河北高阳低凸起深部热储层回灌注水诱发断层失稳危险性探讨

近年来,注水诱发断层活化引发地震已成为深部地热资源安全开采面临的突出地质安全问题。河北高阳低凸起深部岩溶热储丰富,区内分布多条隐伏断层,研究旨在探明未来大规模开发高阳低凸起深部地热资源是否会诱发区内隐伏断层失稳破坏。研究基于华北地区综合地应力场,利用莫尔-库伦准则计算热储区及邻区主要隐伏断层的初始稳定状态;选用Hsieh and Bredehoeft水文模型计算代表性地热井回灌注水10~40年产生的超孔隙水压力值;在初始稳定状态的基础上叠加该孔隙水压扰动,采用断层滑动失稳概率评价方法,分析长期回灌注水对断层稳定性的影响;讨论断层走向与最大水平主应力夹角变化对断层滑动失稳风险的作用规律。结果表明:高阳低凸起及邻区代表性地热井在170 m3/h注水速率条件下,持续注水40年产生的超孔隙水压力值最大不超过11 MPa,该扰动以注水井为中心向四周呈幂函数规律递减,其影响范围不超过8 km;持续回灌注水对高阳低凸起代表性地热井附近2 km范围内隐伏断层的稳定性影响显著,部分断层滑动失稳概率超过85%,具有极高的活化风险;距离注水井2 km范围内不同走向的断层,在单井回灌注水50年的作用下,滑动失稳概率随断层走向与最大水平主应力夹角的减小而迅速增加。文章研究方法及相关成果可为国内外深部地热资源安全开发利用提供地质科学支撑。

雄安新区高阳低凸起区雾迷山组热储特征与高产能地热井参数研究

雄安新区范围内高阳低凸起地热资源条件优越,以往对高阳低凸起勘查开发利用较少。目前利用热储主要为浅部馆陶组砂岩,对于雄安新区规划建设迫切需要探测高阳低凸起深部热储,寻找高品质地热资源。本文以位于高阳地热田中北部的D35孔为依托,通过抽水试验、水样测试分析,研究雾迷山组热储岩溶热储的热储特征、主要参数等。主要结论为:①D35孔蓟县系雾迷山组裂隙岩溶热储,岩性主要为白云岩、泥质白云岩。裂隙(水层)总厚度43m,占地层总厚度的19.68%(裂隙率),孔隙度平均值为3.93%,渗透率平均值为3.16×10-3μm2;②D35孔在3600~3850 m深度共发育10个岩溶裂隙带,岩溶裂隙总厚度250 m,D35孔孔口水温106.6℃,孔底最高温度116℃;③D35孔抽水试验曲线具有水-汽二相混合特征,完井抽水流量170 m3/h,单井供暖潜力达38.5万m2,为目前发现的雄安新区范围内产能最大地热井。

渤海湾盆地冀中坳陷高阳低凸起构造特征及成因机制

高阳低凸起位于渤海湾盆地冀中坳陷中部,其形成演化与相邻的保定、饶阳等凹陷的发育密切相关。剖析高阳低凸起的构造特征,将为整体研究冀中坳陷中部伸展变形系统提供重要依据。基于丰富的地震资料,运用构造解析方法,厘定高阳低凸起的构造发育特征;根据钻井分层,并结合区域地层对比,明确同构造期地层的时代及构造发育时间;通过编制平衡剖面,开展区域构造演化分析,探讨高阳低凸起成因机制。研究表明,高阳低凸起整体表现为由南向北逐渐变窄的宽缓背斜,并且西翼陡、东翼缓;凸起东侧发育有多条规模较大的NW—SE向断层,西侧发育的断层数量少且规模小;研究区南部发育的断陷期地层时代最老为晚中生代,北部为古新世。高阳低凸起为发育于冀中坳陷中区两侧边界断层共同上盘的“双向旋转型”滚动背斜,其形成演化主要受控于两侧边界断层的伸展活动,凸起南部开始发育的时间早于北部。