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京津鲁地热资源勘查利用对江苏的实践指导意义

来源:六九路网
维普资讯 http://www.cqvip.com 江苏地质,31(3),288’292,2007 京津鲁地热资源勘查利用对江苏的实践指导意义 郑锡泉 ,徐雪球 ,陈汉永 (1.江苏省国土资源厅,江苏南京210029;2.江苏省地质调查研究院,江苏南京210018) 摘要:京津鲁地区走在我国地热开发利用的前列,在地热勘查、地热利用等方面积累了许多成功经验,尤其是地热 资源的综合利用和科学利用上树立了典范。分析江苏地热资源开发利用现状和地热勘查中的技术难点,对京津鲁 地区地热资源赋存规律、主要勘查技术方法、地热资源科学利用以及勘查开发规划等进行阐述,对江苏地热勘查和 开发利用提出了建议。 关键词:地热勘查;开发利用;技术方法;京津鲁;江苏 中图分类号:P314.1 文献标识码:A 文章编号:1003—6474(2007)03—0288—05 深度加大和勘查风险越来越高。地热勘查中的技术 1 江苏地热资源勘查与利用现状 难点主要有:一是除曾开展石油天然气矿产勘查区 外,大部分地区深部地质研究程度较低,资料缺乏, 1.1 地热资源分布与利用水平 尤其是中生代火山岩发育的地区,加上地质构造错 江苏主要为低温(40 ̄C~90 ̄C)地热资源,在苏 综复杂,变化大,增加了对深部储层确定的难度。二 中盆地等高热流地区深部尚存在90℃以上的中温 是主要地球物理方法,因其自身的特点和局限性,在 地热资源。目前,江苏地热资源分为深循环对流型 深部地层、地质构造的推断上有诸多不确定性。 和隐伏传导型两种类型。深循环对流型多以天然出 露的温泉形式,呈带状分布,主要分布在宁镇山脉、 2京津鲁地区地热资源勘查与利用 老山山脉、茅山山脉边缘,在苏北东海县汤庙、洪泽 老子山及苏南溧阳南部山区等地也有少量分布。隐 2.1 地热资源分布与产出地质条件 伏传导型地热资源分布广泛,主要分布于中、新生代 山东省是中低温地热资源比较丰富的省份,从 盆地和构造隆起区,具备盖层和深埋含水层条件时, 成因类型看,分为对流型和传导型两种,其东部地区 形成丰富的地热资源。 是山东地热异常显示最好的地区,共有14处温泉出 江苏现有地热井约55眼(含温泉出露区浅 露。热储层主要为岩浆岩及变质岩断裂破碎带,水 井),最大取水深度2 470m,最高水温74 ̄C,皆为低 温较高,盖层较薄,水温65oC~90℃,与江苏东海、 温热水资源。江苏地热勘查利用虽有基础,但形式 赣榆地区地质条件相当。沂沭断裂带是一条多种成 单一、梯级利用水平低。地热水主要用于温泉洗浴、 因类型的地热带,以断裂裂隙型为主,埋深一般小于 康复疗养、休闲度假、水产养殖、纺织印染等。现年 200 m,水温60 ̄C左右,热储层为燕山期花岗岩与围 利用地热水总量约1 200万t,其热量折合标煤约6 岩蚀变带以及新生代安山岩及石英砂岩。该地热带 万t。利用量仅占估算资源量的0.1%。 向南延伸至江苏新沂、睢宁境内。鲁西地区主要为 1.2地热资源勘查中技术难点 岩溶裂隙型,热储层主要为寒武一奥陶系碳酸盐岩, 当前,江苏地热勘查已由山前温泉出露地带转 向了平原覆盖地区,勘查深度逐步达到1 000m~ 收稿日期_.2007一O7一t2:编辑:陆李萍 3 000m。随着勘查深度的加大,全省大面积第四系 作者简介:郑锡泉(1951一),男,江苏无锡人,高级工程师,主要 覆盖,区域地球物理与基岩地质研究薄弱凸现,勘查 从事地质勘查技术与行政管理工作. 维普资讯 http://www.cqvip.com 第3期 郑锡泉等:京津鲁地热资源勘查利用对江苏的实践指导意义 289 呈层状或带状分布。埋深一般在200m~1 500m,水 温50o【=~80o【=,地热地质条件与江苏徐州丰沛铜地 区类似。