北京市延庆县三里河地区地热资源勘查报告

摘要

北京市延庆县三里河地区位于延庆县城北部，勘查区地层层序为第四系、白垩系、白垩系+侏罗系和蓟县系雾迷山组。第四系、白垩系和白垩系+侏罗系为该区热储盖层，勘查区的平均地热增温率为：热储盖层地热增温率为2.15℃/100m，热储层地热增温率为1.00℃/100m。勘查区主要热储层为蓟县系雾迷山组，出水量100m3/h－120m3/h，出水温度65－70℃，属低温地热资源。当抽水井稳定出水量100m3/h，水温70℃时，开采100年所排放的总热量为2.18×1012Kcal，单位面积可采热量为3.53×106 Kcal/m2，开采影响面积0.618×106m2，地热井保护距离为886.00m。地热供暖后尾水全部回灌，不浪费地下热水资源。经水质检验，该区地下热矿水类型为氟化物、偏硅酸型淡温泉水，可用于供暖、洗浴，不适于直接饮用。

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前言

延庆县是北京市第一个生态县和园林县，县城西北有美丽的江水泉公园和三里河湿地公园。但冬季供暖季节在公园畔有几个燃煤锅炉房烟囱冒着黑烟，与其很不协调。为保护环境，减少大气污染。市出资在延庆三里河地区进行燃煤锅炉改造地热－热泵供暖项目。

在勘查区及周围采用了重力勘探、磁法勘探、直流电阻率测深、可控源音频大地电磁测深、微动测深、氡气测量、浅层地震勘探和水文地质调查等多钟方法，进行了地热地质和地热物探勘查工作，查明勘查区的地质构造、地热地质条件，确定了两眼地热井的最佳位置，推断第四系、白垩系和侏罗系为热储盖层，埋藏深度在1450m、蓟县系雾迷山组为热储层，设计井深2500m、预估出水温度65℃及出水量100m3/h，而实际钻井深度2500-2800米，出水温度65-70℃，出水量100-120m3/h

一、以往工作情况

延庆盆地曾经开展过多项地质、物探勘查和钻探工作，1994年前的工作主要是地热调查和少量物探勘查，处于地热待开发状态。1994年成功钻探 “新延热—1”井（井深2002米、水温52.5℃、水量1829m/d），揭露了该地区基本地层层序和厚度，使人们对延庆地区地热地质条件有了一个初步的认识。2002年开展了延庆县平原区地热普查工作，在其指导下相继成功钻探了延热—2、延热—4、延热—2灌、延热灌—2（水温65—71℃、水量2200—3300m3/d）和延热—5地热井（其出水量较少，出水温度较低），扩大了人们对该区地热地质条件的认识，延庆平原区的地热勘查和开发进入了一个新的阶段。

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二、本次工作概况

表1-2 地热资源勘查工作投入的实物工作量 工作内容 重力勘探 磁法勘探 物探勘查 直流电阻率测深 常时微动测深 氡气测量 可控源音频大地电磁测深 完成工作量 40km 40km 25个测点 8个测点 20km 2条剖面（12km） 22北京华清双泉水井工程有限公司 第 1 页

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浅层地震勘探 钻探勘查 钻井 测井 钻探进尺 薄片鉴定 岩屑取样 水样检测

10km 2眼 5280.00m 50km 5302.00m 14个 9个 2件 2水文地质与地热地质调查 通过本次勘查对延庆平原区的构造提出两个新的观点：

（1）、北东向的西桑园—谷家营断裂在过南北走向的靳家堡断裂之后，应往西北方向移动600m左右，位于延热灌—2和延热—6之间。其根据为：①在延热—6、延热灌—3与延热—4和延热灌—2见雾迷山组有500—700m的落差；②在延热—6地热井20m处钻遇破碎带，推测是此断裂；③此断层在CSAMT反演电阻上160点处有异常反应。

（2）、靳家堡断裂往东移动200m左右，位于新延热—1和延热—6之间（原认为靳家堡断裂在新延热—1西侧，现认为在新延热—1地热井的东侧）。其根据为错误!

