6-18 景城区及周边地貌分析图
（二）地热资源潜力评价方法
银川盆地地处西北高原腹地，由于冬季寒冷、昼夜温差大、持续时间长，使这里辽阔肥沃的土地、丰富的地下水及充足的太阳能等资源不能被充分利用，冬季农业生产受到极大的限制，由于大量燃煤对城市环境造成严重污染，使银川市大气环境质量变差。地热资源的发现，为农业和能源结构调整、城市环境质量改善、旅游经济的发展提供了有利条件。
在已经确定开发利用潜力的基础上根据勘探价值分级特征（表6-10、6-11）预估滨河新区为近期可勘探区，地热资源具有巨大的开发利用潜力。
表6-10 勘探价值分级特征表
表6-11 地热资源温度分级表
注：表中温度是指主要热储代表性温度。
按3000 m地层温度计算，滨河新区的热储层温度区间主要为45℃~90℃，地热主要用于采暖、医疗、洗浴、温室种植等（表6-11）。实现资源利用与环境保护的良性循环和协调发展，促进农业和能源结构调整及生态环境的改善，必将取得较好的经济效益、社会效益和环境效益，把银川滨河新区建成清洁、靓丽的温泉旅游地。
（三）景城区地热资源潜力评价
地热资源量计算采用热储法，其计算表达式为：
式中：Q——地热资源量，kJ；
Cr，Cw——分别为热储岩石比热和水的比热，kJ/kg·℃；
ρr，ρw——分别为热储岩石密度和水的密度，kg/m3；
Φ——热储岩石孔隙率（或裂隙率）；
qw——流体储量，包括静储量和弹性储量，m3；
T1——热储温度，℃；
T0——恒温层温度，℃；
V——热储体积，m3。
假设以45℃为可开发临界温度，对应地层深度约为800 m。通过DRT-03及DRT-05孔测温资料，其1700 m深度温度约63℃，大于45℃热储层埋藏深度为800～1700 m段，出水温度45℃～63℃。按地温梯度2.8℃/100 m计算，对应2000 m深度地层温度约为71.4℃，对应2500 m深度地层温度约为85.4℃，对应3000 m深度地层温度可达99.4℃。景城区面积约20 km2，经计算1700 m深度内＞45℃热储层蕴藏的热能储存量总计达1.89×1013 kcal，折标准煤270万t；3000 m深度范围内＞45℃热储层蕴藏的热能储存量总计达17.2×1013 kcal，折标准煤2464万t。
（四）热能无干扰模式开发利用
由于景城区深层地热水矿化度较高，因此常规地热井抽取地下水会产生水位下降、对地表环境和地层造成极大污染与破坏等生态问题。为了将滨河新区建设成为“绿色、高端、和谐、宜居”的生态城市，积极探索环境友好的新型地热开发模式，建议采用无干扰模式对地热资源进行开发利用。
无干扰地热供热系统通过钻深2000 m左右的热源孔，然后通过设置换热器让换热管中的介质与深层热储层做热能交换，并通过地面设备将热量提取向建筑物供热的一套系统。目前对于中深层地热井井型以直井最为常见，近年来也有单位尝试为了增大换热面积，开展“L”型水平地热井和“U”型对接地热井及多分支地热井系统的研究和应用。
1.同轴套管直井系统
直井是中深层地热井最常见的类型，井型近乎垂直，井眼沿铅直方向钻进并在规定的井斜角和方位角范围内钻达目的层位。非取水型地热直井多采用同轴套管式，外壁管道进水，内管道出水。
2.水平井
L型地热井水平段的设立可以极大地增加换热面积，提高换热效率，这一类型井钻探导向难度大，井轨迹控制精度高，由直井和水平井两部分组成。目前在地热能开发利用中，L型井较为少见。
3.U型对接井
U型对接井可以增加传热介质在高温地层的径流面积和时长，从而提高换热效率。这一类型地热井是典型的非取水型地热井系统之一，取热效率较高，但造价昂贵。