中國地熱資源的地理分布與勘探

  1 概述

 

  無(wú)論是19世紀還是20世紀,世界范圍內的經(jīng)濟增長(cháng)與物質(zhì)文明的進(jìn)步,都和科學(xué)技術(shù)發(fā)展與對地下資源特別是能源的開(kāi)發(fā)利用密切相關(guān)。隨著(zhù)世界范圍內人口增長(cháng)、經(jīng)濟發(fā)展和人們生活水平的不斷提高,人類(lèi)對能源的需求量也隨之迅速增加,大約每5年能源消耗量就增長(cháng)1倍。而自然賦予的常規能源包括石油、天然氣和煤炭的數量是有限的。據資料顯示:上述能源的動(dòng)態(tài)儲量保證年限分別為33年、39年、和83年。新發(fā)展 的核能原料)鈾的保證年限也只有47年。

 

  上述自然資源不可再生的規律迫使人們除了繼續探尋擴大常規能源儲量外,同時(shí)重視非常規能源和新能源的開(kāi)發(fā)利用。最明顯的就是勘探開(kāi)發(fā)利用地熱能源。以地熱發(fā)電為例,在最近的10年間地熱發(fā)電裝機容量差不多以每年7%的速率增長(cháng),到1983年6月止,世界已有14個(gè)國家安裝發(fā)電機組137臺,容量達31萬(wàn)kw。據近期資料介紹,已有近20多個(gè)國家安裝了地熱發(fā)電機組。除地熱發(fā)電外,同期直接利用中低溫地熱也日益普遍,總能量達195萬(wàn)kw。其中地熱采暖和空調占58%,農業(yè)和水產(chǎn)養殖占26%,工業(yè)過(guò)程占16%。除上述以外,還有大量用于生 活和沐浴熱水。

 

  到目前為止,已發(fā)現的多數地熱資源都存在于活火山地區或地殼活動(dòng)構造區帶。在若干盆地構造亦有中低溫地熱存在。從地理位置看,世界地熱區域分布均與現代火山作用和地殼板塊邊界相一致。其中環(huán)太平洋、環(huán)印度洋和地中海都很明顯是地熱分布最廣的地區。有報道,澳大利亞的/GreatArte-sian0盆地沉積巖下面巨厚花崗巖體的地熱能,如果開(kāi)發(fā)利用將能供全澳100年之需求;而在其大沙漠下面存在著(zhù)300e~350e熱巖體之能源,則可供全澳大利亞上千年使用。有人估計,如果3000m作為開(kāi)發(fā)深度計,全世界可供開(kāi)采之地熱能源將相當于29000億t標準煤。如果擴大計算到5000m深度,則可相當于4950萬(wàn)億t標準煤。1996年2月,日本新能源和工業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)集團實(shí)施的/深部地熱研究0計劃,在葛根田(Kakkonda)地熱區WD-1井的3729m深部花崗巖熱儲中,獲得500e這一創(chuàng )紀錄的高溫地熱,為探索深部地熱資源揭開(kāi)了新的一頁(yè)。以上說(shuō)明,地熱能源的潛力甚大,是一項很有希望的輔助能源;而且因其具有無(wú)污染、能源轉換率高、開(kāi)發(fā)成本低和用途廣泛等特點(diǎn)而受到舉世關(guān)注。

 

  2 中國的地熱資源   中國幅員遼闊,有獨特的地質(zhì)構造特征與地理環(huán)境。例如,有新生代以來(lái)印度板塊與歐亞大陸板塊碰撞而導致的世界最年輕的海拔8846.27m的并仍在隆升的世界屋脊青藏高原;有郯廬斷裂等大型錯綜復雜的斷裂帶;有東南沿海大面積與地下巖漿活動(dòng)有關(guān)的花崗巖侵入體分布;有眾多深厚沉積盆地和封閉構造等;還有近期火山活動(dòng)區帶等。以上地理位置和地質(zhì)條件構成了中國是一個(gè)地熱資源較豐富的國家。中國地熱資源按地理位置可劃分為六個(gè)區帶。即?藏滇地熱帶;?川滇地熱帶;?郯廬斷裂地熱帶;?祁呂弧形地熱帶;?東南沿海地熱帶;?臺灣地熱帶。在全國各省差不多都有地熱點(diǎn)和熱異常發(fā)現,據統計已超過(guò)3000處以上。其中西藏600多處,云南700多處,四川300處左右,閩東南100多處,華北平原北部近百處,臺灣80處左右、江蘇中部20余處等。