链接无效。之间雾迷山顶板组有

700m落差。

三 区域地热地质条件

三里河地区所处地质构造单元为延庆新断陷中部。延庆新断陷隶属于中朝准地台燕山台褶带密云怀来中隆断的－个Ⅳ级构造单元。

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图2 延庆三里河地区区域地质构造图

（一）、地层

勘查区附近主要断裂有北东向的康庄—沈家营断裂、西桑园—谷家营断裂、五里营—古城断裂、南北向的靳家堡断裂，北部山区出露有白垩系东岭台组、侏罗系髫髻山组和蓟县系雾迷山组。根据已知钻孔资料，延庆县城附近地层层序由新到老为: 新生界第四系、中生界白垩系东岭台组、侏罗系髫髻山组和中元古界蓟县系雾迷山组。

1、第四系（Q）

该组岩性主要为粘性土、砾石层与粗、中砂层。第四系厚度为500—1000m。 2、白垩系东岭台组（K1d）

该组在延庆县城北部山区有出露，实测厚度为1606.00m，盆地内钻井层厚度为可分为三段：一段以紫灰色、浅肉红色、灰绿色流纹质、粗面质熔结角砾凝灰岩为主，夹少量的紫灰色、绿灰色砾岩薄层；二段为绿灰色、紫灰色砂岩、砂砾岩、砾岩，局部夹少量火山岩；三段下部为紫色流纹岩，上部为紫灰色流纹质熔结角砾凝灰岩。

3、侏罗系髫髻山组（J3t）

该组在北部山区较大范围有出露，厚度大于2181.00m, 与下伏蓟县系雾迷山组呈角度不整合接触。可划分四个岩性段：一段以黄绿色细砂岩、砂岩为主，夹有紫色凝灰岩，厚度大于437.85m，在路家河—苏家河一带，一段岩性为白云质砾岩，局

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部夹安山质集块角砾熔岩，厚度大于1515.40m；二段为灰绿色、浅肉红色砾岩，火山相很少发育；三段以火山相大量发育为特征，火山岩以绿灰色安山角砾熔岩为主；四段无火山岩相，均为沉积地层，岩性以绿灰色、灰紫色、紫灰色砂砾岩、猪肝色砾岩为主。

4、蓟县系雾迷山组（Jxw）

该组是在山区出露面积最广的地层，总厚度约1491.00m。岩性一段以砂、泥质白云岩、燧石条带白云岩为主；二段以燧石条带白云岩、泥质白云岩为主；三段以燧石条带白云岩为主；四段以燧石条带白云岩、泥质白云岩为主。延庆附近山区出露较广，盆地内地热井均见到该组地层，是很好的热储层。

二、构造

本区断裂构造十分发育，主要发育有北东向的佛峪口—黄柏寺断裂、五里营—古城断裂、西桑园—谷家营断裂、康庄—沈家营断裂和近南北向的靳家堡断裂、古城—苏庄断裂（见图3）。

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图3 延庆三里河地区区域基岩地质构造图

佛峪口-黄柏寺断裂：项目区的西北侧约6公里。该断裂构成延庆盆地的北部边界，走向北东转至北东东，倾向南东，倾角大约为70°，为正断层。该断裂是一条燕山期形成的规模较大、走向多变的大断裂。

康庄—沈家营断裂：该断裂为区域隐伏的断裂，走向北东，倾向北西，为张性断层。断裂西北侧是延庆盆地的沉积中心，在新生代曾有过强烈的沉陷，尤以第四纪明显。东南侧为凸起，新生代以来为一长期隆起遭受侵蚀的斜坡带，该断裂控制着延庆盆地南部边缘。

西桑园—谷家营断裂：该断裂位于延庆盆地中部，穿过延庆县城，展布于小王庄，经西桑园、小丰营至谷家营，是一条隐伏断裂，走向北东，断裂总体走向北东30—40°，倾向北西，北西盘下降，南东盘上升，为正断层。

五里营—古城断裂：该断裂位于延庆盆地西北部，是一条隐伏断裂，走向北东，

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从官厅水库延伸至古城村一带。以往物探资料推断断层倾向南东，南东盘下降，北西盘上升，为正断层。

