Evaluación y desarrollo de recursos geotérmicos en campos geotérmicos de aguas termales en la ciudad de Xianning, provincia de Hubei

(Estación Ambiental Geológica Provincial de Hubei)

Presentó las condiciones geológicas térmicas y los tipos genéticos de los campos geotérmicos de aguas termales en la ciudad de Xianning, provincia de Hubei, evaluó los recursos geotérmicos y demostró Se presentaron los resultados y experiencias básicas de desarrollo y utilización, se presentaron los problemas existentes en el proceso de desarrollo y se presentaron sugerencias razonables y factibles.

La ciudad de Xianning está situada en el sureste de la provincia de Hubei, en la orilla sur del curso medio del río Yangtze, en el cruce de las provincias de Hunan, Hubei y Jiangxi. Es el paso principal de sur a norte y se la conoce como la "Puerta Sur de Hubei". La ciudad gobierna cuatro condados, una ciudad, un distrito y una zona de desarrollo económico y tecnológico, a saber, el condado de Jiayu, el condado de Tongshan, el condado de Chongyang, el condado de Tongcheng, la ciudad de Chibi, el distrito de Xian'an y la zona de desarrollo económico y tecnológico de Wenquan.

La ciudad de Xianning es rica en recursos geotérmicos y está ampliamente distribuida. Hay fuentes termales expuestas en un distrito, cuatro condados y una ciudad bajo su jurisdicción. Dado que los recursos geotérmicos se utilizan ampliamente como energía verde, están recibiendo cada vez más atención. A principios del siglo XX, se realizó un estudio detallado de los recursos geotérmicos en la ciudad de Xianning, provincia de Hubei, y una evaluación de los recursos geotérmicos en Wuhongshan, ciudad de Chibi. Se llevaron a cabo una evaluación de recursos geotérmicos en la provincia de Hubei y en Wuhongshan, ciudad de Chibi, provincia de Hubei, y una exploración detallada de los recursos geotérmicos en el campo geotérmico de Langkou en el condado de Chongyang, provincia de Hubei, y una exploración de recursos geotérmicos en la montaña Shewu. en el condado de Jiayu. Entre ellos, la investigación detallada de los recursos geotérmicos en el campo geotérmico de aguas termales en la ciudad de Xianning, basada en la exploración anterior, llevó a cabo un estudio más profundo sobre la naturaleza y escala de las características estructurales en el área de la colina enterrada y su relación con el distribución, escorrentía y descarga de fluidos geotérmicos. Después del cálculo, su volumen recuperable es 13320,1 m3/d y la temperatura máxima del agua es 55 ℃. Los resultados de exploración en términos de rango de distribución y recursos recuperables son más altos en los campos geotérmicos.

1 Condiciones geológicas geotérmicas regionales

1.1 Introducción a las estructuras geológicas

La estructura geológica de Xianning está ubicada en la intersección del Liangzihu Sag de la cuasi plataforma del Yangtze y el haz de pliegues de la plataforma Xianning. La estructura secundaria que pertenece al ala norte del anticlinal compuesto de Damushan: el sinclinal de Gaoqiao, el anticlinal de inversión de Sunjianpu y la extensión occidental del anticlinal de inversión de Jiajiashan se compone de una serie de pliegues densos, que forman el marco estructural básico de este. área . El sistema tectónico del Neocathaysiano tardío es fuerte en el área de las colinas enterradas, lo que se refleja claramente en la falla de Dayishan. Estos diferentes sistemas estructurales interfieren y se combinan entre sí, lo que no sólo controla la combinación de litología, la forma del relieve y el desarrollo kárstico en el área, sino que también controla estrictamente la distribución, el suministro, la migración y la descarga de aguas subterráneas. El anticlinal del cerro enterrado es el principal marco estructural del campo geotérmico, que tiene forma de peine y se invierte hacia el sureste. La falla de Hot Spring es la más grande del área y es una falla compuesta con múltiples cambios estructurales. En la etapa inicial, se trata de una fractura longitudinal, principalmente movimiento vertical, y en la etapa posterior, es una combinación inversa, que se manifiesta como una torsión compresiva bajo tensión en sentido antihorario. Es una falla profunda y es la principal falla que controla la distribución de fluidos térmicos en la zona.

