我国地热资源开发利用现状

我国开发利用地热已有2000多年的悠久历史，是世界上利用地热资源较早的国家之一。我国历史上对地热资源的开发利用大多限于对温泉的直接利用上，且主要用于医疗和洗浴方面。中华人民共和国成立以后系统进行了地热资源勘查与开发，20世纪70年代初期，我国开始勘查与开发隐伏地热资源。在地质部第一任部长李四光的积极创导、推动和直接指导下，以北京、天津地区开展隐伏地热田资源的普查勘探为先导，相继在天津市近郊、北京城东南地区1000m左右深度打出了温度在40～90℃的地热水，随即在城市地区开始了地热供暖、医疗洗浴、水产养殖、工业洗涤等方面的应用，带动了全国地热资源的勘查工作，由此将我国的地热资源勘查与开发工作推向了一个新阶段。进入20世纪80年代，地热资源开发利用进入快速发展阶段。地热资源勘查开发工作中的国际合作与科技交流得到加强，引进了一些先进地热科技理论和勘探技术方法，开展了对地区经济发展有影响的地热田勘查评价和区域地热资源评价，对我国地热资源的分布、形成与开发利用条件等有了一些规律性认识。重视了开发利用地热资源发展当地经济，发展地热养殖，开办集医疗、娱乐、旅游于一体的温泉旅游度假村及不同形式的地热综合利用等。尤其是20世纪90年代以来，在市场经济需求推动下，地热资源开发利用得到更加蓬勃发展，地热开发最大深度超过4000m。目前，全国各省（自治区、直辖市）都进行了地热资源勘查与开发，应用范围日益广泛。近年来，中国地质调查局组织实施了部分地区地热资源勘查，北京市、天津市等国土资源局（厅）在地热管理中积累了成熟的经验和丰富的资料，中国能源研究会地热专业委员会和中矿联地热专业委员会在地热资源评价和开发利用方面也做了大量工作。

目前，我国地热资源主要应用于以下方面：

高温地热发电。我国拥有150℃以上高温水热系统的温泉区近百处，主要集中分布于藏滇地热带和台湾地热带。藏南、滇西、川西和台湾北部是我国开发利用高温地热能资源最有远景的地区。20世纪70年代后期，我国开始利用高温地热资源发电，先后在西藏羊八井、郎久建工业性地热发电站，总装机容量28.18MW。其中羊八井地热电站装机容量25.18MW，利用每年1.095×107m3流量、温度130～170℃的水汽，实际发电稳定在18.5MW，约占拉萨电网全年供电量的40%，冬季超过60%。目前，全国运行的地热发电站有西藏羊八井和朗久、广东丰顺、湖南灰汤四座。

中低温地热直接利用。我国中低温地热直接利用主要用于地热供暖、医疗保健、洗浴和旅游度假、养殖、农业温室种植和灌溉、工业生产、矿泉水生产等方面；并逐步开发了地热资源梯级利用技术、地下含水层储能技术等。目前，在全国地热水利用方式中，供热采暖占18.0%，医疗洗浴与娱乐健身占65.2%，种植与养殖占9.1%，其他占7.7%。

其他地质环境问题

20世纪60年代以来，胜利油田在三角洲地区探出较多的自流地热井，但现在利用的较少，且利用面较窄。近几年，随着地方经济的发展，各地政府及各企事业单位也不断投资地热资源的开发，并打出几眼地热井，下面对区内已有的地热井的利用情况作一简单介绍。

沾1井位于沾化县城东侧，成井于2000年，馆陶组为热储层。成井深度1160.00m，成井时静水位高出地面8.0m，自流量300m3/d，抽水51.6m降深时流量为1680m3/d，井口水温63.5℃。属Cl—Na型水，矿化度9.7～9.9g/L（两次测试结果），地热水中富含微量元素。现该井尚未利用，据了解，该井处拟建一温泉宾馆，集休闲、娱乐、保健于一体。

建4井位于天鹅湖水库西侧，成井于1988年，东营组为热储层。取水段1330～1480m，现该井井口水温53℃，抽水46.8m降深时流量为1339m3/d。水化学类型为Cl—Na型，矿化度21.09g/L，富含多种微量元素。近年来建成天鹅湖度假村，服务项目包括温泉洗浴、休闲娱乐、温泉理疗等，自建成以来经济效益可观。