靳家堡断裂：在山区小鲁庄至苏家河东侧出露，是一条规模较大的断裂，向南没入第四系覆盖层之下。总体走向近南北，断裂破碎带宽8.00—10.00m，断层倾向东，倾角45—70°。上盘为髫髻山组地层，下盘主要为蓟县系雾迷山组，部分为土城子组，为逆断层。破碎带内构造岩主要有断层泥、糜棱岩、角砾岩和透镜状的岩块。盆地内断裂东侧表现为第四系变厚，该断裂规模较大，具有多期活动特征，前期逆冲兼具平移，后期发展为正断层。

古城-苏庄断裂：在古城北侧山区有出露，是一条规模较大的断裂，向南被第四系覆盖。总体走向近南北，断裂破碎带宽20.00m左右，断层倾向西，倾角较陡；西侧为蓟县系雾迷山组，东侧为侏罗统髫髻山组地层，为高角度逆断层。

三、区域热储结构条件

工区处于延庆地热田中部，该地热田的地热资源属于沉积盆地型低温（小于90℃）地热类型，主要靠地层热传导增温。地壳深部的热能以深大断裂为主要通道向上运移、传导、对流，在这一过程中被具有隔热保温的地层阻挡，热能聚集在赋水条件较好的岩层裂隙、溶洞的地下水中。沉积盆地型地热资源的形成有三个条件：即导热通道、热储层、热储盖层。

1、导热通道

根据区域地质物探资料分析，北东向的佛峪口—黄柏寺断裂为盆地北侧与山体的交界断层线，是一条燕山期形成的规模较大、走向多变的张性大断裂。该断裂在本区走向北东转至北东东，倾向南东，倾角大、切割深，断距大，为地壳深部热能向上运移提供了较好的通道。在该断裂南侧有北东走向的五里营—古城断裂，也为张性断裂，共同控制了延庆盆地的北部边界。在工区东南侧约300m处，也发育西桑园—谷家营断裂，并且在延热—6地热井的20m处钻遇此断裂。工区南侧的康庄—沈家营断裂，控制着盆地的南侧边界，该断裂东南侧层次简单，覆盖层薄，西北侧覆盖层层次多、厚度大，说明其断距比较大，规模也大。两条南北向的断裂古城—苏庄断裂、靳家堡断裂在一定深度上与上述四条北东向的大断裂交汇，形成良好的纵横交错热通道网络。已钻探成功的多个地热井出水量及水温均较理想，说明上述断裂是地下热能向上运移的良好通道。

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2、盖层

本区热储盖层为第四系（Q）、白垩系（K）和白垩系+侏罗系（K+J）。上述地层岩性致密、厚度大、隔热、隔水性能好，是比较好的热储盖层。平均增温率 2.15℃/100m。

3、热储 本区热储层为蓟县系雾迷山组（Jxw）。该组地层岩性主要为硅质白云岩，岩溶裂隙发育，厚度较大，有利于热水赋存，是良好的热储层。平均增温率1.0 ℃/100m。

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五、地热井周边地区地热地质特征

新延热—1、延热—4、延热灌—2、延热—6、延热灌—3井位于延庆地热田的中部，延热—2、延热—2灌在热田东部，小鲁庄地热井和延热—5在地热田北部，其成果较差，小鲁庄地热井底部见有花岗岩体。各井深度、水量、水温见表3-3。

北京市地质勘察技术院2002年8月完成了《北京市延庆县平原区地热资源调查工作报告》，在该工作报告中推测在五里营—古城断裂、康庄—沈家营断裂之间有一条隐伏断裂，该断裂距工区东南侧约300m，走向北东30°—40°，倾向北西，北西盘下降，南东盘上升，为正断层，该报告将其命名为西桑园—古家营断裂，此断裂在延热—6地热井20.00m处揭露。

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图4 延庆三里河地区区域基岩地质图

此报告同时将延庆盆地划分成下列不同的构造单元：西白庙—三里河凹陷、五里营凸起、卓家营凹陷、西桑园—八里店单斜带、康庄—沈家营凸起。根据实钻结果对西白庙—三里河凹陷和卓家营凹陷具体位置重新的划分，具体划分如下：西白庙—三里河凹陷的西北界为五里营—古城断裂，西侧与五里营凸起相接，其东界为靳家堡断裂，南界为西桑园—谷家营断裂；卓家营凹陷的西界为靳家堡断裂，西北