 

  按照溫度分布,已發(fā)現的高溫(>150e)地熱資源主要分布在西藏、云南、四川和臺灣等地。而中溫地熱(150e~90e)和低溫 (90e~20e(有稱(chēng)15e))地熱資源則分布甚廣,為我國目前發(fā)現利用最多,且效益甚為顯著(zhù),其中\60e的地熱已發(fā)現近百處。我國見(jiàn)諸于報道的若干省市地區的地熱溫度如表2[2~3,5]。 3 中國地熱資源利用   目前中國地熱資源利用除少量發(fā)電外,絕大部分為直接利用,后者增長(cháng)速度甚快。在若干地區、城市發(fā)展中競相勘探和商業(yè)開(kāi)發(fā)地熱資源。

 

  3.1 用于發(fā)電

 

  70年代中期開(kāi)始對西藏羊八井高溫地熱資源進(jìn)行勘探開(kāi)發(fā)。由于西藏拉薩電力緊缺,國家重點(diǎn)扶持,地礦部門(mén)大力勘探打井,80年代已打井40余口,溫度達260e以上,并呈蒸汽產(chǎn)出,已建成了容量為2.5萬(wàn)kw的發(fā)電機組。后又發(fā)現比上述溫度更高的熱儲,羊八井北部的羊易鄉/4002井0在2000m左右的深度井溫已達到329.8e。新完成的4001井在1460m處井內溫度達250e,井口溫度達200e,壓力150MPa,流量302t/h,潛在發(fā)電能力在1.3萬(wàn)kw左右。除西藏以外,云南騰沖正在進(jìn)行勘探,有希望成為我國第二個(gè)高溫地熱區。此外,有作為試驗的地熱發(fā)電有河北懷來(lái)和江西宜春兩處雙循環(huán)發(fā)電;廣東鄧屋和山東招遠兩處擴容發(fā)電,容量都較小。臺灣于1985年已建成兩座地熱電站,據稱(chēng)到2000年裝機容量將達到20萬(wàn)kw。

 

  3.2 直接利用

 

  如前所述,我國高溫地熱資源目前發(fā)現利用尚少,而直接利用中低溫地熱則發(fā)展甚速,方興未艾,效益十分顯著(zhù)。

 

  我國直接利用地熱(熱水)歷史悠久。相傳陜西臨潼華清池溫泉秦代就已開(kāi)發(fā)利用,至公元644年唐代建湯泉宮。類(lèi)似的例子還有河北遵化湯泉(628年)、鞍山湯崗子溫泉(1130年)、重慶北溫泉(1432年)和臺灣北北投溫泉(1893年)等。

 

  古代利用地熱(熱水)大多是天然出露的溫泉、沸泉和熱水湖。天津市30年代曾開(kāi)鑿了第一眼熱水井。新中國成立以后,全國逐漸重視并采用水井乃至油氣井鉆探方法鉆探開(kāi)發(fā)地熱資源。

 

  表2所列我國地熱區點(diǎn),其中多數是呈熱水產(chǎn)出。應用涉及領(lǐng)域甚廣,有稱(chēng)為當今世界之最。凡國外已應用的領(lǐng)域(表1)在國內大多亦已采用。在我國很有意思的是除首都北京有地熱資源外,(世界只有六個(gè)國家的首都有地熱資源并在開(kāi)發(fā)利用)天津市還有若干省的省會(huì )和著(zhù)名城市亦都有得天獨厚的地熱資源。這對城市發(fā)展,興辦旅游,發(fā)展經(jīng)濟,提高人民生活與健康水平,都起到直接的促進(jìn)作用。僅舉幾個(gè)區點(diǎn)為例:

 

  1)北京

 

