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钻井项目

河南省郑州市超深层地热井

 项目区概况
 
  郑州位于东经112°42'-114°13' ,北纬34°16'-34°58',东西宽166公里,南北长75公里,北临黄河,西依嵩山,东南为广阔的黄淮平原,东面是七朝古都东京开封市,西面为十三朝古都洛阳市,南面是许昌市,北面为焦作市和新乡市。郑州市横跨中国二、三级地貌台阶,西南部嵩山属第二级地貌台阶前缘,东部平原为第三级地貌台阶的组成部分,山地与平原之间是低山丘陵地带。郑州最高点位于登封市的少室山,连天峰海拔约1512.4米;最低点位于中牟县韩寺镇胡辛庄,海拔73米。郑州山地面积约2377平方公里。
 
  郑州地处中原, 位于京广与陇海铁路、京珠与连霍高速公路交汇处, 同时也是河南中原城市群的中心城市, 具有交通便利、商业发达、旅游资源丰富等特点。其中中低温地热资源相当丰富, 在1000~1200m 深度第四系和新近系松散层的地热温度可达42~47 ℃, 水量在40~ 70 t/h之间, 水质达到饮用天然矿泉水标准(锶和偏硅酸2 项指标同时达标)。所以, 目前郑州市区分布的150 眼左右的地热井深度都在1000~ 1200 m之间, 主要用于温泉洗浴、生活饮用、矿泉水开发、房地产开发等领域。

河南省郑州市交通位置图

 

  前期勘查
 
  研究区项目所实施的井位于郑州市淮河路与大学路交叉口。本区域位于秦岭东西向复杂构造带与新华夏系第二沉降带的复合部位, 大片地区被第四系所覆盖, 仅在西南部有基岩出露。在基岩出露地区, 从西南到东北依次分布有寒武、奥陶、石炭、二叠、三叠系地层, 呈单斜构造, 岩层走向北西西, 倾向北北东, 并分布有一系列近似东西向的断裂。在市区内分布有6条隐伏近似北东、南西向断裂。由于隐伏断裂的存在, 如乔楼-须水- 白砂断裂和南阳寨-茶庵断裂, 均匀切割了基底地层, 断距分别大于1000m 和600m, 从而为地热的形成提供了运移通道, 同时由于覆盖层较厚, 为地热的储存提供了有利条件。
 
  成矿模型
河南省地质构造展示图
  井架与设备选择
 
  目前用于超深层地热钻探的设备主要是石油钻机。石油钻机具有配置马力大、效率高等特点, 但是价格昂贵, 并且采用柴油机组作为动力, 在城市范围内噪声大、污染严重等。为此我们在钻机配置和选型时采用了石油和水文水井相结合的原则, 即钻机选择GZ- 3000型水源钻机, 泥浆泵、钻塔、钻具、套管等按石油系列选择。
 
  钻机选择石家庄煤矿机械厂生产的ZJ30( GZ-3000)型, 采用机械传动, 部分气控操作, 块装式结构, 配双电动机或柴油机2种动力装置, 绞车采用带式刹车, 并配有水刹车, 其性能指标见表1。
  钻井成果及意义
 
  本地热井位于郑州市南部, 地处山前倾斜平原与黄河冲积平原的过渡地带, 区内梯级断裂发育, 为地下热水的深循环提供了良好通道。其热储层为三叠系砂岩, 泥质砂岩破碎带。其覆盖层为新近系泥岩、砂岩等, 厚度大, 具有良好的隔水隔热性能, 对于下伏热储层有较好的保温作用。但是, 对于三叠系“红层”寻找地热水风险较大。所以, 在类似地层中勘探开发地热资源, 必须将井位确定在断层构造附近。也就是说, 在“红层”中如果没有裂隙或构造就不可能有水。该井的成功同时也证明了在“红层”中寻找地热资源是可行的。
 
  该地热矿水资源的探明, 不仅为省会城市地热开发提供了成功范例, 开创了郑州市超深层地热资源开发利用的先河, 而且对地球科学和地层研究提供了宝贵资料, 对郑州今后能源结构调整和城市发展起到了积极的作用。同时也将会带来显著的经济效益、社会效益和环境效益。