沾23井为寒武系-奥陶系热储层。现井口水温48℃，自流量44.88m3/d，该井被一农户承包，主要用于养殖热带鱼类——罗非鱼，同时采取天然气，用于生活，见彩图28A。

沾6井位于沾化县徒骇河农场。现井口水温38℃，自流量132.5m3/d，现该井主要用于温泉洗浴及治疗皮肤病，建有徒骇河农场温泉医院，见彩图28B。

孤古1位于胜利油田孤岛指挥部，成井于1972年，奥陶系为热储层。取水段为1500～1777m，成井时井口水温86℃，Cl—Na型水，富含微量元素。现该井已不自流，利用抽油机抽水，出水量较小，孔口水温38℃，已建成孤岛疗养院。由于地热水中富含硫，现在主要用于治疗各种皮肤病，但因地处偏僻，人口较少，尚未完全发挥作用，见彩图28C。

陈10井热储层为寒武系—奥陶系与馆陶组混合水。取水段为1471.0～1490.2m，成井时自流，水温75℃。建成后主要用于热带鱼类养殖采暖，建有一大型养殖场，但近两年该井不能自流，且无相应的提水设备，养殖场关闭，该井现已闲置。

本区内地热资源具有分布广、水量大、水质较好、温度适中（且不同等级并存）（表9-1）、开发潜力大的特点，具有良好的利用前景。可用于供热取暖、温泉洗浴、医疗保健、温池游泳、温室种植、热水养殖、鱼类越冬等方面。在能源紧缺的今天，大力开发地热资源，对于缓解能源紧张、减少环境污染，促进经济的可持续发展具有重要意义。

表9-1 适于利用的地热温度表　Tab.9-1 Suitable temperature of geo-thermal utilization

从水化学条件分析，区内地热水均为咸水，不能饮用，且部分地热水对金属管道具有腐蚀性，在开发利用时应进行处理或作为换热水利用。地热水按温度分级为低温地热资源的温热水和热水，且富含对人体健康有益的微量元素，使地热水的利用更有前途，其开发利用更具有广泛的经济效益和社会效益。

黄河三角洲地区，凹陷内的馆陶组和东营组热储层埋深小于1500m及义和庄凸起内的馆陶组与寒武系—奥陶系，按地热资源温度分级应属低温地热资源的温热水，即温度一般小于60℃，当在此范围内取水时，其主要利用方向应定位于医疗保健、温泉洗浴、温室种植及热水产养殖等方面，其他凸起区的馆陶组与寒武系—奥陶系、凹陷内馆陶组与东营组热储层埋深大于1500m时，其热储层水温一般大于60℃，按地热资源温度分级应属低温地热资源的热水，可用于采暖、工艺流程、热水养殖等方面。

对于区域地热资源的开发，根据地热地质条件由好到差的顺序并结合位置因素，依次分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类开采区。

1.一类开采区（Ⅰ）

（1）东营开采区（Ⅰ1）

该区以东营市西城区北侧为中心，西起辛店、东到辛安水库西侧，呈近东西向条带状分布，宽约6km。该开采区地处东营市区附近，交通便利，位置优越，经济发达，开采深度适中。该区馆陶组、东营组砂层厚度均较大，若以采暖为目的，应考虑开采东营组热水，但成井深度要大于1500m。馆陶组可获得低温地热资源中的温热水，用于医疗保健、温泉洗浴、温室种植、水产养殖等。

（2）牛庄—六户开采区（Ⅰ2）

该区位于东营市西城区南侧，西起盐垛、东到沙营、南部以牛庄—六户为界。该区距东营市区较近，砂层厚度较大，埋藏条件适中，是较理想的开采区。馆陶组砂层厚度大，水量较丰富，是该区优先考虑的开采层，其次考虑东营组。

（3）沾化—汀河开采区（Ⅰ3）

该区位于沾化县城以西至利津县汀河一带。馆陶组砂层厚度较大，成井深度1100～1200m，即可获得60℃左右的热水；寒武系—奥陶系热储埋深较小，水温较高，在断裂构造有利部位施工地热井，出水量较大。