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界为五里营—古城断裂，东南界为西桑园—谷家营断裂。具体见图4。

表3-3 勘查区钻遇地层一览表 孔号 新延热-1 小鲁庄 地热井 延热-2 延热-2灌 延热-4 延热灌-2 延热-6 延热灌-3 成井深度(m) 2006.00 2270.00 1951.16 2087.80 2506.49 2506.62 2800.00 2502.00 出水温度（℃） 55 38 71 70 68 67 70 66 出水量3(m/d) 1960.00 1920.00 3399.66 2831.59 3069.00 2218.75 2480.11 3594.93 根据区域地质资料并结合实钻地质资料，卓家营凹陷第四系埋深由西南到东北逐渐加深，推断凹陷中心部位可能在卓家营附近。其下伏地层为白垩系、侏罗系和蓟县系雾迷山组，蓟县系雾迷山组顶板埋深从工区南部至北部逐渐加深，为2000—2400m。苏庄的延热—5地热井在2130.00m还未揭穿侏罗系，据此推段雾迷山组顶板埋深最深处也在卓家营到苏庄一带，顶板埋深大于2400m。

西桑园—八里店单斜有：延热—2、延热—2灌、延热—4和延热灌—2。第四系厚度为530—560m，其下为白垩系和侏罗系。广积屯东侧有一椭圆形状磁力高值异常，其数值比小鲁庄已知井处磁力值还要高，据物探推测为花岗岩体。延热—2灌井1400—1580m穿插有石英正长斑岩岩脉，“延热—2”井1400—1590m处穿插有闪长玢岩岩脉，据此推断，延庆监狱附近深部也应存在侵入岩体。

西白庙—三里河凹陷分布只有新延热—1地热井。第四系厚580m，其下伏地层为侏罗系和蓟县系，最深处位于西白庙一带。

五里营凸起分布有庆—2和小鲁庄井。第四系厚度在300—900m之间。其下伏地层为侏罗系和蓟县系。在小鲁庄一带的深部存在花岗岩岩体。

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三、地球化学温标计算

地球化学方法推算深部热储温度，主要是利用地球化学温标。温标所基于的原理即深部的温度服从于矿物与流体之间的平衡，这种平衡在流体到达地表期间仍被保存下来，这样在地表所采的样品仍然保存了深部的信息。本区两眼勘探井均用专用水样瓶取了水样送检，北京市地质工程勘察院实验室对热矿水水质中的52个项目进行了检验（水质分析结果详见检验报告），并利用两种不同方法计算出热储温度。

1、K－Mg地热温标法

t=4418-273.15 Ck213.98-lgCmg式中：t — 热储温度（℃）； Ck — 水中钾的浓度（mg/L）； Cmg — 水中镁的浓度（mg/L）。 经计算：延热—6井热储温度为69.03℃

延热灌—3井热储温度为69.60℃

2、SiO2温标法

t=1309-273.15

(5.19-lgc)式中：t－热储温度( ℃) ;

c－SiO2含量（mg/L）。

经计算：延热—6井热储温度为90.46℃

延热灌—3井热储温度为94.55℃

从上述K－Mg温标和SiO2温标计算结果可以看出，K－Mg温标与实测温度相差不大，SiO2温标与实测温度相差较大。

四、含水层分布状况

两口井热储层均为蓟县系雾迷山组地层，取水层深度分别为：延热—6：2080.00—2800.00m；延热灌—3：2129.68—2502.00m。

两口井岩溶裂隙水含水层的分布不相同，延热—6地热井含水层分布靠下，而延热灌—3地热井含水层分布靠上，主要含水段分别为：

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1、延热—6：

岩溶裂隙水主要含水段为：2177.00—2193.00m、2617.00—2632.00m、2652.00—2675.00m、2711.00—2724.00m和2731.00—2736.00m共计5段，累计厚度为72.00m，这5个含水段富水性都很好。其中2617.00—2632.00m和2652.00—2675.00m含水段的富水性最好。在2500.00m以上出水量1238.63 m3/d，水温63℃，最后成井出水量2480 m3/d,水温70℃,说明本井出来的水主要来自2500m以下。