  在北京若干地溫高異常區,地溫梯度值?？蛇_5e/100m~10e/100m。已探明有城區、小湯山和南彩-李遂三個(gè)地熱區面積約300km2,可供開(kāi)發(fā)的面積160余km2,估計可開(kāi)采上百年。另外有前景的還有5處。迄今已打地熱井130多眼,其中8眼深度超過(guò)1000m。都屬中低溫熱水。直接應用的單位有70多個(gè)。除在小湯山等處建有溫泉療養院所造福首都人民外,還應用于采暖、礦泉、種花、養魚(yú)、和養殖種植等方面。在城區一家惠中星級飯店鉆了一口地熱井深1800m,產(chǎn)出55e熱水,為這家飯店增加了勃勃生機。另外在郊區順義縣森林公園鉆得一眼地熱井,深500m,產(chǎn)出54e熱水,結果使游客慕名而至,興趣盎然,顯然增加了經(jīng)濟效益。在北京已施工若干眼2500m~3000m深井,井底溫度均未超過(guò)100e。證明北京(含津唐地區)地區地下熱水屬中低溫型。

 

  2)天津

 

  已探明市區王蘭莊、山峪子、山嶺子和郊區寶坻縣有大面積地熱資源。天津市已圈定了十個(gè)地熱梯度為3.5e/100m~8.8e/100m異常區,其面積達3000余km2。已有第三系熱水井230眼,年采3000萬(wàn)m3。同時(shí)已打基巖井14眼,年采熱水150萬(wàn)m3 。以上地熱資源已為天津的工農業(yè)和人民造福匪淺。此外在寶坻斷裂以南平原地下深500m~600m處普遍有熱水可資利用。目前天津市已投資數千萬(wàn)元,打地熱井10多萬(wàn)m,統一規劃開(kāi)發(fā)利用。見(jiàn)諸應用的領(lǐng)域有:工業(yè)洗滌、木材加工、房屋取暖、醫療理療、溫水養殖、溫池游泳、礦泉飲用和科學(xué)實(shí)驗等。據研究勘查表明,天津市加北京和唐山,已圈定的38個(gè)地熱異常區,資源量約相當于170億t標準煤。

 

  3)漳州

 

  閩南少煤炭和其他常規能源。1989年以來(lái),漳州市地熱資源開(kāi)發(fā)利用被列為國家節能示范工程項目。經(jīng)研究推廣,地熱已被應用于水產(chǎn)養殖(網(wǎng)箱養魚(yú),每畝水面產(chǎn)量達2萬(wàn)kg~6萬(wàn)kg)、農副產(chǎn)品加工、工業(yè)烘干、醫療保健、生活服務(wù)和地震科研等方面。其中溫泉培育魚(yú)苗、養鰻已成為重要的出口創(chuàng )匯產(chǎn)品,效益顯著(zhù)?，F漳州已成為名揚中外的溫泉城,發(fā)現溫泉50余處。吸引了大量旅外僑胞回漳州投資與旅游。

 

  4)泉州

 

  在市西南名茶/鐵觀(guān)音0的故鄉安溪縣,大力開(kāi)發(fā)得天獨厚的地熱資源,總投資達1500余萬(wàn)元。1993年溫泉已流入縣城千家萬(wàn)戶(hù),實(shí)現了溫泉城,產(chǎn)生了/溫泉效應0,大大改善了投資環(huán)境,引來(lái)港、臺、新加坡等多家國外投資商,建成了/新加坡花園0、/北石康樂(lè )中心0、/三德興賓館0、/龍湖澡堂0、/天龍酒家0、/鴻運大酒家0等。地方地熱水公司用兩年的時(shí)間就收回了地熱設施建設的全部投資。做到以熱養熱,帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟效益。

 

  5)華北燕山地區

 

  河北省隆化縣分布著(zhù)一種淺層地熱資源,除井水可達90e以上外,在地熱分布區內地表土壤也是熱的,當地農民稱(chēng)之為/熱地0,并在熱地上建起大面積的簡(jiǎn)易溫室。這種溫室由于土地表層本身就是熱的,因此在不采用任何加溫措施的條件下,當室外氣溫下降到零下25e左右時(shí),溫室內的土壤溫度一般仍能保持在15e以上;在極端寒冷的夜間,仍可維持在6e~8e以上。當地農民利用這種溫室常年進(jìn)行蔬菜生產(chǎn),單位面積收入較無(wú)地熱農田高出十幾倍,對促進(jìn)農業(yè)生產(chǎn)發(fā)展,提高人民生活水平作用十分顯著(zhù)。