1.2 Condiciones hidrogeológicas

La parte expuesta de la fuente termal es causada por la intersección de la falla noroeste y la falla noreste que corta el embalse termal. Las rocas en la intersección se encuentran fuertemente quebradas, con rocas cataclásticas, brechas y fisuras. La porosidad de las rocas estructurales en las zonas estructurales de fallas es mayor que la de las rocas originales, especialmente en la intersección de fallas, lo que proporciona un espacio favorable para el almacenamiento y migración de fluidos geotérmicos. Las fallas en esta área han experimentado múltiples períodos de actividad. Debido a sus diferentes métodos de construcción y resistencias, diferentes grados de fragmentación y cementación de la roca, las interacciones con otras fallas conducen a heterogeneidad en la riqueza de agua y la conductividad térmica de la falla. En áreas donde la roca está rota y mal cementada y se desarrollan grietas, los fluidos geotérmicos son relativamente abundantes y la cantidad de agua es grande. En áreas con rocas rotas y poca conectividad de fisuras, la temperatura del agua es baja y el volumen de agua es pequeño debido al estrecho espacio de almacenamiento de agua y al acceso deficiente.

Según el análisis de muestreo de fluido geotérmico del campo geotérmico, los principales componentes gaseosos en el fluido geotérmico del campo geotérmico de aguas termales en la ciudad de Xianning son N2, O2 y CO2, de los cuales el N2 representa el 94,60%. ~ 95,70% del gas escapado y 66,30% del gas disuelto %~68,80%. El N2 en alta abundancia existe principalmente en la atmósfera. La fuente de N2 en los fluidos geotérmicos es transportada bajo tierra por la precipitación atmosférica. Los fluidos geotérmicos se suministran principalmente mediante la infiltración de la precipitación atmosférica.

Los δD y δ18O de la precipitación atmosférica tienen efectos de altitud. Con base en los resultados de isótopos del fluido geotérmico y el muestreo de precipitación atmosférica, se estima que la elevación del suministro del campo geotérmico de aguas termales en la ciudad de Xianning debería ser de aproximadamente 470 mm. Según el análisis de la topografía regional, en el área montañosa media-baja de 300 a 500 m al sureste del campo geotérmico, las rocas carbonatadas expuestas se recargan con la precipitación atmosférica y abastecen el campo geotérmico de aguas termales de Xianning a través de canales kársticos.

Además, según el análisis del contenido de tritio en el fluido geotérmico, se puede observar que el fluido geotérmico debería ser el fluido geotérmico infiltrado por la precipitación atmosférica antes de 1954 y sufrir un ciclo de escorrentía de larga duración. Es decir, el fluido geotérmico en el área ha experimentado 50 años o más desde la recarga hasta la descarga. Un escurrimiento más largo representa el tiempo de escurrimiento de los fluidos geotérmicos en las áreas geotérmicas. En áreas con capa de roca superficial delgada y fracturas desarrolladas, recientemente se ha producido una mezcla de agua superficial y agua de fractura.