2、延热灌—3：

岩溶裂隙水主要含水段为：2102.00—2115.00m、2347.00—2359.00m、2408.00—2425.00m、2428.00—2440.00m共计4段，累计厚度为68.00m，其中2408.00—2425.00m含水段的富水性最好。在钻探中2347.00—2359.00m漏失量36m3，在2415.00m全泵量漏失，施工下部井段和堵漏共用泥浆800m3左右。

综上所述，受西桑园—谷家营断裂影响，延热—6含水层更靠下，主要分布于2500.00m以下，具体分布为2652.00—2736.00m。而延热灌—3含水层靠上，主要分布于2408.00—2440.00m。因此，延热—6出水温度高于延热灌—3。

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第五章 地热资源评价

一、地热井产能测试

两眼勘探井均进行了两个落程的抽水试验，抽水试验结果见表5-1、表5-2。

表5-1 延热-6井抽水试验结果表

次热恢复最动水位数 高水位(m) 埋深(m) 1 2 +20.00 +20.00 101.40 +5.00 降深 (m) 涌水量 (m/d) 3(m/h) 3单位涌水量 3(m/d·m) 20.43 60.00 出水温度 (℃) 70 稳 定时 间 (h) 24 24 121.40 2480.11 103.34 15.00 900.00 37.50 表5-2 延热灌-3井抽水试验结果表

次热恢复最动水位降深 (m) 71.00 22.00 3涌水量 (m/d) (m/h) 3单位涌水量 (m/d·m) 50.63 52.01 3出水温度 (℃) 66 65 稳定时间 (h) 24 24 数 高水位(m) 埋深(m) 1 2 +22.00 +22.00 49.00 0.00 3594.93 149.79 1144.11 47.67 注：水位测量基准点以地面计。 1、渗透系数

依据该区抽水试验资料，利用经验公式计算渗透系数，计算结果见表5-3。

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K=0.366QRlg R=10SWK

MSWrw表5-3 渗透系数计算结果 Sw (m) 121.40 15.00 71.00 22.00 R (m) 210.27 45.00 301.23 100.82 K (m/d) 0.03 0.06 0.09 0.18 0.20 0.21 平均值K (m/d) 井号 延热-6 Q(m/d) 2480.11 900.00 3594.93 3延热灌-3 1144.11 2、预估不同出水量时的降深值 首先利用曲线法对Q=F（S）曲线类型进行判别：

N=（logS2- logS1）/（logQ2- logQ1） N为曲度值 （1）

将延热—6、延热灌—3的S1、S2、Q1、Q2的数据分别代入（1）式，经计算延热—6、延热灌—3的曲度值N均小于 2，属于幂函数曲线类型

Q=F（S）的函数表达式可用下式表示：

Q=a·S1/b （2）

其中a、b为待定系数，将延热—6、延热灌—3的S1、S2、Q1、Q2的数据分别代入（2）式，经计算

延热—6 ：a=185.218 ， b=1.862 延热灌—3：a=55.801 ， b=1.023 将a、b数据代入（2）Q=F（S）表达式为：

延热—6 ：Q=185.218·S1/1.862 （3） 延热灌—3：Q=55.8·S1/1.023 （4） 利用（3）、（4）式进行计算结果见表5—4

表5-4 勘查井地热井Q=f（S）预测表

延热-6 降深（m） 19.00 23.10 49.75 117.95 125.40 涌水量（m/d） 900.27 1000.00 1500.00 2400.00 2480.00 3延热灌-3 降深（m） 19.19 22.00 29.03 46.96 71.00 涌水量（m/d） 1000.00 1144.06 1500.00 2400.00 3594.93 3从上表可以看出，延热—6，当出水量2480m 3/d，其理论计算出降深为125.40m3/d，

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而实际降深为121.40 m，误差很小，说明按（3）式预测出水量是有保证的；延热灌—3，当出水量3594.93m 3/d，其理论计算出降深为71.00m，而实际降深为71.00 m，没有误差，说明按（3）式预测出水量是有保证的。