（4）孤岛开采区（I4）

该区位于胜利油田孤岛指挥部（孤岛凸起）。该区开采目的层有三层，自上而下为馆陶组、东营组和寒武系—奥陶系，且盖层地温梯度大于4℃/100m，热储层热水温度较高，可根据不同用途进行不同层位的开发。

2.二类开采区（Ⅱ）

（1）东营—牛庄开采区（Ⅱ1）

该区位于Ⅰ1、Ⅰ2类开采区外围东营—牛庄一带。与Ⅰ1、Ⅰ2类开采区相比，馆陶组、东营组砂层厚度变小，水量减小，而开采深度、热储温度相近。

（2）河口开采区（Ⅱ2）

该区以河口区为中心，向东北呈扇形状。馆陶组、东营组地层厚度、砂层厚度较大，但埋藏较深，开采成本高。馆陶组成井深度应在1500m以上，可获得70℃左右的热水；东营组成井深度1800m以上，可获得80℃左右的热水。

（3）沾北开采区（Ⅱ3）

该区位于沾化县城以北，义和庄凸起南侧，沾化凹陷西端。该区馆陶组砂层厚度较大，东营组小于50m。开采目的层应主要考虑馆陶组，成井深度1300～1400m为宜，并可获得60℃左右的热水。

（4）郭局子开采区（Ⅱ4）

该区位于工作区西北部，义和庄凸起北侧，位置偏僻。该区馆陶组砂层厚度大，东营组在新户—兴合村以南缺失，地热资源量丰富，但位置偏僻。开采目的层应首先考虑馆陶组，开采深度1300～1500m，水温60℃左右。

（5）黄河农场开采区（Ⅱ5）

该区位于工作区东部，陈家庄凸起以北，黄河入海口南侧。该区馆陶组、东营组砂层厚度大，顶板埋深浅，地热资源丰富，但位置偏僻。

3.三类开采区（Ⅲ）

（1）广饶开采区（Ⅲ1）

该区位于工作区南部广饶凸起带上。该区热储埋深虽小，但盖层地温梯度大，一般4.5℃/100m，局部大于5℃/100m，热水温度40～50℃，仍具有开发利用价值。

（2）义和庄开采区（Ⅲ2）

该区位于工作区西北部义和庄凸起带上。该区盖层地温梯度4～4.5℃/100m，推测热水温度55～77.5℃，但出水量不大，且位置偏僻。

（3）埕东开采区（Ⅲ3）

该区位于工作区北部埕东凸起带上。该区盖层地温梯度5℃/100m左右，热储埋深较大，推测热水温度90℃。

4.四类开采区（Ⅳ）

（1）东营凹陷区（Ⅳ1）

东营凹陷内前三类开采区及开发利用条件较差区以外的区域均划为四类开采区。该区开采层主要为馆陶组，但砂层厚度小于100m，出水量较小，热水温度小于60℃，而东营组或缺失，或厚度很小，不具备开采价值。

（2）沾化凹陷区（Ⅳ2）

该区位于沾化凹陷中部。馆陶组、东营组砂层厚度均小于100m，且东营组顶板埋深一般大于1500m，开采成本高。

1.地面水平变形

在发生地面沉降的同时,还伴随着地面水平变形。地面水平变形不但损坏地热井固井套管、输运管线等地热生产设施,而且还影响沉降区附近的公路、排水渠、管线及房屋建筑等设施。

2.地热景观消失

地热区的热显示是宝贵的地热旅游景观,地热开发对地热景观也会产生一定的影响。西藏羊八井地热田在开发前(1975),热田内分布有大面积的热水沼泽、热水塘、放热地面、冒汽地面、沸泉群、沸泥塘、喷气口等地热地质景观(热显示)以及青藏高原上最大的一个热水湖。随着热田的开发,大量的地热流体被抽取后,地表热显示几乎全部消失,热水湖于1996年干涸。在山东省胶东地区,随着地热资源开发的升温,局部地段地热井分布相对集中,地热开采强度大于地热资源补给强度,造成资源逐渐枯竭,原有地热温泉大多已断流。