1.3 Características del campo geotérmico

Según el análisis exhaustivo de los datos de exploración, la profundidad de enterramiento de la capa de temperatura normal en el campo geotérmico de aguas termales en la ciudad de Xianning es generalmente de unos 25 m, y la temperatura del pozo en el área tiene una suave tendencia creciente, es decir, a medida que aumenta la profundidad de perforación, aumenta la temperatura. Según el análisis de las características de cambio de temperatura del pozo, la temperatura del pozo en esta área aumenta lentamente y el rango de cambios de temperatura del pozo es de 0,045 ~ 0,231 °C/m debido a la diferente profundidad de entierro de la estructura conductora y de almacenamiento de calor. o la profundidad de la exposición parcial del pozo, el rango de cambio de temperatura también es diferente. Las estructuras conductoras de calor y de almacenamiento de calor tienen diferentes profundidades de enterramiento. La temperatura sobre la zona de la falla aumenta significativamente, pero la temperatura en la zona de fractura de la falla no aumenta significativamente. El valor del gradiente geotérmico de un campo geotérmico está directamente relacionado con las condiciones del entorno geológico (ubicación, litología, estructura geológica, aguas subterráneas, etc.). ) campo geotérmico. El valor del gradiente geotérmico de las rocas en el área caliente cambia hasta cierto punto, y su valor es principalmente de 1,15 ~ 26,74 ℃/100 m. Según los datos de medición de la temperatura de perforación, el gradiente de temperatura promedio en el área es de 6,57 ℃/100 m. y la anomalía térmica es obvia.

La dirección del eje largo del contorno de temperatura del plano es 290° noroeste, lo que es más o menos consistente con la dirección de las fuentes termales expuestas en la superficie, lo que indica que la distribución y exposición de los fluidos geotérmicos en esta sección son principalmente controlado por estructuras de tendencia noroeste.

1.4 Características hidroquímicas del fluido geotérmico

De acuerdo con el análisis de muestreo de pozos de fluido geotérmico expuestos artificialmente en el área de exploración, el tipo hidroquímico de fluido geotérmico es agua de sulfato-calcio. Además, según la relación entre el contenido de iones sulfato y la temperatura, la concentración detectada de iones sulfato en fluidos geotérmicos tiene una relación lineal con la temperatura del agua dentro de un cierto rango. Cuando la temperatura del agua es de 20 ~ 50 ℃, la concentración de iones sulfato oscila entre 17,50 ~ 131. El tipo hidroquímico del agua superficial y del agua subterránea ambiental es el bicarbonato, que es muy diferente de los fluidos geotérmicos. De los datos anteriores se puede ver que los iones característicos en el fluido geotérmico en el área de exploración son iones de potasio, iones de calcio, iones de magnesio, iones de sulfato e iones de fluoruro, que son importantes marcadores químicos del agua y principales elementos estándar de los campos geotérmicos.

2 Evaluación de recursos geotérmicos en campos geotérmicos de aguas termales

2.1 Establecimiento de un modelo de almacenamiento de calor

2.1.1 Cubierta de almacenamiento de calor

Colina enterrada Los estratos entre el lado este del anticlinal y el ala noroeste del anticlinal de la Montaña del Desierto son silúricos. La litología es limolita fangosa, lutita, limolita y otras rocas. El espesor total es de 1762 ~ 2856 m, y el espesor promedio es. 2264 m Debido al lodo en la roca, el contenido de roca es alto, la permeabilidad y el rendimiento de almacenamiento de agua son deficientes, las fisuras y fisuras desarrolladas en áreas locales están llenas de lodo y el rendimiento de transferencia de calor de la roca es deficiente, formando una "U". "Estructura de caja en forma de "entre la montaña del desierto y la montaña enterrada, con la parte superior formando una cobertura natural que evita la pérdida de calor y mantiene caliente la fuente de calor del campo de flujo de calor subyacente. Es una cubierta de almacenamiento térmico para zonas geotérmicas.

2.1.2 Control térmico y estructura de conducción térmica

En esta área, la falla de aguas termales es una falla principal representativa, con la mayor profundidad de corte y escala. En la zona sureste de la colina enterrada, controla el límite de contacto entre los estratos del Silúrico y los estratos del Ordovícico. El fluido geotérmico que fluye en las rocas carbonatadas se bloquea cuando llega a las proximidades de la falla de control térmico de la falla de aguas termales en esta. área. Además, en el área de Moon Bay, las fallas de tracción con tendencia noroeste son fallas térmicas y conductoras de agua.