二、地热井可开采量评价

该项目设计为一抽一灌，单井出水量和出水温度完全能满足供暖需要，因此本报告只对延热—6做出可开采量评价。

1、地热井排放总热量

为满足供暖需求，该地热井开采出水量取值100m/h（2400 m/d），开采期限100年（每年供暖期5.5个月），该眼地热井所排放的总热量：

Qw=36500×

式中：Qw－热水井开采100年所排放的总热量（Kcal）

Q－热水井开采出水量（m3/d） Cw－热水平均热容（Kcal/m3·℃） Tw－地热水平均温度（℃） To－地下常温带温度（℃）

表5-5 地热井排放总热量数据表

井号 延热-6 Q(m/d) 2400.00 333

5.5×Q×Cw×(Tw-To) 12Cw ( Kcal/m·℃) 987.56 3Tw (℃) 70.00 To(℃) 15.00 Qw ( Kcal) 2.18×10 122、地热井单位面积可采热量

本区单位面积可采热储存量（Qr），见表5-6：

Qr=KHCr(Tr-To)

式中：Qr－热水井开采影响区内可采热储存量（Kcal/m2）

K－热储地热采收率

H－热水井所利用的热储厚度（m） Cr－热储平均热容量（Kcal/m3·℃） Tr－热储平均温度（℃） To－地下常温带温度（℃）

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表5-6 地热井单位面积可采热量

To ( ℃) 15.00 Qr ( Kcal/m) 0.618×10 62井号 延热-6 K 0.15 H ( m) 720.00 Cr ( Kcal/m·℃) Tr ( ℃) 594.00 70.00 3 3．地热井开采保护距离

本区地热开采影响面积及地热井开采保护距离：

F= Qw / Qr =0.618×106m2

式中：F－地热井开采影响面积（m）

Qw－热水井开采100年所排放的总热量（Kcal） Qr－热水井开采影响区内可采热储存量（Kcal/m2） R=F/0.618106/443m

式中：R－地热井开采保护距离（m）

F－地热井开采影响面积（m2）

依据上述计算可以看出，在无回灌条件下，当延热—6地热井稳定出水量2400m3/d，水温70℃时，开采100年所排放的总热量为2.18×1012Kcal，单位面积可采热量为3.53×106 Kcal/m2，开采影响面积0.618×106m2，地热井保护距离为886.00m。

由于本项目设计供热尾水全部回灌，对该区地下热水资源总量基本没有消耗，因此，实际地热井保护距离应该小于计算。

2

三、地热资源开发利用评价

该区地下热水属低温地热资源，适合于地热能的直接利用，可用于供暖、洗浴等方面。

本区热矿水中含有多种对人体有益的微量元素，如：溴、锶、铁、锂、钡、锰、偏砷酸、偏磷酸、镭、氡等，对于高血压、冠心病、慢性风湿、风湿性关节炎、牛皮癣、慢性湿疹、神经性皮炎、坐骨神经痛、周围神经炎、妇女盆腔炎等疾病具有较好的理疗效果，长期使用该区地热水洗浴可提高身体免疫力。

由上述地热资源评价结果可以看出该区地热资源是比较丰富的，但又有一定的限度。在今后的开发利用中，应有计划开采，并通过合理布设回灌井，实现地热资

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源的可持续利用。

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第七章 地热水水质评价

两眼地热井均使用专用水样瓶取水样送检，经北京市地质工程勘察院实验室对热矿水水质中的52个项目进行了检验（水质分析结果详见《检验报告》），现对比有关规范，予以评价。