3.地温场发生变化

沉积盆地深大断裂带附近地热资源开发,会造成地温场相对升高,地热流体矿化度相对降低。天津地区近期地热勘探资料和地热井井口温度测试数据表明,在沧东断裂、海河断裂及白塘口西断裂带等部位,地热集中开采26年后(1980～2006年),原始的热储流场、地温场受到扰动,以往的单个地热异常区已连结成片,计算求得的盖层平均地温梯度值均在3.0℃/100m以上。

分析其变化机理,一方面是这些深大断裂具有较强的导水导热作用;另一方面是在这些断裂带部位近几年布井较多,单井开采量及累计开采量较大,开采时间又集中,形成地热资源集中开采区。由于集中开采,热储压力下降,刺激深部地热流体上涌,也造成了侧向对流、边界补给水循环速度加快,造成热储层温度升高,地下流体矿化度降低。

4.环境污染

(1)大气污染

地热开发过程中,地热水或地热蒸汽中所含的各种气体和悬浮物将排入大气,特别是温度较高的地热流体中含有浓度较高,危害较大的H2S,CO2,CH4,NH3等不凝气体。如松辽盆地大庆油田地热水中约含水溶性甲烷气1m3/L,井口气点燃长明不断;河北省曹妃甸位于黄骅坳陷北部的南堡凹陷内,其新近系馆陶组和明化镇组中,地热资源丰富,但却有明显的油气资源伴生;河南鹤壁市于2001年打成一口井深3276m的地热井,洗井后发生强烈井喷,井口水温74℃(井底119℃),井口压力2.2MPa,自喷气量达2×104m3/d,气体中二氧化碳占82%～98%,其余主要为甲烷气。

(2)水污染

地热水的水质是影响环境的主要因素,由于温度对水岩溶滤作用的影响,地热水中氟化物、硫化物、氯化物、固形物(全盐量)和二氧化硅的含量远比一般地下水高。未加处理的地热废水排放会污染地表水和浅层地下水。如河北省固安县的霸25井,由于地热水的长期排放,导致附近饮用水源地的井水变为苦咸水。任丘-留路两个地区早已进入高含水采油阶段的潜山油田,每天排出水温在62℃左右,水量达20000吨的脱油热水。

(3)热污染

粗放型的地热开发利用,直接排放的地热尾水温度大多都高于地表水体或土壤温度,使附近水体温度升高,溶解氧减少,从而引起水质恶化。

(4)放射性污染

地热水中或多或少地含有氡(Rn222),铀(U235,U238)和钍(Th232)等放射性物质,其衰变释放产生的伽马射线可能会对人体产生损害。

此外,在地热开发过程中,尤其是在地热井钻进和试井过程中,噪声污染也是一个不容忽视的问题。

5.生态影响

(1)对动、植物的影响

地热田生产废水尤其是高温地热田发电尾水的排放还会影响周围的生态系统及生物多样性。西藏羊八井地热发电尾水水温高达80℃,每天至少有4×104～5×104m3排放到藏布曲河,致使河中原有的鱼类绝迹。此外,热田开发中的钻井工程、纵横交错的管道,高温蒸汽的排放使得附近草甸生态环境受到破坏,草甸植被大片受损、死亡,草场退化,草地荒漠化,野生动物也难觅踪迹。地热水中的有害元素还会在动植物体内富集,通过食物链影响人的健康。根据河北雄县和福建连江的监测结果,在地热开发区及其附近地区农作物中氟含量高于当地对照点农作物中氟含量,河北高阳县地热水养殖鱼体内的砷、氟等含量超出国家食品卫生标准。受地热电厂排放H2S的影响,意大利托斯卡纳地区的土耳其栎树叶子中的硫含量大大高于对照值。

(2)对土壤的影响

地热水的矿化度一般比较高,渗入土壤后大量的盐类容易造成土壤板结和盐碱化。那曲地热田排泄地热流体矿化度平均在2000mg/L左右,从热田到次曲河近3km的排泄流程中形成了200～400m宽度不等的盐碱地,总面积达120km2,盐碱化地带表面白色盐华沉积物广布、土壤板结、寸草不生,与周边的良好牧草场形成鲜明的对比(贺玉龙,2008)。