Geothermal Resources Evaluation of Karst Thermal Reservoir in Taiyuan Basin

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2020.02.09

Abstract

Abstract:

Taiyuan basin is a representative low-moderate temperature geothermal field in China, with well-developed fault structure and abundant geothermal resources. The overall evaluation of geothermal resources in Taiyuan basin is of great significance to its large-scale development and utilization. Based on the structural evolution analysis, seismic and electrical profiles interpretations and the latest well logging interpretations, the basin is divided into eight geothermal fields as evaluation units with the “thermal energy storage method” based on the secondary structural units. Carbonate karst thermal reservoirs of Cambrian-Ordovician in eight evaluation units have been carefully evaluated. The results show that the carbonate karst thermal reservoir in the basin is characterized by stable thermal reservoir and caprock, shallow burial depth, multiple reservoir sections and large reserves. The cap rocks of karst thermal reservoir result in burial depths of 400 to 2,000 m. From top to bottom, six major aquifer sections of Ordovician Fengfeng Formation, Upper Majiagou Formation, Lower Majiagou Formation, Liangjiashan Formation, Cambrian Fengshan Formation and Changshan Formation are deposited successively. The average geothermal gradient is 3.0 to 4.0 ℃/100 m, and the geothermal water temperatures range is 30 to 80 ℃. Based on that and the parameters of geothermal reservoir area, thickness, temperature, porosity, heat capacity and density, the total exploitable geothermal reserves in the geothermal field is calculated to be 13.84×10⁸ GJ, which is equivalent to 4,721.9×10⁴ t of standard coal. Distribution regularity and amount of geothermal resources in the Taiyuan basin is thus preliminarily clarified.

Key words: karst thermal reservoir, geothermal field, geothermal resource, Taiyuan basin

CLC Number:

P314

WANG Tinghao, WANG Xinwei, ZHANG Xuan, MAO Xiang, WANG Di, WU Minghui. Geothermal Resources Evaluation of Karst Thermal Reservoir in Taiyuan Basin[J]. Geoscience, 2020, 34(02): 297-308.

Figures/Tables 9

References 34

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编号	井名	地理位置	构造单元	取水层段/m	热储层位	奥陶系顶面埋深垂深/m	井口水温/℃
1	RN32	西华苑	西铭断阶	1 547~1 803	∈₃	940	31.5
2	N₁	农展馆	城南隆起	.01 245~1 690.5	O₂f+O₂s	1 200	50
3	L₁	丽华苑	城南隆起	.001 287~1 803.35	O₂f+O₂s	1 200	62.5
4	DKY-1	地勘院	城区凹陷	.0 00875~1 339.21	O₂x+O₂s	1 000	51
5	S₁	神堂沟	西边山断阶	.00410~603.71	O₂f+O₂s	470	43
6	伞₁	伞儿树村	城东断阶	.0 660~1 200	O₂	661	33
7	M₁	煤炭学院	亲贤地垒	.0 755~1 300	O₂		33
8	SSSS-5	三十三所	西温庄隆起	1 405.11~2 308.0	O+∈₃f	1 430	61
9	QGY-2	青干院	西温庄隆起	1 895~2 628	O+∈₃f	1 860	66
10	NMC-1	农牧场	西温庄隆起	.001 512~2 219.70	O+∈₃f	1 469.09	72
11	CDL-1	昌达隆	西温庄隆起	.001 576~2 353.80	O+∈₃f	1 526.3	53
12	TD-1	太原大学	西温庄隆起	1 550.13~2 260.00	O+∈₃f	1 505	68
13	GXWL-1	高新物流	西温庄隆起	1 842~2 690	O+∈₃f	1 805	66
14	JLQC-1	江铃汽车	西温庄隆起	1 598~2 369	O+∈₃f	1 552	60

编号	井名	地理位置	构造单元	取水层段/m	热储层位	奥陶系顶面埋深垂深/m	井口水温/℃
1	RN32	西华苑	西铭断阶	1 547~1 803	∈₃	940	31.5
2	N₁	农展馆	城南隆起	.01 245~1 690.5	O₂f+O₂s	1 200	50
3	L₁	丽华苑	城南隆起	.001 287~1 803.35	O₂f+O₂s	1 200	62.5
4	DKY-1	地勘院	城区凹陷	.0 00875~1 339.21	O₂x+O₂s	1 000	51
5	S₁	神堂沟	西边山断阶	.00410~603.71	O₂f+O₂s	470	43
6	伞₁	伞儿树村	城东断阶	.0 660~1 200	O₂	661	33
7	M₁	煤炭学院	亲贤地垒	.0 755~1 300	O₂		33
8	SSSS-5	三十三所	西温庄隆起	1 405.11~2 308.0	O+∈₃f	1 430	61
9	QGY-2	青干院	西温庄隆起	1 895~2 628	O+∈₃f	1 860	66
10	NMC-1	农牧场	西温庄隆起	.001 512~2 219.70	O+∈₃f	1 469.09	72
11	CDL-1	昌达隆	西温庄隆起	.001 576~2 353.80	O+∈₃f	1 526.3	53
12	TD-1	太原大学	西温庄隆起	1 550.13~2 260.00	O+∈₃f	1 505	68
13	GXWL-1	高新物流	西温庄隆起	1 842~2 690	O+∈₃f	1 805	66
14	JLQC-1	江铃汽车	西温庄隆起	1 598~2 369	O+∈₃f	1 552	60

