东营市地热资源综合开发与利用研究

  黄河三角洲地区的地热资源极为丰富。东营市位于山东省北部黄河入海口三角洲地区, 地处地热异常区,地下热水储量丰富、热值高, 是该市仅次于油气资源的第2大能源矿产。地质专家2005年曾探明东营城区、孤岛和河口3个大型地热田, 面积约650 km2 , 每天可采资源量达205万m3 , 潜在经济价值800亿元以上[ 1] 。

 

  目前在区内发现可利用的地热资源主要分布于草桥、陈庄、胜坨、义和、广利及孤岛、青坨子、五号桩等地[ 2] 。地热作为1种新的可再生替代能源, 具有其他能源无法具备的优势, 除了具有热能外, 还具有医疗和保健功效。地热可用于居民供暖、生活洗浴、温泉理疗、温池游泳以及温室花卉和养殖等方面。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。

 

  1 东营市可利用地热资源量及可采热水量

 

  1.1 东营市可利用地热资源量

 

  东营市东营城区地热田可利用热能为764 MW, 面积342 km2 ;孤岛地区地热田可利用热能为171.17 MW,面积84 km2 ;河口地区地热田可利用热能为

 

  173.88MW, 面积65 km2 。这3个大型地热田属于低温地热资源, 自上而下有3 个热储层组。埋深1 000 ～1 800 m, 热储温度55 ～ 95℃, 地热水矿化度10 ～ 20 g/L,单井出水量1 000 ～ 2 000 m3 /d, 富含偏硅酸、溴、碘、锶、锂等有益化学成分。经测算, 3个热储层地热资源量共计365.636 ×1018 J, 折合标准煤124.79 ×1018 t;可利用地热资源量合计为79.81 ×1018 J, 折合标准煤27.23 ×1018 t。

 

  1.3 东营市地热资源开发利用条件分区

 

  根据区内地热储量分布条件, 划出4个地热资源开发利用区。

 

  (1)孤岛地热开采区。该区位于孤岛至仙河镇一带。开采目的层自上而下为馆陶组、东营组和寒武-奥陶系, 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。各开采层主要开采指标见表3。

 

  (2)汀河-陈庄东区地热开采区。该区位于陈家庄凸起北侧, 汀河-陈庄一带, 馆陶组厚度大, 成井深度1 100 ～ 1 200 m, 即可获得60 ℃左右的热水。

 

  (3)东城-西城地热开采区。该区以西城为中心,呈东西条带状分布, 宽约6 km, 开采层主要指标见表3。该开采区地处市区, 交通便利, 位置优越, 经济发达, 开采目的层深度适中, 馆陶组、东营组砂层厚度均较大, 已施工有专门地热井, 开采条件是全市最好的地区。

 

  (4)牛庄-六户地热开采区。该区距市区较近, 位于牛庄-六户一带, 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。

 

  2 东营市地热资源开发与利用现状

 

  早在1973年, 胜利油田就在距离入海口不远处的孤岛地区打出1口温泉井。然而, 东营市真正开发利用地热资源较晚。2002年第1口专用地热井—东营宾馆地热井才开发成功。目前东营市共勘探发现地热井30口[ 4] , 利用率已达76.7% (表4)。多数为房地产、宾馆、疗养院等行业, 主要用于供暖、生活用热水和生产用水(表5)。

 

  东营市地热资源在农业种植、养殖方面也曾发挥重要作用。广饶县码头乡利用草2井(水温58 ℃、水量890 m3 /d、自流)和利津县汀河乡利用陈10井(水温75 ℃, 水量900 m3 /d)地热水进行罗非鱼越冬保种,多年试验结果表明, 不仅能越冬保种, 而且在冬季还能生长繁殖[ 5] 。这2口热水井都曾取得了明显的经济效益和社会效益, 目前由于井坏, 已停止使用。

 

  3 东营市地热资源开发与利用存在问题

 

  3.1 地热资源开发利用单一, 开发规模小

 

  目前东营市的地热开发企业大多经营规模小, 梯级利用程度低, 技术力量比较薄弱, 综合效益较差。并且, 主观上自觉保护和节约资源的意识较差, 开发利用模式单一, 仅用于洗浴、冬季供暖, 而在农业种植、水产养殖等方面利用程度较低。处于自发、分散和粗放的利用阶段, 社会和经济效益不够显著。

 

  3.2 目前地热井不宜回灌

 

  地热井回灌是1项既能节约资源又能保护环境的双效措施。然而经过专家论证表明:①东营市开发利用的热储层大部分为孔隙-裂隙发育, 地层多为泥岩或沙岩,孔隙度小, 渗透率低, 回灌压力大, 不适宜回灌;②地热回灌井的井口结构和套管的技术要求较高, 成井或操作不当会造成回灌滤水管堵塞, 甚至井身炸裂;③回灌会改变热储状态, 如回灌井与开采井距离不当, 回灌水会快速到达开采井, 从而引起开采井水温下降。反之回灌水达不到开采区, 就起不到保持地热压力、稳定地热的作用。鉴于以上情况, 专家建议在进行成功的回灌试验前, 不宜全面推行地热回灌。

 

  3.3 地热尾水排放对周边环境造成一定影响

 

  地热资源开发利用在促进生态环境保护、经济发展及提高人民生活质量的同时, 也会对生态环境产生不同程度的影响。根据前期现场调查, 地热排放渠道主要是雨污水管道。由于无法实现综合利用, 地热尾水排放温度(30 ～ 40 ℃)和矿化度较高, 排放时间集中, 对周边环境会造成一定程度影响。

