2.1.1 华北平原
华北平原砂岩热储主要为新近纪明化镇组、馆陶组热储,古近纪东营组热储,沙河街组热储。华北平原地区砂岩热储开发利用程度较高的地区为天津、河北、山东等,其中天津地区开发利用的砂岩热储主要为新近纪明化镇组和馆陶组、古近纪东营组热储,具有成岩性好、胶结程度高等特点。山东省鲁西北平原区开发利用的砂岩热储主要为新近纪馆陶组、古近纪东营组热储,具有岩性结构松散、成岩性差、胶结程度差等特点。河北省开发利用的砂岩热储主要为新近纪明化镇组、馆陶组热储。
1.天津地区
下面以天津市滨海新区为例,介绍其热储特征。
(1)明化镇组
明化镇组热储层是天津地区埋藏最浅的热储层,在宁河—宝坻断裂以南普遍分布,顶板埋深为300~600m,底板埋深为589~1996m,以半胶结的粉细砂、细砂岩和杂色泥岩不等厚互层为主,其中砂层厚度为80~260m。孔隙度为25%左右,涌水量为40~100m3/h,出水温度为40~80℃,地热流体化学类型(按舒卡列夫分类)为HCO3-Na型、HCO3·Cl-Na型和SO4·Cl-Na型,矿化度一般小于1500mg/L,局部地区大于3000mg/L,硬度约为35mg/L,多为无腐蚀性至轻微腐蚀性热流体。
(2)馆陶组
馆陶组上段热储段顶板埋深为1455~1900m,一般厚度为100m左右,区域上岩性变化较大。其热储砂岩具微细斜层理和斜层理,局部具较细波状交错层理,普遍含黄铁矿微晶集合体,炭质条带发育。富水段岩性以粉—细砂岩为主,孔隙度为26%~30%,渗透率为430×10-3~1979.8×10-3μm2,水温为50~63℃,单井涌水量约为60~110m3/h,水化学类型多为HCO3·Cl-Na型,矿化度为1200~2000mg/L。
馆陶组下段热储段顶板埋深为1850~1950m,一般厚度为60~150m,其热储上部含砾砂岩偶尔夹薄层泥岩,下部以杂色底砾岩为主。砾石成分主要由石英、燧石组成。富水岩性以含砾砂岩、砂砾岩为主,孔隙度为25%~30%,渗透率为800×10-3~1500×10-3μm2,井口水温约为64~70℃,单井涌水量为60~120m3/h,水化学类型多为HCO3-Na型,矿化度为1500~2000mg/L。
(3)东营组
东营组热储层顶板埋深为2000m左右,厚度为240~300m。岩性为一套灰白色、灰绿色砂岩与深灰绿色泥岩呈不等厚频繁交错互层,砂岩多为薄层,厚度为1~4m,且砂岩泥质含量较高。间夹黑色油页岩,薄层灰黑、棕黄、紫红色泥岩等暗色泥岩。流体化学类型为HCO3·Cl-Na型,矿化度为1659mg/L,硬度为28.0mg/L(以CaCO3计),pH为8.35。
2.鲁西北平原
(1)新近纪馆陶组热储
除宁津潜隆局部地段有部分缺失外,其余地区皆有分布。顶板埋深一般为700~1000m,局部地段最深可达1300m。底板埋深一般为1000~1700m,最深可达2300m。地层厚度为300~600m。
热储含水层厚度占地层厚度的37%~45%,单层平均厚度为10~20m。岩性主要为河流相、冲积扇相的细砂岩、粗砂岩、含砾砂岩、砂砾岩,砾石呈半圆状,磨圆度中等。热储在垂直方向上具有上细下粗的正旋回特征;在水平方向上具有南部、东部颗粒粗,中部、西部颗粒细的特征。在取水段1000~1500m的深度内,单井出水量为40~80m3/h。热水矿化度为3.97~18.52g/L,水化学类型以Cl-Na型为主,由西向东矿化度逐渐增高。井口水温一般为45~65℃,属低温热水—热水型地热资源。
(2)古近纪东营组热储
古近纪东营组热储分布不稳定,主要分布在沾化—车镇、东营、惠民、临清坳陷等的潜凹区内,在埕宁隆起,以及济阳坳陷和临清坳陷的凸起区缺失。顶板埋深一般为1000~1700m,局部地段最深可达2300m。层底埋深为1200~2800m,潜凹区中心地带一般为1500~2500m,以沾化潜凹埋深最大,德州潜凹、临清—冠县潜凹和东营潜凹次之,地层厚度为0~800m。受基底起伏和区域构造的控制,总的分布特征:在潜凹盆地中心厚度最大,达600~700m,向边缘地带渐薄,有自西向东、自南向北由薄变厚的趋势。形成了以东营潜凹、沾化潜凹、德州潜凹、临清—冠县潜凹、临邑潜凹等为中心的东营组热储发育区。
热储含水层岩性为细砂岩、砂砾岩,累计厚度为10~200m,东营、滨州等地富水性较强,其他地区富水性较弱。单井出水量为30~70m3/h,矿化度为7~20g/L,水化学类型为Cl-Na型、SO4·Cl-Na·Ca型,井口水温为50~70℃,属温热水—热水型地热资源。
3.河北省
馆陶组孔隙热储顶底界埋深、沉积厚度变化与基岩起伏相一致,总体呈现凹陷区顶底界埋深较大、沉积较厚,凸起区埋深较小、沉积较薄的规律。其顶界埋深一般为1000~1300m,平原区西部以及断凸部位埋深较浅,一般小于1000m。凹陷部位顶界埋深较大,达到1800~2000m。大部分地区底界埋深为1400~1600m。其中,在一些凹陷部位埋深较大,一般大于1800m,局部地区如饶阳、霸州、深州以及黄骅坳陷北部等区域,达到2200~2400m。近山前区域,以及临清坳陷、沧县台拱区域底界埋深较小,一般为1000~1200m,局部小于1000m。
馆陶组沉积厚度一般为200~400m。其中一些凹陷部位沉积厚度达500~800m。而隆起部位沉积厚度较小,一般小于200m。砂岩厚度呈现凹陷区较厚、凸起区较薄的规律。如冀中坳陷馆陶组热储厚度为100~200m,沧县台拱馆陶组热储厚度为80~120m。
馆陶组热储的温度特点:山前平原区热储中部温度一般小于45℃,其他区域热储中部温度一般为50~60℃,冀中凹陷的饶阳、肃宁、安平、深州、任丘等地温度大于75℃。目前,井口水温最高点位于饶阳县城,达90℃。
馆陶组热储的富水性:除凹陷区的边缘地带富水性较好外,其他大部分地区富水性较差。如冀中凹陷中部单位涌水量一般为1~2m3/(h·m),南部边缘地带增大到3.0m3/(h·m)左右。
馆陶组热水矿化度变化较大,总体呈现自西北向东南矿化度增高趋势。西北部矿化度较低,一般小于2~3g/L,东南部矿化度较高,大于5g/L,最高点位于邯郸市临漳县,达12g/L。热水pH为7.1~8.75,呈弱碱性。水化学类型以HCO3·Cl-Na型和Cl-Na型为主。