北京市小汤山地区基岩热储数值模拟研究

【摘要】小汤山地区是北京市地热勘察最早，开发程度最高的地区之一。至2005年，小汤山地热田的地热井总数近100眼，年开采量超过350×104m3。地下热水过量开采，地下水位持续下降是该地区地热资源存在的问题。回灌井是该地区抑制地下水位下降的重要措施。北京市小汤山地热田属传导型地热田，主要基岩热储包括寒武系（∈）地层、蓟县系铁岭组（Jxt）和蓟县系雾迷山组（Jxw）。其上部的第四系（Q）、侏罗系（J）和青白口系（Qb）隔水隔热层，是该地区基岩热储的盖层。北京市小汤山地热田处于沉积盆地边缘，断裂发育，促进了地下热水的形成，运移和赋存。从该地区北部山区流入的地下冷水在导热的深大断裂黄庄-高丽营断裂作用下增温加热形成地下热水。与深大断裂相伴生的大柳树-葫芦河断裂等其它断裂，勾通了深部热源与热储层的水力联系，造成热能储存和运移的空间及通道，使地下热水在相对较浅部位富集。形成北京市小汤山地热异常区。对研究区进行模型概化后利用FEFLOW软件进行数值模拟。模型平面上为由断裂圈定的扇形，面积约115km2。模型纵向上深3310m，分为20层。研究区的地下热水模拟主要采用水热耦合模拟，利用FEFLOW中的地下水运动微分方程和热量运移方程进行模拟计算。根据已有资料并参考经验值作为模型参数的初值，在模型中不断调试获得最终参数值的方法。模型地下水流场的识别与验证是采用实测观测井数据。根据资料，研究区内热储温度多年变化不大，因此采用实测的井中初始温度来进行拟合。水位和水温的拟合均获得较为满意的结果。预测计算方案一和方案二中分别为保持各项参数不变和加入回灌井-A，目的层位为蓟县系雾迷山组热储层，采暖期回灌量为920m3/d。模拟5年后发现，以当前条件下地下水位会以平均每年约0.3m的速度下降，而增加回灌量能有效抑制地下水位下降，缓解地热资源压力。预测计算中温度场的变化不大。
【作者】朱加蓝；
【导师】周训；
【作者基本信息】中国地质大学（北京），地下水科学与工程，2014，硕士
【关键词】地下热水；地热资源；基岩热储；开发利用；小汤山；

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