一、热矿水评价

1、水化学类型

表6-1 延热-6井与延热灌-3井水质主要项目对比表

井号 离子 K Na Ca Mg NH4 Fe HCO3 Cl SO4 F 锶 偏硅酸 矿化度 总硬度 pH 水化学类型 热矿水类型 —2———+2+2+++延热-6地热井 含量 （mg/L） 13.7 88.0 46.7 16.0 0.1 1.46 284 58.5 .3 5.8 0.813 50.8 608.0 183.0 7.57 毫克当量百分数（%） 4.5 48.9 29.7 16.8 0. 1 — 60.0 21.3 14.6 4.0 — — — — — 重碳酸钠钙型 氟化物、偏硅酸型淡温泉水 延热灌-3地热井 含量 （mg/L） 13.7 .5 44.5 15.4 0.08 0.5 278 56.7 50.0 5.3 0.788 .9 596.0 175.0 7.35 毫克当量百分数（%） 4.5 50.4 28.7 16.4 — — 61.0 21.4 13.9 3.7 — — — — — 重碳酸钠钙型 氟化物、偏硅酸型淡温泉水 从表6-1中可以看出，延热—6和延热灌—3地热井水化学类型均属于HCO3－Na·Ca（重碳酸钠钙）型水，且各离子含量均相当。

2、矿化度、pH值和硬度

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延热—6地热井热水矿化度( TDS) 608 mg/L，为低矿化水；pH值7.57，总硬度183mg /L，属于弱碱性、微硬水；延热灌—3地热井热水矿化度( TDS)596 mg/L，为低矿化水；pH值7.35，总硬度175mg /L，属于弱碱性、微硬水。

3、热矿水类型

该区两眼地热井热矿水氟化物含量分别为5.8mg/L、5.3 mg/L，水温70℃、66℃，偏硅酸含量50.8mg/L、.9mg/L，已达到《天然矿泉水地质勘探规范》（GB/T13727-92）规定的命名条件（偏硅酸≥50.0mg/L、氟≥2.0mg/L、温度≥34℃），可命名为氟化物、偏硅酸型淡温泉水。

二、矿泉水评价

该区热矿水氟含量5.30—5.80 mg/L，超过国家《饮用天然矿泉水》（GB8537-1995）规定的限量指标（氟＜2.0 mg/L），所以该热矿水不能直接饮用。

三、生活饮用水评价

该区热矿水对比《生活饮用水卫生标准》（GB/5749-2006）评价。

两眼井热矿水中氟（F-）含量分别为5.80 mg/L、5.30mg/L，铁（Fe）含量分别为1.46 mg/L、0.50mg/L，超过毒理学指标（氟＜1.0mg/L、铁＜0.3 mg/L）要求。

综上所述，该区热矿水中氟含量、铁含量均超过生活饮用水卫生标准，不适于直接饮用。

四、结垢趋势预测

该区地下热水中氯离子含量较低（<25%毫克当量百分数），且饱和指数IL>0，属于结垢性水（非腐蚀性水）。

地下热水在使用中，当温度降低时，会使溶解其中的有些固体物质超过饱和度而在系统中产生结垢，引起井管口径减小，换热设备传热效率降低，输送地热水系统的阻力增加，能耗加大，严重者甚至造成换热设备及管道的阻堵，为此，应采取防结垢的措施。该区地热利用系统中的水垢按其化学成分分为碳酸钙垢、硫酸钙垢和硅酸钙垢。

1、碳酸钙垢

本区地下热水中氯离子含量较低（<25%毫克当量百分数），可采用雷兹诺指数（RI）定性评价地热水中碳酸钙结垢的倾向。

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雷兹诺指数的表达式为： RI＝2pHs－pHa （6-1） 式中：pHa―流体实测的pH值；

pHs―计算出的pH值；

其中，pHs＝－log[Ca2+]－log[ALK]+Kc （6-2） 式中：[Ca2+]―流体中钙离子的摩尔浓度；

[AIK]（[HCO3-]）―表示流体中HCO3-离子的摩尔浓度；

Kc―常数，包括二个与温度有关的平衡常数和活度系数的复杂常数。

当雷兹诺指数（RI）< 4.0时，表示结垢状况非常严重；RI介于4.0—5.0，表示结垢状况严重；RI介于5.0—6.0，表示结垢状况中等；RI介于6.0—7.0，表示结垢状况轻微； RI >7.0，表示不结垢。