鲁北地区多为平原,为新生代盆地分布区, 热储层以层状新生界孔隙热储为主,在潜山地区存 在碳酸盐岩溶裂隙热储,垂向上表现为多层热储结 构,埋深在1 000m~2 000m,水温40o【=~110oC之 间,地热地质条件与苏北盆地相似。 天津市地热资源多分布在新生代凹陷区,属 中一低温地热资源,以传导型为主。共有5个地热 储层,新近系明化镇组、馆陶组为孔隙热储,埋深 600m~2 400m,水温40o【=~87o【=。岩溶裂隙热储有 3个,即奥陶系、寒武系府君山组和蓟县系雾迷山 组,埋深910m~3 190m。水温49oC~103oC,其中 雾迷山组热储层分布广、厚度大、岩溶裂隙发育,为 天津市主要地热开发层位。 北京市地热资源特征与天津市相似,也属中低 温型地热资源,目前已形成延庆、小汤山等10个地 热田。对流型地热主要分布在隆起区,以温泉形式 出露于燕山期花岗岩与围岩接触带上,埋深浅,呈带 状分布,水温25 oC~89 ̄C。传导型主要分布在中新 生代凹陷区,以岩溶裂隙水为主,具有分布广、埋藏 深、北东向展布的特点,垂向上形成蓟县系雾迷山 组、铁岭组和寒武纪一奥陶纪3个热储层,埋深 1 O00m~3 O00m,水温在40o【=~70o【=。 2.2地球物理特征与地热地质条件 传导型地热资源,多赋存在中、新生代沉积盆地 区,热储层为新近系松散沉积层。在区域重力异常 图上,为重力低分布区,局部重力高多对应于凸起, 为基岩浅埋区,重力梯度带往往是深大断裂的反映。 在航磁异常图上,中、新生代盆地一般呈现平静场特 征,局部出现磁力高,多数反映中新生代中基性火山 岩或侵入岩存在。由于岩石密度等物性差异,地震 反射波传播速度不一样,可以利用三维或二维地震, 确定地层界面和划分对比地层。 在基岩浅埋区的层状碳酸盐岩热储层,岩石密 度较大,在重力异常图上有较好的反映,多呈重力高 异常。在电阻率剖面上反映为高电阻率,其中含水 层的电阻率明显降低,利用电磁测深资料能够较好 的进行推断,尤其对埋深在1 O00m左右的热储含水 层,可以获得较理想的效果。一般而言,碳酸盐岩裂 隙岩溶越发育,含水性越好,电阻率就越低。在电测 深曲线上出现明显的低阻特征,在单点电测深曲线 上,出现V型、U型往往是断裂破碎带的反映,在电 测深剖面图上,也是低阻梯度带,在平面图上,低阻 呈带状分布,一般反映断裂带的走向。可以根据曲 线的异变和折曲等特征区分含水层,并由异变和折 曲部位,近似地确定含水层的厚度和埋藏深度,根据 岩石电阻率的变化,大致判定岩石的破碎程度,相对 地了解地下水的富水情况。 对于断裂裂隙型地热水,一般埋深较浅,浅部有 明显地温异常。在地球物理场上,断裂破碎带反映 低阻特征,断裂活动性强,地震活动频繁,在遥感图 像上有温度异常显示。 2.3地热资源勘查远景与利用规划 为了科学、合理地利用地热资源,京津鲁都制定 了地热资源开发利用规划。北京市在((2006年~ 2020年地热资源可持续利用规划》中,提出对地热 资源实行保护性限量开采,控制开采总量,同时提高 回灌量,减缓水位下降速率,实现地热资源的可持续 利用。从地热资源均衡开发考虑,结合城市发展规 划和新农村建设需要,对开发地热井进行总体布局, 使开发利用与城市发展相适应。重点发展以能源利 用为主的可实现回灌的地热供暖项目,支持发展新 农村建设的地热利用,特别是精品农业项目的发展, 适量发展高效低耗的休闲健身项目,控制发展单一 洗浴等纯消耗性项目。加强地热资源的勘查评价, 对地热异常区进行重点勘查评价,对集中开采区重 点开展热储工程研究,建立地热地质模型和开采管 理模型。对深度大于3 O00m、水温小于50o【=、勘查 风险较大的地区,结合市场需要进行勘查。重视做 好地热开采动态监测工作。 天津市在开发利用规划目标中也规定了开采总 量控制,在开采结构上,减少新近纪热储层比重,调 高深层基岩热储层开采比例。