東營(yíng)市地熱資源綜合開(kāi)發(fā)與利用研究

  黃河三角洲地區的地熱資源極為豐富。東營(yíng)市位于山東省北部黃河入?？谌侵薜貐^, 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(chǎn)。地質(zhì)專(zhuān)家2005年曾探明東營(yíng)城區、孤島和河口3個(gè)大型地熱田, 面積約650 km2 , 每天可采資源量達205萬(wàn)m3 , 潛在經(jīng)濟價(jià)值800億元以上[ 1] 。

 

  目前在區內發(fā)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(wú)法具備的優(yōu)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(kāi)發(fā)地熱資源, 對于緩解能源緊張、減少環(huán)境污染、促進(jìn)經(jīng)濟的可持續發(fā)展具有重要意義。

 

  1 東營(yíng)市可利用地熱資源量及可采熱水量

 

  1.1 東營(yíng)市可利用地熱資源量

 

  東營(yíng)市東營(yíng)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(gè)大型地熱田屬于低溫地熱資源, 自上而下有3 個(gè)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(xué)成分。經(jīng)測算, 3個(gè)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(yíng)市地熱資源開(kāi)發(fā)利用條件分區

 

  根據區內地熱儲量分布條件, 劃出4個(gè)地熱資源開(kāi)發(fā)利用區。

 

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

 

  (2)汀河-陳莊東區地熱開(kāi)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(kāi)采區。該區以西城為中心,呈東西條帶狀分布, 寬約6 km, 開(kāi)采層主要指標見(jiàn)表3。該開(kāi)采區地處市區, 交通便利, 位置優(yōu)越, 經(jīng)濟發(fā)達, 開(kāi)采目的層深度適中, 館陶組、東營(yíng)組砂層厚度均較大, 已施工有專(zhuān)門(mén)地熱井, 開(kāi)采條件是全市最好的地區。

 

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

 

  2 東營(yíng)市地熱資源開(kāi)發(fā)與利用現狀

 

  早在1973年, 勝利油田就在距離入?？诓贿h處的孤島地區打出1口溫泉井。然而, 東營(yíng)市真正開(kāi)發(fā)利用地熱資源較晚。2002年第1口專(zhuān)用地熱井—東營(yíng)賓館地熱井才開(kāi)發(fā)成功。目前東營(yíng)市共勘探發(fā)現地熱井30口[ 4] , 利用率已達76.7% (表4)。多數為房地產(chǎn)、賓館、療養院等行業(yè), 主要用于供暖、生活用熱水和生產(chǎn)用水(表5)。

 

  東營(yíng)市地熱資源在農業(yè)種植、養殖方面也曾發(fā)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(jìn)行羅非魚(yú)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(cháng)繁殖[ 5] 。這2口熱水井都曾取得了明顯的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益, 目前由于井壞, 已停止使用。

 

  3 東營(yíng)市地熱資源開(kāi)發(fā)與利用存在問(wèn)題

 

  3.1 地熱資源開(kāi)發(fā)利用單一, 開(kāi)發(fā)規模小

 

  目前東營(yíng)市的地熱開(kāi)發(fā)企業(yè)大多經(jīng)營(yíng)規模小, 梯級利用程度低, 技術(shù)力量比較薄弱, 綜合效益較差。并且, 主觀(guān)上自覺(jué)保護和節約資源的意識較差, 開(kāi)發(fā)利用模式單一, 僅用于洗浴、冬季供暖, 而在農業(yè)種植、水產(chǎn)養殖等方面利用程度較低。處于自發(fā)、分散和粗放的利用階段, 社會(huì )和經(jīng)濟效益不夠顯著(zhù)。

 

  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(huán)境的雙效措施。然而經(jīng)過(guò)專(zhuān)家論證表明:①東營(yíng)市開(kāi)發(fā)利用的熱儲層大部分為孔隙-裂隙發(fā)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(shù)要求較高, 成井或操作不當會(huì )造成回灌濾水管堵塞, 甚至井身炸裂;③回灌會(huì )改變熱儲狀態(tài), 如回灌井與開(kāi)采井距離不當, 回灌水會(huì )快速到達開(kāi)采井, 從而引起開(kāi)采井水溫下降。反之回灌水達不到開(kāi)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(zhuān)家建議在進(jìn)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(huán)境造成一定影響

 

  地熱資源開(kāi)發(fā)利用在促進(jìn)生態(tài)環(huán)境保護、經(jīng)濟發(fā)展及提高人民生活質(zhì)量的同時(shí), 也會(huì )對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不同程度的影響。根據前期現場(chǎng)調查, 地熱排放渠道主要是雨污水管道。由于無(wú)法實(shí)現綜合利用, 地熱尾水排放溫度(30 ～ 40 ℃)和礦化度較高, 排放時(shí)間集中, 對周邊環(huán)境會(huì )造成一定程度影響。

 

  3.4 地熱資源勘查評價(jià)程度較低

 

  目前, 東營(yíng)市地熱資源勘查仍然較粗, 沒(méi)有對各縣區、鄉鎮進(jìn)行詳細地測算。再加上對地熱產(chǎn)業(yè)的認識不夠, 有關(guān)部門(mén)只將地熱作為1種礦產(chǎn)來(lái)開(kāi)發(fā), 忽視了地熱資源的綜合開(kāi)發(fā)效能, 缺少相應的綜合開(kāi)發(fā)利用規劃, 難以形成產(chǎn)業(yè)鏈。

 