经计算：延热—6井RI为5.15，为中等结垢水；

延热灌—3井RI为5.43，为中等结垢水。

2、硫酸钙垢

当水的温度小于100℃时，硫酸钙垢主要以二水硫酸钙（CaSO4·2H2O）的形式沉淀，因此地热流体中硫酸钙垢的生成趋势可用石膏（CaSO4·2H2O）相对饱和度（RS1）来定性判断，其表达式为：

RS1＝lg[Ca2+]+lg[SO42-]-lgK （6-3） 式中：RS1－石膏（CaSO4·2H2O）相对饱和度； [Ca2+]－钙离子浓度（mg/L）； [SO42-]－硫酸根离子浓度（mg/L）； K－与温度和总固形物有关的常数。

当RS1＜0时，表示不结垢；当RS1＞0时，表示可能结垢。 经计算：延热—6井RS1为2.68，说明可能结垢；

延热灌—3井RS1为2.63，说明可能结垢。

3、硅酸盐垢

地热流体中硅酸盐垢的生成趋势可用无定形SiO2的相对饱和度（RS2）的大小来定性判断，其表达式为：

RS2=SiO22.46610e4-15.53/T （6-4）

式中：RS2－可溶性SiO2的相对饱和度；

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SiO2－可溶性SiO2分子浓度（mg/L）； T－绝对温度。

当RS2＜1时，无SiO2垢生成；当 RS2＞1时，溶液中不定形SiO2过饱和，有可能生成SiO2垢。

经计算：延热—6井RS2为0.00168，无SiO2垢；

延热灌—3井RS2为0.00181，无SiO2垢。

在中低温（49—105℃）地热流体中，SiO2沉积速度非常缓慢，因而在某些情况下，即使溶液过饱和，也不会产生SiO2沉积。

从以上计算结果可以看出，延热—6、延热灌—3地热水碳酸钙结垢状况中等，两眼井都有可能生成硫酸钙垢，但不会产生硅酸钙垢。

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第八章 结论和建议

一、结论

经物探勘查和钻探勘查等工作，在延庆三里河地区成功地钻探出两眼勘探井，主要热储层为蓟县系雾迷山组地层，完成了地热勘查任务，主要结论如下：

1、勘查区位于延庆县盆地五大地热开采远景区之一的卓家营凹陷内，钻井勘查揭示本区深部地层层序为第四系、白垩系、白垩系+侏罗系和蓟县系雾迷山组。

2、勘查区热储盖层为第四系、白垩系和白垩系+侏罗系，其中热储盖层地热增温率为2.15℃/100m，热储层地热增温率为1.00℃/100m。

3、勘查区主要热储层为蓟县系雾迷山组，出水量2480.11 m3/d－3594.93m3/d，出水温度66－70℃，属低温地热资源。

4、勘查区地热水的水化学类型为HCO3－Na·Ca（重碳酸钠钙）型水。其中延热—6地热井热水属于弱碱性、微硬、弱矿化水；延热灌—3地热井热水属于弱碱性、微硬水。该地下热矿水类型为氟化物、偏硅酸型淡温泉水，可用于供暖、洗浴，不适于直接饮用。该区地下热水碳酸钙结垢状况中等，有可能生成硫酸钙垢，但不会产生硅酸钙垢。

5、在无回灌条件下，当延热—6地热井稳定出水量2400m3/d，水温70℃时，开采100年所排放的总热量为2.18×1012Kcal，单位面积可采热量为3.53×106 Kcal/m2，开采影响面积0.618×106m2，地热井保护距离为886.00m。

二、建议

热矿水是一种宝贵的矿产资源，补给慢，应节约用水，综合梯级利用，因此建议： 1、在开发利用时，应指派专人管理地热井，定期对水质、水位、水量进行监测。为长久持续合理开发地下水提供可靠信息。 延庆地热田开发程度低，水温水量较大，开发过程中应做到整体开发，本项目两口井是整体开发一部分。

2、热矿水中含有一些对地表环境有影响的成分，如氟、硫化物等，弃水排放可能会对地表产生污染，因此在地热水开发利用之前，应优化设计方案、严格检测。

3、地热水在使用中应遵照北京市国土资源局地热处有关规定进行开采，做到合理开采，控制地热水开采量，加强回灌研究，科学使用，延长地热井使用寿命，保护地热水资源。

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