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冬奥之城的地热开发-实地探访第一口地热井
来源:地大热能 2020-09-24

8月22日,河北省张家口市崇礼区一片繁忙的建设景象,载满砂石水泥等建筑材料的大型货车穿梭往来。位于太子城小镇附近的钻探工地上昼夜轰鸣,高高的钻塔下,锐利的钻头正在穿透厚密的岩层,探寻一种深埋地下的清洁能源——地热。

崇礼地热“第一井”

“这是我们在崇礼区部署的第一眼地热井。”张家口地区地热资源调查评价项目负责人袁文真告诉记者,该井定名ZK01-2,设计井深1500米,7月15日正式开钻,“目前已完成一开固井工作”。

作为可再生能源,开发地热对于减少北方煤炭供暖、优化大气质量、建设绿色低碳宜居城市有着重要意义。张家口是“一带一路”中蒙俄经济走廊重要节点城市,是京津冀地区重要的生态涵养区和国家规划的新能源基地之一,而崇礼又是2022年冬奥会场馆所在地,更需要大力发展地热等可再生清洁能源。

2015年发布的《河北省张家口市可再生能源示范区发展规划》中指出,在地热资源丰富的赤城、阳原、怀来等县,积极谋划一批、建设一批、储备一批地热供暖项目,重点推进典型示范项目建设。

然而,由于以往的地热勘查及研究工作程度较低,这里的热储结构、热成因机制、资源潜力等仍存在盲点。“原有工作精度难以满足区域能源发展需求,更难以满足城市清洁资源利用需求。我们希望,按照中国地质调查局的部署,通过开展地热资源调查与综合评价工作,能够精准服务张家口市可再生能源示范区建设、冬奥会场馆周边能源保障工程,为张家口地区绿色发展提供地质科技支撑和有效服务。”在一排绘制着项目科研目标、技术应用等内容的展板前,袁文真介绍说。

“探采结合”承担科研使命

从去年开始,深部中心地热探测与利用研究室袁文真、张代磊等项目组成员就长期驻守张家口地区,来往于崇礼—赤城、宣化—怀来、阳原—蔚县3个研究区。

据张代磊介绍,这里的地热田主要分布在坝下低中山盆地中,点多面广。经调查,研究区内主要控热构造为两组大中型新构造断裂,其中规模较大的断裂为赤城—大河南断裂。“在区域地下水排泄区,两组断裂交汇处往往为热水上涌部位,会形成温泉或隐伏地热田。”

地热钻探是精确验证调查成果最为有效的手段。

经过前期野外踏勘、地热地质调查、地球物理勘查、地球化学勘查等工作,项目组圈定了地下热水开发有利靶区,部署了多个地热拟钻井位。“2020年,我们在张家口地区圈定了3处拟钻井位,一处就是太子城村云顶滑雪场的这眼ZK01-2井,另一处在怀来东花园镇附近,目前正在准备钻探设备进场安装;还有一处计划部署在崇礼太舞小镇。”张代磊说。

据介绍,这些地热井均属于探采结合井,且以“探”为主,也就是说,不仅仅要为当地寻找可以应用的地热资源,为冬奥会场馆及周边地热资源的开发利用提供决策支撑,还有着重要的科研任务——为科研人员提供一系列重要的地质参数。

“我们将借助原位试验、测试分析、数值模拟等手段,获取与地热相关的地层结构、地质构造、岩性、地温变化、热储特征、地热流体化学等特征,进行地热资源量计算与潜力评价,进一步研究山间盆地地热资源成藏规律与热成因机制,形成适用的探测技术方法,评价区域地热资源潜力,并在此基础上提出地热资源可持续开发利用区划,供当地政府决策。”袁文真说。

ZK01-2井取出的岩心。
 

“崇礼地热井的施工难度集中在地层上。这里上覆大段的花岗岩,坚硬致密,要钻穿深达千米的花岗岩,寻找片麻岩目的层,才能找到高温热储。”指着岩心盒中排列整齐的花岗岩岩心,张德龙讲解道。

未来的两个月中,ZK01-2井还将继续它探索地下深部地热资源的使命,而袁文真、张代磊、张德龙这些年轻人,也将在更加悠长的岁月里、在青山绿水间,书写属于他们的精彩人生

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