浅谈地热资源勘察——以郑州市为例

  目前，中国地热资源开发利用已初具规模，年利用地热能为100亿千瓦时，并且地热开发利用量以每年近10％的速度增长。全国已经基本形成以西藏羊八井为代表的地热发电、以天津和西安为代表的地热供暖、以东南沿海为代表的疗养与旅游和以华北平原为代表的种植和养殖的开发利用格局。但是，我国地热在能源结构中占的比例还很小，截至目前，地表地热资源的开放量才占可开发总量的万分之五左右。因此，加快地热资源开发利用的速度和步伐势在必行。

 

  能源已成为我国现阶段经济社会发展制约瓶颈，可再生能源的开发及产业化立法，是调整我国的能源消费结构、保持能源资源可持续利用的战略需要。可再生能源指的是风能、太阳能、水能、生物质能、地热能、海洋能等非化石能源。作为地勘单位，我们更应该看到的是，在国家实施这一战略的过程中，地勘单位如何做好地热资源的勘查，为地热资源的开发及产业化提供资源保障服务。

 

  1  储量丰富，勘查开发技术成熟  据有关专家介绍，我国的地热资源非常丰富，按其属性可分为三种类型；大于150℃的高温对流型地热资源，主要集中在环太平洋地热带通过的台湾省，地中海-喜马拉雅地热带通过的西藏南部和云南、四川西部；90℃～150℃的中温、小于90℃的低温对流型地热资源，主要分布在福建、广东、湖南、湖北、山东、辽宁等省；中低温传导型地热资源，主要分布在华北、松辽、四川、鄂尔多斯等地区。中国400万平方公里的沉积盆地的地热资源也比较丰富，除青藏高原外，地温梯度呈现由东向西逐渐变小的趋势。目前中国已发现的水温在25℃以上的热水点（包括温泉、钻孔及矿坑热水）约4000余处，分布广泛。温泉出露最多的西藏、云南、台湾、广东和福建，温泉数约占全国温泉总数的1/2以上；其次是辽宁、山东、江西、湖南、湖北和四川等省，每省温泉数都在50处以上。

 

  在地热资源的利用上，我国各地纷纷结合自己的实际开展地热资源直接利用的探索。在上世纪90年代，地热直接利用在我国广大地区逐渐举起并形成高潮，尤其在高纬度寒冷的东北、华北、西北地区，加大了以地热供暖为主的开发力度，不仅减少了大量有害物质的排放，而且还取得明显的经济效益。据统计，整个华北地区地热供暖面积接近140万平方米。此外，北京、天津、西安等地目前正在利用热泵技术等多种形式，进行示范工程并逐渐推广。东南沿海地区在发展旅游业的同时，利用地热进行制冷和烘干。特别是随着热泵技术的发展和采用，中低温热水在全国正以强劲势头向规模化、产业化方向健康发展。有关统计资料还显示，近10年来，我国地热的直接利用均以每年10%速率增长。目前全国浅层地热能服务面积超过了6000万平方米，其中奥运村40万平方米再生水热泵冷热源项目、上海世博会22万平方米江水热泵冷热源项目等一大批重点工程都用上了这一绿色环保新能源，显示了浅层地热能开发利用技术广阔的发展前景。

 

  2  郑州市地热资源开发现状及利用前景  二十世纪七十年代以前郑州市没有地热井，地热开发始于二十世纪八十年代初，进入二十世纪九十年代，地热开发形成高潮，一直持续至今。  郑州市区东部地热资源普查的目的是为郑州市合理开发利用与保护地热资源提供资源储量及其所必须的地热地质资料，以减少开发风险，取得地热资源开发利用最大的社会经济效益和环境效益，并最大限度的保持地热资源的可持续利用。配合国家在全国范围内开展的“节能减排，保护环境”工作，贯彻和落实国家大力推广可再生能源为国民经济建设服务的宗旨。

 

  郑州市区地热田属于开封次凹陷地热田的一部分，位于开封次凹陷地热田的西南部边缘地带，西部大致以老鸦陈断裂为界，南部大致以尖岗断裂、中牟断裂为界，属于沉积盆地型地热田。华北大型盆地沉积上层为分布广、厚度大的淡水相沉积，在结构上呈现砂层与泥质岩层交互叠置，以高的砂岩层比值构成富含低盐度、低温热水的半开启系统，成为有开采利用价值的主要热水储层。

 

  由于沉积盆地型地热流体埋藏较深，其水源除少量大气降水补给外，大部分为古沉积水。地热资源开采所消耗的地热流体储存量，大部分为地热流体静储量。因此，随着地热资源的大量开采，地热流体静储量消耗很快，地下水位急剧下降，原自流井均不自流。对地热资源的进一步调查和勘查将对有关部门如何制定合理的地热资源利用规划，做到服务最大化和资源的有效保护为一体提供重要的技术支持和服务保障。

 