在利用结构,地热资 源的综合利用率达到50%以上,控制开采区利用率 达到80%以上,尾水温度不高于25 o【=。在开采布局 上限制中心城区的开采量。积极推广回灌开采模 式,到2010年,新增地热供热项目100%建成回灌 系统。2010年完成地热监测设施自动化改造。加 大地热勘查开发方面的投入,在规划期内,探明3处 ~4处大中型地热田,选择不同热储类型的地热资 源,建立旅游、农业及医疗矿泉等集于一体的地热示 范工程2个~3个。 山东省在地热资源勘查规划中,确定利用5年 维普资讯 http://www.cqvip.com 江苏地质 2007正 ~8年时间,全面查清全省地热资源“家底”,利用 各类资金2亿元实施100多个地热勘查项目,施工 地热井150多眼,探明地热田20余个,提交地热 3 加强江苏地热资源勘查与利用建议 3.1加强区域性基础地质研究 水日可采资源量60万t。投入1.5亿元建立山东 地热开发科研示范基地。在鲁北和鲁西北平原区 的孔隙型层状热储,地热开发以城镇为中心,开发 地热供暖;鲁东、沂沭断裂带和鲁西的基岩山区, 热储分布范围较小,主要开发以温泉旅游为主等 总体来说,江苏地热勘查虽有一定基础,但勘查 程度不高,资源分布规律、资源量不十分清楚,开采 带有一定的盲目性,地热井布井和钻探施工带有较 大的风险性和探索性。目前地热勘查深度已达 项目。 2.4地热资源梯级利用、结构比例与经济社会效益 在地热资源开发利用中,北京和天津引进用于 低温地热利用的热泵技术,实现地热资源的梯级综 合利用,提高地热能源的利用率。该系统利用常规 散热器采暖、地板辐射采暖、生活热水供应及健身娱 乐等项目实现了地热水的梯级利用。 京津鲁位于我国北方,一个突出的特点是将地 热资源作为能源加以利用的比例很高。如天津市地 热资源用于建筑供暖的比例达到63%、其次为居民 生活热水(占20%)、温泉度假(占7%)、农业种植 养殖(占6%)等。北京市用于地热采暖占43.4%, 家庭生活热水供应与洗浴占37.2%,休闲娱乐占 1.2%,水产养殖与温室种植等占18.2%。天津市 2005年地热供暖面积达1 000万m ,约占全市集中 供暖总面积的10%。占全国地热供暖总面积的 50%,成为我国利用地热供暖规模最大的城市。山 东省2006年地热供暖面积达到300万m ,是全国 地热供暖面积增长速度最快的省份之一。与常规能 源相比,利用地热供暖,投资和运行费用低,环境效 益好。初步统计,天津每年利用地热供暖相当于替 代原煤21.56万t,减少排放煤尘1 552t、二氧化硫 6 653t、氮氧化物1 996.3t,减少一氧化碳排放17.14 万m 。 2.5浅层地热能与地源热泵技术应用领域 浅层地热能,是指地表以下200m以浅土壤、岩 石和地下水中所蕴藏的低温地热资源。其能量主要 来源于太阳辐射和地温增温。较之深层地热能,浅 层地热能分布广泛,储量巨大,再生迅速,采集方便, 投资和风险少,开发利用价值巨大。 北京、天津在利用浅层地热能方面已走在全国 前列。北京市是集中应用这一新技术的地区之一, 光这一项每年就可替代供暖燃煤11.2万t,节能环 保效益十分显著。 1 500m~3 000 rn,涟水、徐州、常州、无锡等地的地 热勘查,由于对深部地层、地质构造等基础地质问题 缺乏深入研究,未能达到预期目标。因此,应加强地 热资源富集区和成矿远景区的区域性基础地质工 作,在工作程度低或工作空白区应部署地球物理组 合勘查工作,深入研究地质条件,增加地热勘查的成 功率。 3.2选择适宜、有效的地球物理勘查方法 重力勘探是提取与基底、断裂、局部构造等相关 的地质信息,对基岩面的起伏反映较为直观。区域 性重力适用于反映区域构造,对勘查区进行定位。 重力的梯度带与断层关系密切,可以通过探求重力 水平梯度异常的方法研究断层。结合高精度重力剖 面,应垂直断裂布设两条以上剖面,以获得较准确的 水平梯度异常。 