  4 東營(yíng)市地熱資源合理開(kāi)發(fā)與利用對策研究

 

  4.1 梯級開(kāi)發(fā), 綜合利用

 

  東營(yíng)市應遵循“梯級開(kāi)發(fā)、綜合利用” 的策略, 對地熱資源開(kāi)發(fā)合理布局、分步實(shí)施、科學(xué)開(kāi)采、綜合利用。①對東營(yíng)城區地熱資源, 主要考慮用于供暖、洗浴、工業(yè)、醫療以及保健等。②河口區水產(chǎn)養殖業(yè)發(fā)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(chǎn)養殖基地的魚(yú)苗過(guò)冬、新蝦產(chǎn)卵、幼蝦生長(cháng)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(yú), 不僅能使其安全越冬, 還可以孵化繁殖和養殖成魚(yú)。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(chǎn)業(yè)[ 6] 。④廣饒縣工業(yè)較為發(fā)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(kāi)發(fā)與利用, 進(jìn)行工業(yè)供熱或取暖。

 

  目前東營(yíng)地區幾家大型養雞場(chǎng)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(yè)務(wù)部門(mén)大力開(kāi)發(fā)地熱, 對現有養雞場(chǎng)進(jìn)行技術(shù)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(shù)研究

 

  根據東營(yíng)市地表水、地下水、土壤背景和地表植被等原生與次生環(huán)境條件, 目前條件下地熱尾水排放對地表水、地下水環(huán)境和土壤環(huán)境影響較小。但從長(cháng)遠考慮, 東營(yíng)市應大力推廣自動(dòng)化監控與熱泵技術(shù), 加強地熱尾水的排放技術(shù)研究以及地熱回灌井的井口結構和套管等回灌技術(shù)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(tài)災難的問(wèn)題, 同時(shí)又可緩解由于開(kāi)采地下熱水引發(fā)的地面沉降問(wèn)題[ 8] 。同時(shí), 建立健全地熱資源開(kāi)發(fā)利用生態(tài)環(huán)境監測、監督、管理體系, 形成主管部門(mén)、專(zhuān)業(yè)監測、群眾監測的監管網(wǎng)絡(luò ), 實(shí)現開(kāi)發(fā)與環(huán)境恢復治理同步, 地熱資源開(kāi)發(fā)利用與生態(tài)地質(zhì)環(huán)境保護協(xié)調發(fā)展。

 

  4.3 開(kāi)展地熱資源監測和管理工作

 

  未取得開(kāi)采利用經(jīng)驗, 不了解開(kāi)采與水位、水質(zhì)、水量動(dòng)態(tài)關(guān)系以及對環(huán)境影響程度、對人體健康影響之前, 不宜大規模開(kāi)發(fā)地熱資源。安裝遠程自動(dòng)監測系統, 對地熱開(kāi)發(fā)利用的各種信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監測研究。并根據監測信息及時(shí)調整地熱開(kāi)發(fā)利用規劃, 為政府部門(mén)提供地熱管理基礎資料, 以指導地熱監督管理工作。

 

  4.4 開(kāi)展淺層地熱能的調查與開(kāi)發(fā)利用研究

 

  東營(yíng)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(jìn)行地質(zhì)調查評價(jià)的基礎上, 進(jìn)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(kāi)發(fā)地熱井智能網(wǎng)絡(luò )化管理系統

 

  東營(yíng)市可參照天津市的有關(guān)經(jīng)驗, 開(kāi)發(fā)適合當地的地熱井智能網(wǎng)絡(luò )化管理系統, 利用自動(dòng)化和網(wǎng)絡(luò )信息技術(shù), 實(shí)現對各地熱水井運行情況數據的實(shí)時(shí)采集和監控, 如每個(gè)井的開(kāi)采量、開(kāi)采溫度、動(dòng)態(tài)水位及運行狀態(tài)等, 為征收礦產(chǎn)資源補償費提供可靠依據, 也為資源跟蹤評價(jià)提供基礎資料。

 

  5 結語(yǔ)

 

  東營(yíng)市地熱資源豐富, 開(kāi)發(fā)潛力巨大。通過(guò)合理規劃, 如果形成以東營(yíng)、河口、孤島、廣饒為中心的4個(gè)大面積系統的開(kāi)發(fā)利用體系, 則將會(huì )進(jìn)一步推動(dòng)該區域的經(jīng)濟發(fā)展。但地熱資源屬?lài)宜? 開(kāi)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(yíng)市欲從事地熱資源勘查、開(kāi)采的企業(yè), 都應當向山東省國土資源行政主管部門(mén)申請登記, 領(lǐng)取勘查、開(kāi)采許可證, 取得探礦權、開(kāi)采權。同時(shí), 為防止造成地質(zhì)災害、資源浪費、環(huán)境污染和生態(tài)破壞等, 企業(yè)在開(kāi)采地熱資源前還應當進(jìn)行環(huán)境影響評價(jià)。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(shù)水平關(guān)、資源消耗關(guān)和環(huán)境保護關(guān), 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(shí), 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(yè)種植、大棚蔬菜、水產(chǎn)以及花卉養殖方面的應用力度, 以降低農漁業(yè)生產(chǎn)成本、建立無(wú)污染生態(tài)農漁業(yè), 適應黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟的規劃與建設。同時(shí), 還可考慮地熱在醫療保健、旅游度假等方面的應用, 使東營(yíng)市地熱資源向著(zhù)科技型、節能型、效益型與環(huán)境友好型的方向穩步發(fā)展。