2.1.3 Almacenamiento de calor

Según el análisis de los datos de perforación, el suministro, la migración y el almacenamiento de fluidos geotérmicos se llevan a cabo en formaciones rocosas carbonatadas. karst Los fluidos geotérmicos abundantes se obtienen de formaciones rocosas ácidas. Por lo tanto, debajo de las rocas silicificadas y los estratos silúricos, se desarrollan calizas de brecha, calizas cristalinas, calizas de fisuras de tortuga, calizas bioclásticas y calizas dolomíticas, fisuras de rocas y karsts, y en áreas locales hay fluidos geotérmicos y el principal lugar de almacenamiento de reservorios térmicos.

2.1.4 La formación de campos geotérmicos

Según análisis de datos isotópicos anteriores, la principal fuente de fluido geotérmico en esta zona es la precipitación atmosférica, que también es aportada por la precipitación de montaña. El efecto de elevación de los campos geotérmicos de aguas termales es de alrededor de 500 m, y se necesitan más de 50 años para ingresar al área geotérmica.

Los estratos del Siniano, Cámbrico y Ordovícico expuestos en el ala noroeste del anticlinal de la Montaña del Desierto están compuestos principalmente por composición de piedra caliza, caliza dolomítica o dolomita caliza, dolomita y otras rocas carbonatadas.

Las rocas expuestas favorecen la infiltración y recarga de precipitaciones superficiales. Están controladas por estructuras y tienen conexiones hidráulicas con el sistema kárstico de la zona geotérmica, proporcionando un canal para la migración profunda de las aguas subterráneas. La elevación de exposición de roca en el ala noroeste es de unos 500 metros

Cuando la precipitación atmosférica circula a lo largo del sistema de escorrentía profunda de carbonatos bajo la acción de la gravedad y la diferencia de altura del terreno, proporciona un buen ambiente para la recarga. , migración y almacenamiento de aguas subterráneas. El Ordovícico Superior es una limolita rica en componentes arcillosos del Silúrico, que forma un casquete geotérmico natural entre las colinas enterradas y las montañas desérticas. Los datos regionales muestran que el espesor medio de la capa de cobertura puede alcanzar los 2264 m, lo que no sólo protege la pérdida de calor en las partes profundas de la tierra, sino que también reserva energía para la absorción de calor de las aguas subterráneas que circulan en las profundidades.

El fluido geotérmico local fluye hacia las proximidades de colinas enterradas. Debido al efecto cortante de la falla de las aguas termales y un grupo de fallas con tendencia noroeste, los fluidos geotérmicos quedan expuestos a lo largo de la zona de la falla, formando aguas termales y campos geotérmicos.

2.2 Cálculo de las reservas de recursos geotérmicos

De acuerdo con las características de las condiciones geológicas geotérmicas (incluyendo roca de capa, almacenamiento de calor, control térmico y estructuras conductoras térmicas, etc.), campos geotérmicos, combinados con "Método de evaluación de recursos geotérmicos" (DZ40-85) y datos de investigación relacionados sobre métodos de evaluación de recursos geotérmicos, se recomienda utilizar el método de almacenamiento térmico para la evaluación de recursos geotérmicos.

Después del cálculo, la cantidad de recursos de todo el campo geotérmico es 12,1145×1013 kcal, lo que equivale a 17,3×65438 carbón estándar. La reserva estática de fluido geotérmico es de 3875,5×104m3. Según la tasa de recuperación de 0,15, la cantidad de recursos geotérmicos disponibles es de 2074,40×104kcal/h, lo que equivale a una generación de energía de 2,44×104kW y equivalente a 10,7×carbón estándar.