 

  3.4 地热资源勘查评价程度较低

 

  目前, 东营市地热资源勘查仍然较粗, 没有对各县区、乡镇进行详细地测算。再加上对地热产业的认识不够, 有关部门只将地热作为1种矿产来开发, 忽视了地热资源的综合开发效能, 缺少相应的综合开发利用规划, 难以形成产业链。

 

  4 东营市地热资源合理开发与利用对策研究

 

  4.1 梯级开发, 综合利用

 

  东营市应遵循“梯级开发、综合利用” 的策略, 对地热资源开发合理布局、分步实施、科学开采、综合利用。①对东营城区地热资源, 主要考虑用于供暖、洗浴、工业、医疗以及保健等。②河口区水产养殖业发达, 该地区地热资源可注重用于蔬菜种植、花木繁育、禽畜孵化以及水产养殖基地的鱼苗过冬、新虾产卵、幼虾生长和海参养殖等方面。尤其是利用地下热水直接或间接养殖罗非鱼, 不仅能使其安全越冬, 还可以孵化繁殖和养殖成鱼。③孤岛地区地热温度较高, 可以建立大面积的地热温室, 有效做好地热资源的综合利用、梯级利用, 可以使该区形成较大规模的地热产业[ 6] 。④广饶县工业较为发达, 资金较为充裕, 虽其地热温度不高, 但可考虑深层地热资源的开发与利用, 进行工业供热或取暖。

 

  目前东营地区几家大型养鸡场均为电孵, 在地热孵化养鸡方面还属空白。电孵模式成本高、污损严重, 建议当地政府及业务部门大力开发地热, 对现有养鸡场进行技术改造, 用地热取代电源, 以降低电费, 有效控制温度和湿度。

 

  4.2 重视地热尾水排放与回灌技术研究

 

  根据东营市地表水、地下水、土壤背景和地表植被等原生与次生环境条件, 目前条件下地热尾水排放对地表水、地下水环境和土壤环境影响较小。但从长远考虑, 东营市应大力推广自动化监控与热泵技术, 加强地热尾水的排放技术研究以及地热回灌井的井口结构和套管等回灌技术研究, 提高地热综合利用率, 彻底解决由于把含盐、高矿化度的地下热水排放到地表而造成生态灾难的问题, 同时又可缓解由于开采地下热水引发的地面沉降问题[ 8] 。同时, 建立健全地热资源开发利用生态环境监测、监督、管理体系, 形成主管部门、专业监测、群众监测的监管网络, 实现开发与环境恢复治理同步, 地热资源开发利用与生态地质环境保护协调发展。

 

  4.3 开展地热资源监测和管理工作

 

  未取得开采利用经验, 不了解开采与水位、水质、水量动态关系以及对环境影响程度、对人体健康影响之前, 不宜大规模开发地热资源。安装远程自动监测系统, 对地热开发利用的各种信息进行实时监测研究。并根据监测信息及时调整地热开发利用规划, 为政府部门提供地热管理基础资料, 以指导地热监督管理工作。

 

  4.4 开展浅层地热能的调查与开发利用研究

 

  东营市地下100 ～ 200 m埋藏有丰富的浅层地热能资源。浅层地热能可用于供暖与制冷, 适宜于办公楼与高档住宅小区。因此, 建议应在进行地质调查评价的基础上, 进行适宜性区划, 建立浅层地热能利用示范工程, 逐步推广利用。

 

  4.5 开发地热井智能网络化管理系统

 

  东营市可参照天津市的有关经验, 开发适合当地的地热井智能网络化管理系统, 利用自动化和网络信息技术, 实现对各地热水井运行情况数据的实时采集和监控, 如每个井的开采量、开采温度、动态水位及运行状态等, 为征收矿产资源补偿费提供可靠依据, 也为资源跟踪评价提供基础资料。

 

  5 结语

 

  东营市地热资源丰富, 开发潜力巨大。通过合理规划, 如果形成以东营、河口、孤岛、广饶为中心的4个大面积系统的开发利用体系, 则将会进一步推动该区域的经济发展。但地热资源属国家所有, 开采利用地热资源, 必须按照规定缴纳资源税和资源补偿费。凡在东营市欲从事地热资源勘查、开采的企业, 都应当向山东省国土资源行政主管部门申请登记, 领取勘查、开采许可证, 取得探矿权、开采权。同时, 为防止造成地质灾害、资源浪费、环境污染和生态破坏等, 企业在开采地热资源前还应当进行环境影响评价。并且城市供热系统覆盖的区域内, 不得利用地热供暖, 要严把技术水平关、资源消耗关和环境保护关, 合理地布置全市的地热水井位。

 

  对于目前已成井的2口热水井要限期投入使用, 已封的5口井要彻查原因, 加以改造。同时, 还要推广地热资源的利用层面。除用于供暖、洗浴外, 要加大地热在农业种植、大棚蔬菜、水产以及花卉养殖方面的应用力度, 以降低农渔业生产成本、建立无污染生态农渔业, 适应黄河三角洲高效生态经济的规划与建设。同时, 还可考虑地热在医疗保健、旅游度假等方面的应用, 使东营市地热资源向着科技型、节能型、效益型与环境友好型的方向稳步发展。