松辽盆地林甸镇地热田地热流体水质评价

 0  引 言

 

  林甸镇地热田经过地质部门及石油部门数十年的勘探、研究, 现已证明蕴含丰富的中低温地热资源, 一般出口水温50 ～ 60 ℃。现有1 口油气改造井、9 口地热开采井, 开发利用的有8 口, 主要用于地热供暖, 洗浴疗养及种植、养殖等领域, 现逐步向产业化发展, 为北方高寒地区地热资源开发利用树立了典范。地热资源作为一种清洁能源, 负荷能力强, 稳定性好, 逐渐渗透到各个利用领域。而对地热流体的水质进行科学评价, 可以为地热资源合理开发利用和保护提供理论依据。因此本文将对该区代表性水样进行水质分析, 包括医疗热矿水评价、饮用矿泉水评价、农业灌溉用水评价、渔业用水评价、工业用水评价等5 种用途的评价。

 

  1  地质与水文地质条件

 

  林甸镇地热田位于黑龙江省大庆市林甸县。林甸地区属古亚洲构造域, 依据深部构造分区, 林甸地区处在松嫩上地幔隆起区, 莫霍面埋深30 ～ 32 km ,莫霍面隆起与沉积盖层厚度呈镜像关系。林甸地区断裂极其发育, 工作区及附近主要有两条断裂:林甸断裂(L1)和林甸东断裂(L2)。林甸镇地热田属中低温地热田, 构造上处于克山依龙背斜、乌裕尔凹陷以及黑鱼泡凹陷的接触地带。

 

  林甸镇地热田地层层序自下而上为石炭二叠系(基底), 侏罗系, 白垩系登娄库组、泉头组、青山口组、姚家组、嫩江组、四方台组、明水组, 第三系依安组;第四系泰康组、林甸组和大兴屯组。据以往勘查资料, 林甸镇地热田主要热储层为中生代白垩系姚家组、青山口组、泉头组三、四段的中砂岩、细砂岩、粉砂岩, 顶板埋深924 ～ 1 324 m , 其中青山口组二、三段和泉头组三、四段为地热田主力热储层, 热储厚度大, 温度高, 单井自溢量45 ～ 50 m3/h , 出口水温50～ 60 ℃, 单井涌水量100 m3/h 时, 水温可达60 ℃以上。地下热水补给来源主要是盆地边缘地表水下渗形成深部循环水,另一补给源为生油区泥质岩中黏土矿物高温释水形成的泥质岩中黏土矿物释水。

 

  2  样本选择

 

  林甸镇地热田选择林热10 井(井深2 001 m)2008 年11 月2 日水样、林灌1 井(井深2 000 m)2008 年12 月12 日水样、林深热1 井(井深3 000m)2007 年12 月31 日水样、林热2 井(井深2 006m)2007 年7 月2 日水样、林热1 井(井深2 718 m)2007 年8 月12 日水样等5 个样品参加评价。

 

  3  地热流体水质评价

 

  3 .1  医疗热矿水评价

 

  依据地热资源地质勘查规范GB11615 -89 附录C 医疗矿水水质标准, 对区内地热流体进行医疗热矿水评价。

 

  林甸镇地热田氟含量达到矿水命名浓度标准, 可定为氟水,且偏硼酸、偏硅酸含量达到矿水浓度标准。

 

  3 .2  饮用矿泉水评价

 

  根据《饮用天然矿泉水》水质标准GB8537 —1995 对该区饮用热矿水水质进行评价。

 

  3 .2 .1  感官要求

 

  评价结果均符合要求, 不再列表显示。

 

  3 .2 .2  界限指标

 

  评价结果详见表2 。

 

  3 .2 .3  限量指标

 

  5 口地热井个别限量指标均超标, 评价结果见表3 。

 

  3 .2 .4  污染物指标

 

  区内5 口井地热流体中, 污染物指标均符合规范要求, 不再列表显示。

 

  3 .2 .5  综合评价

 