  郑州市区地热田地热流体属低温地热资源，主要用于供暖、供热、医疗、洗浴、温室、水产养殖等。郑州东部地区地下蕴藏有丰富的地热资源，地热开发、利用前景是乐观的。通过对现有的地热井开发利用，已经获得了一定的社会效益和经济效益。但是，郑州市地热开发起步较晚，而且从未按照《地热资源地质勘查规范（GB11615-89）》系统的进行地热资源勘查，前期所施工的地热井大多由企业自主投资，所取得的地热资料，残缺不全，缺少地热资源评价的岩石孔隙度、岩石密度、渗透性能等有关主要参数，所计算的地热资源量相当于推测地热资源。为得到准确详实的资源量数据，地勘单位后续还有许多工作需要做，牢固树立“大资源、大环境、大地质”服务观，找准“三个定位”，为地方经济建设服务。

 

  现阶段，郑州市区年开采地热水量较小，占年可开采热水量的比例较低。因此，目前开采条件下，不会产生地面沉降问题。今后，如长期大规模开采地热水，应重视因热储压力下降，导致地面变形和沉降的问题。解决地热开采回灌中出现的技术难题，避免地热水位下降而引发地面沉降，应科学规划、合理开采地热水，研究解决地热开采回灌中出现的技术难题，避免地质灾害的发生。

 

  3  物探手段，还有发展空间  郑州地区地热勘探已有几十年的历史，各种物探方法在此领域发挥了非常重要的作用。  传统的物探方法有重力勘探、磁法勘探、直流电阻率测深、人工地震勘探等。这些方法从理论到实践均较为成熟，在地热勘探中发挥了一定作用。但随着城市建设的发展，勘探深度的增加，这些方法很难在城区展开，所以近几年我们先后研发或引进多种物探方法。

 

  利用常规的一些物探手段，已经成功地为多个地热田的开发进行了前期论证工作，热储层深度、水量、水温、预测准确率高。但是随着城市建设的发展，城市遍布各种电缆及地下管网，建筑林立，加之勘探深度的加深，常规的物探方法很难开展，物探方法勘查精度大大降低。

 

  对于近几年涌现了一些新方法、新技术，由于对这些方法认识不够，未能对其在地热勘探领域有效性加以系统研究，盲目应用，导致物探解释推断误差增大，以至增加了钻探风险，可能造成较大的损失。要对现有的一些地热勘查方法进行认真客观地加以总结，对的新方法的应用效果加以评价，提出综合物探方法组合、合理的地热勘查程序建议，使其在实际勘查工作中起到更好的效果。

 

  4  政策支持，发展机遇  国家对地热资源开发的支持与鼓励、市场的高速发展及发育，使地勘单位在这一过程中可赢得进一步发展的机遇。  地热资源要开发，就必须对地热资源进行勘查，弄清其分布情况。从某种意义上讲，这是属于地勘单位“自己的那份蛋糕”。因此，地勘单位应及时开展地热勘查方法技术的研究工作，提高勘查效率。同时，要像江西地勘局那样，积极帮助地方政府进行地热资源勘查开发的论证，并争取对自己有利的政策，把“蛋糕”继续做大。江西省有关领导已明确表示，只要该局能在南昌市区范围内找到地热资源，后续开发将由该局牵头组织经营活动。  在地热资源的开发中，地勘单位虽没有绝对优势，但仍处于较大的优势地位，并在开发上握有绝对的主动权。地热资源的区域分布情况、可开采的总量、怎样才能做到经济合理科学开采等开发必需的资料，只有地勘单位最为清楚。因此，地勘单位在开发地热资源中占据着举足轻重的角色。地勘完全可以将自己的优势变成资本，在地热资源开发保护的市场中占有一席之地。

 

  5  产业化发展，抢占先机  北京地勘局其实已为全国地勘单位作出示范。

 

  自1970年打出第一口地热井以来，该局已经在北京市查明了10个大地热田，面积达2370平方公里，占北京市平原区的37%，开凿出250多眼地热井，单井日出水量达到了1000立方米，开凿深度最深的超过了4000米。他们在1999年实施地热供暖的示范工程后，又于2005年成功完成了北苑家园地热供暖示范工程，供暖面积达40.6万平方米，并在这一项目中实现了对地热资源的梯级利用。而完成这一中国目前最大的地热供暖示范工程的，是以该局勘察技术院为重要股东的北京市天银地热开发有限公司。

 

  在北京市确定奥运公园的地热供暖方式后，北京地勘局勘察技术院、北京市天银地热开发有限公司又成了从勘查到设计、施工任务的承担者。可以说，因为提前介入，该局已在北京市发展新能源战略中占尽了先机，不仅在地热勘查方面拿下了北京的十大地热田，切下了“属于自己的那份蛋糕”，而且加入了地热开发的行列，将其打造成了该局一个重要的经济支柱。目前，该局经济总量中有近四成来自于新能源开发领域的贡献。

 

  6  加大力度，做好保障服务  地热能是一种可再生的新型清洁环保能源，也是一种特殊的矿产资源，利用前景广阔。开发利用地热能对构建资源节约型和环境友好型社会、保障国家能源安全、改善我国现有的能源结构、促进国家节能减排战略目标的实现等都具有非常重要的意义。

 

  全面了解郑州地热资源情况，掌握详细地质、地热资料，协助地方做好地热能开发利用专项规划。专项规划应根据地质环境条件，划定适宜开发区、较适宜开发区和不适宜开发区；依据水文地质条件，圈定适宜不同开发方式(地下水、地埋管)的地段，估算不同适宜区浅层地热能的可利用量，估算可能的供暖服务面积．提出合理的开发利用规模。为地热能资源的可持续利用提供科学依据。