地热田名称	层位	评价单元面积/km²	热储层平均有效厚度/m	热储层平均温度/℃	热储层平均孔隙度/%	地热资源量 /10⁸GJ	折合标煤 /10⁸t	可采地热资源量/10⁸GJ	岩石比热/ (J/(kg·℃))
西温庄	峰峰组	124.94	37.5	56.4	7.0	6.09	0.21
	上马家沟组	124.94	58.2	62.4	6.0	10.52	0.36
	下马家沟组	124.94	46.8	71.3	5.0	9.74	0.33
	亮甲山组	124.94	26.3	75.8	4.5	5.81	0.20
	冶里组	124.94	15.8	78.4	4.0	3.59	0.12
	凤山组	124.94	18.6	78.5	3.5	6.32	0.22
	长山组	124.94	7.4	78.9	3.0	2.53	0.09
	崮山组	124.94	2.1	79.1	2.0	0.73	0.02
小计						45.33	1.55	6.80	2 320.3
城区凹陷	奥陶系	30.6	166.3	40	5.5	4.01	0.14
城区凹陷	寒武系	30.6	35	42.7	3.0	0.82	0.028
西铭断阶	奥陶系	43.77	158.8	37	5.5	4.88	0.17
西铭断阶	寒武系	43.77	28	38.5	2.5	0.81	0.027
城东断阶	奥陶系	65.19	160.0	43	5.5	9.12	0.31
城东断阶	寒武系	65.19	30	45	2.5	1.61	0.056
亲贤地垒	奥陶系	10.68	162.5	38	5.5	1.27	0.04
亲贤地垒	寒武系	10.68	31	40	2.5	0.23	0.008
城南隆起	奥陶系	24.12	180.0	53	5.5	5.04	0.17
城南隆起	寒武系	24.12	40	56.5	3.0	1.18	0.041
西边山断阶	奥陶系	59.61	157.5	30	5.5	4.71	0.16
西边山断阶	寒武系	59.61	26	31.3	3.5	0.74	0.026
晋源凹陷	奥陶系	128.92	175.0	55	5.5	27.47	0.94
晋源凹陷	寒武系	128.92	38	57.9	3.0	5.64	0.194
合计						112.86	3.86	16.93	5 782.7

地热田名称	层位	评价单元面积/km²	热储层平均有效厚度/m	热储层平均温度/℃	热储层平均孔隙度/%	地热资源量 /10⁸GJ	折合标煤 /10⁸t	可采地热资源量/10⁸GJ	岩石比热/ (J/(kg·℃))
西温庄	峰峰组	124.94	37.5	56.4	7.0	6.09	0.21
	上马家沟组	124.94	58.2	62.4	6.0	10.52	0.36
	下马家沟组	124.94	46.8	71.3	5.0	9.74	0.33
	亮甲山组	124.94	26.3	75.8	4.5	5.81	0.20
	冶里组	124.94	15.8	78.4	4.0	3.59	0.12
	凤山组	124.94	18.6	78.5	3.5	6.32	0.22
	长山组	124.94	7.4	78.9	3.0	2.53	0.09
	崮山组	124.94	2.1	79.1	2.0	0.73	0.02
小计						45.33	1.55	6.80	2 320.3
城区凹陷	奥陶系	30.6	166.3	40	5.5	4.01	0.14
城区凹陷	寒武系	30.6	35	42.7	3.0	0.82	0.028
西铭断阶	奥陶系	43.77	158.8	37	5.5	4.88	0.17
西铭断阶	寒武系	43.77	28	38.5	2.5	0.81	0.027
城东断阶	奥陶系	65.19	160.0	43	5.5	9.12	0.31
城东断阶	寒武系	65.19	30	45	2.5	1.61	0.056
亲贤地垒	奥陶系	10.68	162.5	38	5.5	1.27	0.04
亲贤地垒	寒武系	10.68	31	40	2.5	0.23	0.008
城南隆起	奥陶系	24.12	180.0	53	5.5	5.04	0.17
城南隆起	寒武系	24.12	40	56.5	3.0	1.18	0.041
西边山断阶	奥陶系	59.61	157.5	30	5.5	4.71	0.16
西边山断阶	寒武系	59.61	26	31.3	3.5	0.74	0.026
晋源凹陷	奥陶系	128.92	175.0	55	5.5	27.47	0.94
晋源凹陷	寒武系	128.92	38	57.9	3.0	5.64	0.194
合计						112.86	3.86	16.93	5 782.7

区块	热储顶板埋深 /m	热储层有效厚度 /m	热储层温度 /℃	热储层平均孔隙度/%	可采资源量丰度/ (10⁴t标煤/km²)	供热市场需求
西温庄中西部	1 300~1 500	184.5	65~75	6.0	14.65	有需求
城区凹陷南部	600~700	166.3	45~50	5.5	6.71	有需求
城南隆起北部	0 800~1 200	180.0	50~55	5.5	10.69	有需求
晋源凹陷东部	1 400~1 600	175.0	65~70	5.5	10.91	有需求
晋源凹陷西北部	1 400~1 600	175.0	65~70	5.5	10.91	有需求