東營市地熱資源綜合開發與利用研究

  黃河三角洲地區的地熱資源極為豐富。東營市位于山東省北部黃河入海口三角洲地區, 地處地熱異常區,地下熱水儲量豐富、熱值高, 是該市僅次于油氣資源的第2大能源礦產。地質專家2005年曾探明東營城區、孤島和河口3個大型地熱田, 面積約650 km2 , 每天可采資源量達205萬m3 , 潛在經濟價值800億元以上[ 1] 。

 

  目前在區內發現可利用的地熱資源主要分布于草橋、陳莊、勝坨、義和、廣利及孤島、青坨子、五號樁等地[ 2] 。地熱作為1種新的可再生替代能源, 具有其他能源無法具備的優勢, 除了具有熱能外, 還具有醫療和保健功效。地熱可用于居民供暖、生活洗浴、溫泉理療、溫池游泳以及溫室花卉和養殖等方面。在能源緊缺的今天, 大力開發地熱資源, 對于緩解能源緊張、減少環境污染、促進經濟的可持續發展具有重要意義。

 

  1 東營市可利用地熱資源量及可采熱水量

 

  1.1 東營市可利用地熱資源量

 

  東營市東營城區地熱田可利用熱能為764 MW, 面積342 km2 ;孤島地區地熱田可利用熱能為171.17 MW,面積84 km2 ;河口地區地熱田可利用熱能為

 

  173.88MW, 面積65 km2 。這3個大型地熱田屬于低溫地熱資源, 自上而下有3 個熱儲層組。埋深1 000 ～1 800 m, 熱儲溫度55 ～ 95℃, 地熱水礦化度10 ～ 20 g/L,單井出水量1 000 ～ 2 000 m3 /d, 富含偏硅酸、溴、碘、鍶、鋰等有益化學成分。經測算, 3個熱儲層地熱資源量共計365.636 ×1018 J, 折合標準煤124.79 ×1018 t;可利用地熱資源量合計為79.81 ×1018 J, 折合標準煤27.23 ×1018 t。

 

  1.3 東營市地熱資源開發利用條件分區

 

  根據區內地熱儲量分布條件, 劃出4個地熱資源開發利用區。

 

  (1)孤島地熱開采區。該區位于孤島至仙河鎮一帶。開采目的層自上而下為館陶組、東營組和寒武-奧陶系, 熱儲層熱水溫度較高, 可根據不同用途進行不同層位的開發。各開采層主要開采指標見表3。

 

  (2)汀河-陳莊東區地熱開采區。該區位于陳家莊凸起北側, 汀河-陳莊一帶, 館陶組厚度大, 成井深度1 100 ～ 1 200 m, 即可獲得60 ℃左右的熱水。

 

  (3)東城-西城地熱開采區。該區以西城為中心,呈東西條帶狀分布, 寬約6 km, 開采層主要指標見表3。該開采區地處市區, 交通便利, 位置優越, 經濟發達, 開采目的層深度適中, 館陶組、東營組砂層厚度均較大, 已施工有專門地熱井, 開采條件是全市最好的地區。

 

  (4)牛莊-六戶地熱開采區。該區距市區較近, 位于牛莊-六戶一帶, 砂層厚度較大, 埋藏條件適中, 是較理想的開采區。館陶組砂層厚度大, 水量較豐富, 是該區優先考慮的開采層, 其次考慮東營組。

 

  2 東營市地熱資源開發與利用現狀

 

  早在1973年, 勝利油田就在距離入海口不遠處的孤島地區打出1口溫泉井。然而, 東營市真正開發利用地熱資源較晚。2002年第1口專用地熱井—東營賓館地熱井才開發成功。目前東營市共勘探發現地熱井30口[ 4] , 利用率已達76.7% (表4)。多數為房地產、賓館、療養院等行業, 主要用于供暖、生活用熱水和生產用水(表5)。

 