磁法勘探适用于探测火成岩和侵入岩体的存在 和分布特征。一般古老的变质岩和盖层有一定的磁 性差异,所以航磁也是了解基底起伏的有效手段之 一,与重力方法互相补充,综合解译,可以取得较理 想的应用效果。 应用电法勘探能有效探测与地下热水有成因关 系的断裂构造位置,圈定地下热水分布范围及隐伏 基岩岩性。激电测深适用于探测含水层和电阻率差 异明显的地质体的分布等,可以获得较满意的结果。 人工地震解决区域构造问题,划分断裂,了解基 底起伏。通过定量计算还可得出基底埋深,圈出与 地热田相关的凸起及凹陷,使地热勘探有一定的方 向性。 可控源音频大地电磁测深(CSAMT)通过江苏 已知地热钻井资料与使用该方法解释推断资料对比 得知,推断误差较小。该方法最大勘探深度在 3 000m左右,理想深度1 0001TI~2 5001TI,是目前国 内地热勘查普遍采用勘查效果最好的方法之一,在 地热井位的选择与钻井设计中发挥了很好的作用。 维普资讯 http://www.cqvip.com 第3期 郑锡泉等:京津鲁地热资源勘查利用对江苏的实践指导意义 291 大地电磁测深(MT)在地层电性差异明显,且 能有效克服电磁干扰的前提下,对推断地层界面也 是比较有效的。 微动测深也称大地面波测深,勘查深度50m~ 3 000m。据北京地区应用情况表明,能够根据地层 横波波速特征,对不同时代、岩性地层加以划分,解 释推断误差较小。 大地电磁场岩性探测系列分别是:阵列岩性探 热水完全可以用于冬季取暖,并根据不同温度使用 要求进行温泉洗浴游泳、水产养殖、花卉种植等,进 行梯级综合利用,提高经济和环境效益。 开采低品位浅层地热资源,替代部分常规能源。 浅层地热资源,分布普遍、埋藏浅易,有其独到的优 势,地源热泵技术使其开发利用成为可能。浅层地 热资源可开发利用的范围比深部中、高品位的地热 资源更为广泛,可以用于城镇居民生活热水供应,冬 测、大地电磁岩性探测、大地电场岩性探测、大地频 谱及超长电磁波测深等。根据北京地区应用情况, 此类方法存在重复观测方面一致性不好、解译标志 与实践不吻合、方法与原理上不成熟等问题,需要加 大研究力度,不断探索和实践。 江苏在地热勘查时应针对不同地区不同地质背 景合理选择上述组合方法,不断实践,不断总结经 验。同时,要加强以往区域性地球物理资料的二次 开发利用,例如,区域性航磁、重力资料、电测深、地 震剖面等集成研究,尤其是石油天然气勘查多种物 探资料和施322 000多个深孔信息研究,着手江苏基 岩综合地质图修编,全面提高江苏省地质勘查工作 程度和研究水平,为地热资源勘查利用奠实基础。 3.3科学利用地热资源 充分利用天然温泉,发展温泉旅游业。江苏汤 山、汤泉为天然温泉出露区,温泉的开发并用于发展 旅游、休闲、保健产业以适应人们度假、娱乐、健身的 需要,建设更具多样性和文化品位高的旅游景区。 注重温泉景观的保护与温泉资源的持续利用,注重 发展温泉资源的综合效益。 开发深部中高品位地热资源,发展地热采暖。 在缺乏天然温泉出露但深部有地热资源分布的城镇 地区,开发深部中、高品位地热资源,用于城镇居民 生活供热采暖,尤其是江苏淮河以北地区,冬季气温 较低,应率先进行示范利用。深部地热资源的开发, 要逐步由以单纯开采消耗地热水为主的模式,向开 采与回灌相结合、降低地热水的实际消耗量、实现水 热均衡开采的方向转化。 实行地热梯级利用,提高地热资源综合利用水 平。地热水由于埋深大,开发成本较高,无论从经济 效益还是资源、环境保护来说,都应该努力实行梯级 利用、循环利用。江苏地热属于低温热水,目前均属 直接利用,利用形式单一,局部废水排放产生污染。 根据当前地热利用的的技术水平,省内大部分低温 季采暖和夏季制冷。江苏部分地区的水文地质条件 适合开发浅层地热资源,建议把开发利用浅层地热 资源作为未来供暖与制冷替代能源的首选。 