3 Desarrollo y utilización de recursos geotérmicos

3.1 Descripción general

La ciudad de Xianning tiene una larga historia de desarrollo de recursos geotérmicos. En el quinto año de Tianshun en la dinastía Ming (1461), la "Crónica del condado de Xianning" registró que el agua termal "tiene un gas de azufre" y "las llagas y los carbuncos se curan bañándose en ellas". A finales de 1938, las aguas termales fueron ocupadas por los invasores japoneses y designadas como zona restringida, y se construyó un "hospital militar". Después de la victoria de la Guerra Antijaponesa, el ejército del Kuomintang instaló un campo de entrenamiento en Hot Springs. En septiembre de 1949, el Ejército Popular de Liberación de China se trasladó al sur, a Wenquan, y estableció el Hospital 195 del Ejército Popular de Liberación en el antiguo emplazamiento de Wenquan. A partir de entonces, las aguas termales geotérmicas de Xianning comenzaron a beneficiar a la gente. El desarrollo artificial y la utilización de aguas termales comenzaron en los años 1960 y alcanzaron un mayor desarrollo en los años 1980. Desde la década de 1990, se ha desarrollado gradualmente en una dirección jurídica y científica.

A medida que el desarrollo y utilización de las aguas termales ha atraído cada vez más atención de todos los ámbitos de la vida, la Zona de Desarrollo Económico y Tecnológico de las Aguas Termales de Xianning ha incluido sucesivamente el Hospital 195 del Ejército Popular de Liberación de China, el Hotel Quanshan, Zhengzhou. El Sanatorio de la Oficina Ferroviaria y la Villa de Aguas Termales Xianning de Hanshang Group Co., Ltd., el Hotel de Aguas Termales del Grupo Wuhan Yinchang y otras 20 empresas desarrollan y utilizan recursos geotérmicos. El desarrollo y utilización de recursos geotérmicos se concentra principalmente en la Zona de Desarrollo Económico y Tecnológico de Wenquan. Hay 28 pozos geotérmicos y aún quedan 13 y 15 pozos en explotación. El fluido geotérmico se extrae mediante bombas centrífugas, bombas de vacío, bombas sumergibles y otros equipos. La capacidad de extracción de agua es generalmente de 30 ~ 100 m3/h. El volumen diario promedio de fluido geotérmico en 2005 fue de 4470 m3, con un pico de 5020 m3/d. y un mínimo de 3320 m3/d..

En la actualidad, la aplicación de fluidos geotérmicos se da principalmente en los campos de servicios, atención médica, acuicultura, vida residencial, investigación científica y otros campos, y ha logrado buenos beneficios económicos, sociales y ambientales.

3.2 Problemas principales

Con la aplicación generalizada de fluidos geotérmicos, el volumen de extracción de fluidos geotérmicos también ha aumentado en consecuencia, y también han surgido algunos problemas geológicos ambientales en el proceso de desarrollo y utilizando recursos geotérmicos.

En la actualidad, en las zonas geotérmicas, los principales problemas son la interferencia entre pozos, manantiales y perforaciones, la temperatura de los fluidos geotérmicos disminuye, la calidad de los fluidos geotérmicos cambia y el nivel del agua subterránea regional disminuye.

3.3 Recomendaciones

Para lograr un mejor desarrollo sostenible y una utilización integral del gradiente de los recursos geotérmicos en el campo geotérmico de aguas termales de Xianning, y evitar residuos y problemas geológicos ambientales. Recomendaciones:

(1) Gestionar estrictamente el desarrollo y utilización de los recursos geotérmicos, implementar planificación científica, minería unificada y centralizada, calefacción unificada y control y gestión a tiempo completo de la ingesta y distribución de agua. Fortalecer la construcción de proyectos de calefacción centralizada, construir piscinas reguladoras de aislamiento térmico de gran capacidad, adoptar tecnología avanzada, mejorar la utilización de recursos, mejorar los niveles de utilización, mejorar la tecnología de procesos, optimizar los parámetros del sistema, utilizar racionalmente nuevos materiales y hacer el mejor uso de los recursos. Fortalecer la gestión para evitar fugas, fugas, goteos, filtraciones y desperdicios. Haga un buen trabajo en la utilización integral y el desarrollo retrasado.