  東營市地熱資源在農業種植、養殖方面也曾發揮重要作用。廣饒縣碼頭鄉利用草2井(水溫58 ℃、水量890 m3 /d、自流)和利津縣汀河鄉利用陳10井(水溫75 ℃, 水量900 m3 /d)地熱水進行羅非魚越冬保種,多年試驗結果表明, 不僅能越冬保種, 而且在冬季還能生長繁殖[ 5] 。這2口熱水井都曾取得了明顯的經濟效益和社會效益, 目前由于井壞, 已停止使用。

 

  3 東營市地熱資源開發與利用存在問題

 

  3.1 地熱資源開發利用單一, 開發規模小

 

  目前東營市的地熱開發企業大多經營規模小, 梯級利用程度低, 技術力量比較薄弱, 綜合效益較差。并且, 主觀上自覺保護和節約資源的意識較差, 開發利用模式單一, 僅用于洗浴、冬季供暖, 而在農業種植、水產養殖等方面利用程度較低。處于自發、分散和粗放的利用階段, 社會和經濟效益不夠顯著。

 

  3.2 目前地熱井不宜回灌

 

  地熱井回灌是1項既能節約資源又能保護環境的雙效措施。然而經過專家論證表明:①東營市開發利用的熱儲層大部分為孔隙-裂隙發育, 地層多為泥巖或沙巖,孔隙度小, 滲透率低, 回灌壓力大, 不適宜回灌;②地熱回灌井的井口結構和套管的技術要求較高, 成井或操作不當會造成回灌濾水管堵塞, 甚至井身炸裂;③回灌會改變熱儲狀態, 如回灌井與開采井距離不當, 回灌水會快速到達開采井, 從而引起開采井水溫下降。反之回灌水達不到開采區, 就起不到保持地熱壓力、穩定地熱的作用。鑒于以上情況, 專家建議在進行成功的回灌試驗前, 不宜全面推行地熱回灌。

 

  3.3 地熱尾水排放對周邊環境造成一定影響

 

  地熱資源開發利用在促進生態環境保護、經濟發展及提高人民生活質量的同時, 也會對生態環境產生不同程度的影響。根據前期現場調查, 地熱排放渠道主要是雨污水管道。由于無法實現綜合利用, 地熱尾水排放溫度(30 ～ 40 ℃)和礦化度較高, 排放時間集中, 對周邊環境會造成一定程度影響。

 

  3.4 地熱資源勘查評價程度較低

 

  目前, 東營市地熱資源勘查仍然較粗, 沒有對各縣區、鄉鎮進行詳細地測算。再加上對地熱產業的認識不夠, 有關部門只將地熱作為1種礦產來開發, 忽視了地熱資源的綜合開發效能, 缺少相應的綜合開發利用規劃, 難以形成產業鏈。

 

  4 東營市地熱資源合理開發與利用對策研究

 

  4.1 梯級開發, 綜合利用

 

  東營市應遵循“梯級開發、綜合利用” 的策略, 對地熱資源開發合理布局、分步實施、科學開采、綜合利用。①對東營城區地熱資源, 主要考慮用于供暖、洗浴、工業、醫療以及保健等。②河口區水產養殖業發達, 該地區地熱資源可注重用于蔬菜種植、花木繁育、禽畜孵化以及水產養殖基地的魚苗過冬、新蝦產卵、幼蝦生長和海參養殖等方面。尤其是利用地下熱水直接或間接養殖羅非魚, 不僅能使其安全越冬, 還可以孵化繁殖和養殖成魚。③孤島地區地熱溫度較高, 可以建立大面積的地熱溫室, 有效做好地熱資源的綜合利用、梯級利用, 可以使該區形成較大規模的地熱產業[ 6] 。④廣饒縣工業較為發達, 資金較為充裕, 雖其地熱溫度不高, 但可考慮深層地熱資源的開發與利用, 進行工業供熱或取暖。

 