 

  類(lèi)似在地熱開(kāi)發(fā)利用方面已獲得明顯效益的城市和地區還很多,如福州、西安、鄭州、開(kāi)封、昆明、康定等。其中應用最普遍的一項是建立康復療養中心和溫泉賓館。難怪日本在其已開(kāi)發(fā)的1000多個(gè)溫泉點(diǎn)上,相應建立了1500多座溫泉浴場(chǎng)、溫泉療養所和溫泉賓館,每年接待游客達1.5億人次,可見(jiàn)地熱資源的商業(yè)經(jīng)濟價(jià)值之巨大。

 

  總之,地熱資源的確是一項易開(kāi)發(fā),見(jiàn)效快,投資回收迅速,而且可以使經(jīng)濟滾動(dòng)發(fā)展的地下資源。但從目前來(lái)看,我國在很多熱異常區勘探開(kāi)發(fā)利用率尚低,潛力甚大。

 

  4 我國地熱資源開(kāi)發(fā)前景

 

  如前所述,我國幅原遼闊,具有賦存地熱資源的良好地理與地質(zhì)條件背景。新中國成立以來(lái),特別是近年來(lái)的勘探開(kāi)發(fā)與推廣應用,已取得了很好的效益,但潛力依然是很大的。表現在:

 

  1)若干高溫地熱區帶如西藏、云南(騰沖)等勘探尚待深化;2)若干有希望的干熱巖如東南沿海大面積的花崗巖體有待擇地勘查;3)若干地溫差率特別明顯熱異常地區如若干沉積盆地有待施鉆;4)中國地熱地質(zhì)學(xué)和相關(guān)科學(xué)研究亦有待進(jìn)一步深化;5)在地熱綜合利用、梯級利用、充分發(fā)揮熱效能方面亦值得研究與積累經(jīng)驗;6)為避免地下熱水過(guò)量開(kāi)采而導致的水位與地面下降及至誘發(fā)地震,要遵循國家有關(guān)法規,因地制宜地控采與回灌;7)要重視推廣交流先進(jìn)經(jīng)驗,包括參考國外在開(kāi)發(fā)利用地熱方面的先進(jìn)技術(shù)方法,特別要重視采用先進(jìn)勘探技術(shù)方法,如遙感、地球物理與地球化學(xué)勘查、大地熱流調查以及對已有井孔(礦產(chǎn)勘探井孔、天然氣井和水井)進(jìn)行觀(guān)測與資料應用等。

 

  至于象日本、美國、新西蘭合作并已起步的超高溫巖漿房熱能鉆探利用項目,對我國來(lái)說(shuō)雖不迫切,但宜注視其進(jìn)展動(dòng)向。有稱(chēng)這是最大的地熱能源所在。一旦技術(shù)上有所突破,無(wú)疑會(huì )引起能源結構的變化,為人類(lèi)開(kāi)拓新的能源領(lǐng)域。

 

  5 結論

 

  地熱資源是一項地球內部自然賦存的一定深度范圍內可供開(kāi)發(fā)利用的無(wú)污染的新能源,其儲量大,分布廣,開(kāi)發(fā)潛力甚大。

 

  >25e的中低溫熱水型地熱資源用途廣泛,儲量豐富,易于開(kāi)發(fā)利用,經(jīng)濟效益十分可觀(guān)。

 

  地下熱水(>25e)因其具有礦產(chǎn)資源與水資源的雙重性質(zhì),故受到國家資源法的保護。開(kāi)發(fā)、經(jīng)營(yíng)與利用須遵循國家有關(guān)法規,有計劃、有管理地進(jìn)行。   重視勘探、開(kāi)發(fā)、應用的科研工作;采用國際先進(jìn)經(jīng)驗技術(shù),如優(yōu)選井位、鉆井、成井、 對井回灌、集中供熱、梯級利用、保溫、防腐、除垢、環(huán)保與熱交換技術(shù)等;同時(shí)要重視信息交流與專(zhuān)門(mén)人才培養。