  综合评价结果表明:该区5 口井锂、偏硅酸、溶解性总固体含量界限指标均达标;但限量指标中, 林热10 井钡含量超标, 林深热1 井钡、铅、耗氧量超标, 林热2 井铅含量超标, 林热1 井镉含量超标, 且5 口井氟化物含量全部超标;因限量指标均有所超标, 不适宜开发饮用矿泉水。

 

  3 .3  农业灌溉用水评价

 

  3 .3 .1  水 温

 

  在北方, 灌溉用水水温标准为10 ～ 15 ℃, 本区地热流体温度普遍在50 ℃左右, 不适宜直接灌溉用水, 前提必须是经过梯级利用使温度降下来以后方可排放。

 

  3 .3 .2  灌溉系数及盐度、碱度

 

  根据灌溉系数K a 评价法并结合国内盐度、碱度评价方法综合对地热流体灌溉用水进行评价。

 

  3 .4  渔业用水评价

 

  低温地下热水仍可适用于鱼类的养育越冬以及孵化等, 并可适用于高密度工厂养殖尼罗罗非鱼等喜温的热带鱼种, 是地热水直接利用中十分普遍的项目。根据养鱼水质评价分级表及渔业水质标准(GB11607 -89)对本区地热水综合评价。

 

  评价结果见表5 , 由表5 可见, 林甸镇地热田5口地热井均为Ⅲ级可以做渔业用水使用。

 

  3 .5  工业用水评价

 

  地热水的工业用水主要考虑锅炉用水, 因此主要进行锅炉用水水质评价。锅炉用水水质评价主要包括热水的腐蚀、结垢、起泡评价, 其中腐蚀性评价为最重要的因素。

 

  3 .5 .1  热水的腐蚀性

 

  地热水温度较高, 含有多种腐蚀性化学成分, 往往对地热利用设备和管材产生不同程度的腐蚀、破坏作用。腐蚀作用对锅炉的危害极大, 它不仅缩短锅炉的使用寿命, 还有可能发生爆炸事故。

 

  3 .5 .4  锅炉用水综合评价

 

  林甸镇地热田5 口地热井地热流体均为无腐蚀性水、锅垢很少, 但是均为起泡的水, 需要进行处理后才能使用。建议地热供暖采用板式换热器与热泵系统提温相结合的间接取热方式, 运用热泵技术提温使地热水从50 ℃降至7 ℃, 1 m3 地热水可提取热量4 .65 ×104 W , 使地热流体温度降为10 ℃以下再进行排放, 节约能源并达到环保要求。

 

  4  结 论

 

  根据前面的评价结果提出合理开发利用建议:

 

  1)林甸镇地热田5 口地热井综合定名为含偏硼酸、偏硅酸氟医疗热矿水, 具有很高的疾病医疗作用, 且该区地热流体水温高, 水量丰富, 开发利用前景广阔。根据地热水对风湿, 风湿性关节炎、骨质疏松、各类皮肤病有显著疗效的研究成果, 目前已建成了4 个大型洗浴疗养中心。

 

  2)林甸镇地热田5 口地热井均不符合饮用矿泉水标准, 不适合开发饮用矿泉水。

 

  3)林甸镇地热田5 口地热井水质类型均为重盐碱水, 并且水温较高, 不能直接进行灌溉。

 

  4)林甸镇地热田5 口地热井, 均可以做为渔业用水使用。之前也做过一些实验, 较为成功, 表明地热水产养殖是可行的。1999 年, 利用林深1 井建成6 个地热温流水养殖试验池, 进行热带鱼养殖试验;2001 年在国家星火项目—寒地地热在保护农业产业中应用的实验中, 利用李3 井地热资源, 开发建设了1 000 m2 地热温流水鱼池。

 

  5)林甸镇地热田5 口地热井不适宜直接作为锅炉用水使用, 但经过一定处理, 均可进行冬季供暖。现在林热10 井和林灌1 井均为天星公司进行住宅供暖, 林热1 井供温泉疗养、供暖及生活用水。