建立地热开采动态监测系统,实现资源的可持 续利用。随着江苏中低温地热资源开发的的逐步扩 大,制定相应的地方法规,进行科学的中长期规划、 完善和规范政府管理十分迫切。省、市国土资源管 理部门应更加重视地热资源的勘查评价与科学利用 并运用现代信息技术,加强地热资源勘查和开发利 用情况进行系统的监测,及时准确地掌握地热资源 的动态变化,建立地热资源开发利用管理信息系统, 为政府资源管理决策和社会公众提供准确的信息 服务 4结语 京津鲁地区在地热资源勘查、地热开发利用方 面制定有详细的规划,并建立了一套完善的管理制 度,使我们很受启发。在地热勘查中综合运用了多 种技术方法,特别重视对基础地质的研究,使地热勘 查的成功率有了明显提高。相比之下,江苏在全省 深部地质研究方面,除油气和煤田等矿产勘探区研 究程度较高外,其他地区研究程度相对较低。由于 地质构造错综复杂,加大了地热勘查的难度。目前 地热勘查热情高涨,存在较大的风险性,应引起政府 相关部门的高度重视。基岩地质构造研究是地热等 矿产资源勘查的工作基础,应投入资金,对全省基岩 地质特别是覆盖区深部基岩地质构造进行全面系统 的分析研究,对现有油气勘探、煤炭勘探以及其他地 质勘探资料进行系统的分析总结,修编全省基岩地 质图。在地热勘查工作中,应综合利用多种先进的 物探技术,不断探索,研究其适用性和可靠性,探索 出一套适合江苏地区地热勘查的主要技术方法。应 加强地热资源的梯级利用,提高地热能源的利用率; 维普资讯 http://www.cqvip.com 292 江苏地质 2007焦 ]]]]]:]] 建立地热资源开采监测系统,实现资源的可持续利 20o4,25(5):45—47. 用;加强浅层地热能与地源热泵技术的开发应用,缓 [1O]董建军,李春华.天津市地热资源管理研究[M].北 解江苏能源紧缺与环境严峻的形势。 京:地质出版社,2002. 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Successful experience in the prospecting and utilization of geoheat FeSOUFCeS have been gained,especilaly comprehensive utilization of geoheat.Through analysis of status and technical problems during the development of geohe ̄in Jiangsu,deep prospecting and utiliza— tion of geoheat resources rae suggested including a strengthened investigation fo reigonal fundamentla geology,selection fo efective geo— physical measures and reasonable utilization of geothermal resources on the basis of distirbution rules,exploration methods,scientific u- tilization nad development progrmaming of geothermal resources in Beijing,Tinajin and Shandong. Keywords:Geoheat exploration;Exploitation;Technical method;Beijing,Tianjin and Shandong;Jiangsu 

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