  目前東營地區幾家大型養雞場均為電孵, 在地熱孵化養雞方面還屬空白。電孵模式成本高、污損嚴重, 建議當地政府及業務部門大力開發地熱, 對現有養雞場進行技術改造, 用地熱取代電源, 以降低電費, 有效控制溫度和濕度。

 

  4.2 重視地熱尾水排放與回灌技術研究

 

  根據東營市地表水、地下水、土壤背景和地表植被等原生與次生環境條件, 目前條件下地熱尾水排放對地表水、地下水環境和土壤環境影響較小。但從長遠考慮, 東營市應大力推廣自動化監控與熱泵技術, 加強地熱尾水的排放技術研究以及地熱回灌井的井口結構和套管等回灌技術研究, 提高地熱綜合利用率, 徹底解決由于把含鹽、高礦化度的地下熱水排放到地表而造成生態災難的問題, 同時又可緩解由于開采地下熱水引發的地面沉降問題[ 8] 。同時, 建立健全地熱資源開發利用生態環境監測、監督、管理體系, 形成主管部門、專業監測、群眾監測的監管網絡, 實現開發與環境恢復治理同步, 地熱資源開發利用與生態地質環境保護協調發展。

 

  4.3 開展地熱資源監測和管理工作

 

  未取得開采利用經驗, 不了解開采與水位、水質、水量動態關系以及對環境影響程度、對人體健康影響之前, 不宜大規模開發地熱資源。安裝遠程自動監測系統, 對地熱開發利用的各種信息進行實時監測研究。并根據監測信息及時調整地熱開發利用規劃, 為政府部門提供地熱管理基礎資料, 以指導地熱監督管理工作。

 

  4.4 開展淺層地熱能的調查與開發利用研究

 

  東營市地下100 ～ 200 m埋藏有豐富的淺層地熱能資源。淺層地熱能可用于供暖與制冷, 適宜于辦公樓與高檔住宅小區。因此, 建議應在進行地質調查評價的基礎上, 進行適宜性區劃, 建立淺層地熱能利用示范工程, 逐步推廣利用。

 

  4.5 開發地熱井智能網絡化管理系統

 

  東營市可參照天津市的有關經驗, 開發適合當地的地熱井智能網絡化管理系統, 利用自動化和網絡信息技術, 實現對各地熱水井運行情況數據的實時采集和監控, 如每個井的開采量、開采溫度、動態水位及運行狀態等, 為征收礦產資源補償費提供可靠依據, 也為資源跟蹤評價提供基礎資料。

 

  5 結語

 

  東營市地熱資源豐富, 開發潛力巨大。通過合理規劃, 如果形成以東營、河口、孤島、廣饒為中心的4個大面積系統的開發利用體系, 則將會進一步推動該區域的經濟發展。但地熱資源屬國家所有, 開采利用地熱資源, 必須按照規定繳納資源稅和資源補償費。凡在東營市欲從事地熱資源勘查、開采的企業, 都應當向山東省國土資源行政主管部門申請登記, 領取勘查、開采許可證, 取得探礦權、開采權。同時, 為防止造成地質災害、資源浪費、環境污染和生態破壞等, 企業在開采地熱資源前還應當進行環境影響評價。并且城市供熱系統覆蓋的區域內, 不得利用地熱供暖, 要嚴把技術水平關、資源消耗關和環境保護關, 合理地布置全市的地熱水井位。

 

  對于目前已成井的2口熱水井要限期投入使用, 已封的5口井要徹查原因, 加以改造。同時, 還要推廣地熱資源的利用層面。除用于供暖、洗浴外, 要加大地熱在農業種植、大棚蔬菜、水產以及花卉養殖方面的應用力度, 以降低農漁業生產成本、建立無污染生態農漁業, 適應黃河三角洲高效生態經濟的規劃與建設。同時, 還可考慮地熱在醫療保健、旅游度假等方面的應用, 使東營市地熱資源向著科技型、節能型、效益型與環境友好型的方向穩步發展。