·118·0引言东营市位于山东省境内黄河三角洲的中心地带,北临渤海,东靠莱州湾,号称“共和国最年轻的土地”。
东营市境内具有巨大的油气资源,也蕴藏着丰富的地热资源。
地热资源是集热、矿、水三位一体的清洁而宝贵的矿产资源。
目前,东营的地热资源开发利用已初具规模,主要用于原油集输加热、地热干燥、洗浴、渔业养殖及居民供暖等。
随着黄河三角洲地区开发进程的加快和人民生活需求的增加,对地热资源的利用量将会越来越大。
1东营市地热资源1.1区域地质概况东营市地处华北坳陷区之济阳坳陷东端。
境内断裂构造发育充分,断层众多,断层性质均为正断层。
断裂层的走向大致可分为3组:①近东西向断裂组,往往构成各凸起的南部边界,是凸起与凹陷的分界断裂,一般长50km 以上,基底落差逾千米;②北西向断裂组,发育时间最早,活动时间短,规模小,往往分布于古潜山附近;③北东向断裂组,发育完善,分布广泛,是控制坳陷内生油洼陷分布的主要断裂。
境内岩石太古界为变质岩系,早古生代广泛发育碳酸盐岩,晚古生代演变为海陆交互相含煤沉积,至中、新生代转为陆相河湖碎屑岩沉积。
同时,境内中、新生代岩浆喷发活动强烈,火山岩分布广泛,主要为中基性火山岩及火山碎屑岩,岩石类型主要有玄武岩、安山岩,水下喷出的火山岩、火山角砾岩及凝灰岩;其次,尚有浅成浸入岩,侵入活动较弱。
1.2热储盖层该区被第四纪平原组及古近纪明化镇组所覆盖,分布稳定,岩性类别以粘性土及泥岩为主,结构致密,富水性差,热导率低,阻热性能良好,是下伏热储层较好的保温盖层。
1.3主要热储东营市热储有上部的新近系和古近系碎屑岩层状孔隙—裂隙热储,以及深部的寒武—奥陶系基岩裂隙溶洞热储。
主要热储层有新近纪馆陶组、古近纪东营组碎屑岩和深部奥陶—寒武系灰岩,其中新近系馆陶组细碎屑岩孔隙—裂隙热储为东营市主要热储层。
收稿日期:2009-03-09。
作者简介:张慧霞(1976-),女,山西长治人,讲师,博士,研究方向为遥感应用和环境保护。
E-mail :dybgs@东营市地热资源开发利用现状与思考张慧霞1,张正华2(1.广东商学院资源与环境学院,广东广州510320;2.东营市水利局,山东东营257091)中图分类号:TK529文献标志码:C 文章编号:1671-5292(2009)04-0118-03Status and consideration on the geothermal resourcedevelopment and utilization in Dongying cityZHANG Hui-xia 1,ZHANG Zheng-hua 2(1.Guangdong University of Business Studies,College of Resources and Environment ,Guangzhou 510320,China;2.Dongying Water Conservancy Bureau ,Dongying 257091,China )可再生能源Renewable Energy Resources第27卷第4期2009年8月Vol.27No.4Aug.2009张慧霞,等东营市地热资源开发利用现状与思考馆陶组在黄河三角洲地区分布广泛,具有良好的储水空间,水矿化度一般为5~20g/L。
东营市附近—牛庄—六户以及孤岛一带的地热资源量最丰富,热储温度54~77℃,埋深1000~1450m。
东营组在黄河三角洲地区分布不连续,具有良好的储水空间,水矿化度一般为10~20g/L,东营市附近—牛庄—六户一带及河口、孤岛地区地热资源最丰富,热储温度64~100℃,埋深1400~1900m。
寒武—奥陶系的分布相对较少,水矿化度3~10g/L,孤岛地区较为丰富,热储温度70~90℃,埋深1450~1800m。