(2) Formular y promulgar las "Medidas de gestión de recursos geotérmicos de la ciudad de Xianning" para acelerar la legislación de gestión geotérmica.

(3) Revisar y aprobar estrictamente la extracción de recursos geotérmicos, y controlar la cantidad total, intensidad y condiciones de utilización.

(4) Seguir los procedimientos de exploración y desarrollo de recursos geotérmicos y controlar estrictamente el volumen de extracción y la intensidad de los recursos geotérmicos locales.

(5) Mejorar la tasa de utilización de los recursos geotérmicos, ajustar la estructura industrial, controlar el uso de alto consumo de energía, eliminar gradualmente los equipos atrasados ​​de alto consumo de energía y hacer que los equipos y sistemas se desarrollen de manera conservadora. -dirección orientada.

(6) Establecer una zona de protección geotérmica.

(7) Fortalecer el monitoreo de las características de cambio dinámico de los recursos geotérmicos durante el proceso minero, establecer una red de monitoreo sistemático, observar cambios en la calidad del agua, temperatura, volumen de agua y nivel de agua de los fluidos geotérmicos en condiciones mineras. y prestar atención a la investigación de estudios de cuestiones geológicas ambientales.

(8) La evaluación del entorno geológico de las zonas mineras geotérmicas se realiza una vez al año.

(9) Esforzarse por conseguir fondos nacionales para establecer un punto de monitoreo de fluidos geotérmicos a nivel nacional.

(10) Establecer una red de seguimiento dinámica. La base de datos dinámica es la respuesta de tendencia más directa e intuitiva a los recursos en la gestión y el desarrollo. Por lo tanto, las áreas de aguas termales deben establecer y mejorar redes de monitoreo dinámico, fortalecer el monitoreo dinámico de la minería y proporcionar una base para la evaluación de la confiabilidad de los recursos y la gestión de recursos para formular políticas relevantes.

(11) Construcción de proyectos demostrativos de utilización de recursos geotérmicos. El desarrollo y utilización de los recursos geotérmicos involucra muchos campos, y cada campo y método de utilización debe lograr la unidad de recursos, medio ambiente y beneficios económicos. Debido a que muchas tecnologías e indicadores aún se encuentran en la etapa de exploración, es muy necesario promover el desarrollo a través del papel de proyectos de demostración, seleccionar diferentes tipos de áreas de utilización, cultivar y establecer proyectos de demostración geotérmica con métodos de utilización intensiva y utilizar proyectos de demostración como modelos. en el proceso de gestión. Promover la aplicación de tecnología de ingeniería de demostración y desempeñar un papel en la mejora general.

4 Conclusión

Los recursos geotérmicos son los recursos minerales dominantes en la ciudad de Xianning. Dado que la energía geotérmica en sí misma es un producto mineral directo que no puede circular en el mercado en forma de mercancías, su valor se refleja ampliamente en los buenos beneficios económicos, sociales y ambientales obtenidos mediante el desarrollo y la utilización de la energía térmica y la industrialización de la energía geotérmica. recursos. Por lo tanto, la planificación unificada, el desarrollo científico, la utilización racional y la protección efectiva de los recursos geotérmicos son una fuerte garantía para el desarrollo coordinado de la economía, la sociedad y el medio ambiente de la ciudad de Xianning.

El desarrollo y utilización de los recursos geotérmicos debe estar orientado al mercado, basado en los recursos y en la industria, aprovechando al máximo las ventajas de los recursos geotérmicos, aprovechando al máximo las ventajas del transporte geográfico y combinando los recursos locales. paisajes naturales, humanidades y antecedentes históricos y otros recursos turísticos, desarrollar instalaciones con estilo distintivo y personalidad sobresaliente, formar un nuevo patrón de desarrollo y utilización de recursos geotérmicos y hacer mayores contribuciones a la construcción económica y el progreso social de la ciudad de Xianning.