据测算,三层系的热水总储量为4600亿m3,折合标煤125亿t;可采储量为750亿m3,折合标煤27亿t。
1.4地热分布特征东营市主要的地质四级构造单元:义和庄凸起、沾化凹陷、孤岛凸起、陈家庄—青坨子凸起、东营凹陷、广饶凸起。
地热分布特征如下。
义和庄凸起:该区地温梯度4~5℃/100m,热储以寒武—奥陶系裂隙热储为主,热储平均厚度650m,面积158km2,平均温度51℃。
沾化凹陷:该区地温梯度3~4℃/100m。
热储为馆陶组孔隙热储及东营组孔隙热储。
馆陶组呈中间厚周边薄的分布规律,组内热储主要在其东北部,即河口—胜利油田孤岛指挥部一线以北较发育,平均厚250m以上,面积1040km2,平均温度73℃;东营组孔隙热储平均厚170m,面积456 km2,平均温度100℃。
孤岛凸起:该区地温梯度4~5℃/100m,有馆陶组孔隙热储及寒武—奥陶系裂隙热储,其中馆陶组孔隙热储平均厚220m,面积108km2,平均温度75℃;寒武—奥陶系裂隙热储平均厚300 m,面积108km2,平均温度83℃。
陈家庄—青坨子凸起:该区地温梯度4~5℃/ 100m,热储以寒武—奥陶系裂隙热储为主,热储平均厚500m,面积414km2,平均温度75℃。
东营凹陷:该区地温梯度3.1~4℃/100m。
热储为馆陶组孔隙热储及东营组孔隙热储。
馆陶组呈中间厚周边薄的分布规律,组内热储主要在胜利油田—史口镇—盐垛—牛庄镇—六户镇—辛庄—五一农场二分场及坨庄—东营市西城区—钻井一带较发育,平均厚度180m,面积258km2,平均温度59℃;东营组孔隙热储平均厚度220m,面积99km2,平均温度72℃。
广饶凸起:该区地温梯度4~5℃/100m,热储以寒武—奥陶系裂隙热储为主,热储平均厚度800m,面积288km2,平均温度71℃。
2开发利用现状东营市地热资源的开发利用尚处于初级阶段,与大面积、大规模、系统化开发利用体系目标还有一定距离。
目前,在国土资源局备案的地热水井共有8口,中心城东城5口,孤岛2口,济军生产基地1口,井深1300~1800m,矿化度10~44 g/L,各地热井日提水量为18~1000m3,主要用于洗浴、供暖。
济军生产基地、东营宾馆、孤岛社区、中建八局的4口井于2003年启用,累计供暖面积20万m2。
8口井的排水全部直接进入下水道,通过城区排水河外排。
孤岛温泉疗养院、油田老年公寓、天鹅湖温泉3口井始建于20世纪70~80年代,由油田油井改造而成,其余5口井均为近年来建成。
3地热开发利用应注意的问题近几年,东营市的地热资源开发逐渐呈规模趋势。
在人们享受开发地热资源带来便利的同时,更须高度关注其带来的诸多问题。
3.1地震和地面沉降地热水是地球壳体的重要组成部分,具有缓冲地基岩石板块应力的作用,并承受和分散地表压力,在山脉地区和城市高层建筑密集区域,地表压力尤为巨大。
其次,地热水体与浅表地下水体不同,对后者的采集和利用造成浅表地下水体水位下降,可以由天空自然降水和江河的河床渗水等形式给予循环补充,但是自然降水难以进入地下热水库存,地下热水被采集后不能被循环补充。
当地热水体被过量开采后,不可避免地产生岩层内及岩层下的水体空缺。
第三,东营市是我国第二大油田———胜利油田所在地,经过多年开采,地下已存在大面积的采空区。
因此过度的开采该区域的地下热水资源,会导致大地稳定性的破坏,诱发地震和地面沉降。
例如,天津市地热水开采量和地面沉降的监测资料显示:馆陶组热储层热水每年开采量350~450万m3,引起的地面沉降量每年就达5~6mm[1]。
·119·3.2热污染地热水温度较高,利用后的尾水温度一般超过40℃。
未经处理的尾水排入河道,会使水生生物群落发生剧烈变化。
藻类大量繁殖、水温骤升、水中缺氧、鱼类死亡。
水温的升高也会使水中各种物质的生化反应发生改变,许多有毒、有害的物质毒性增强。
3.3土地污染地热水矿化度高,腐蚀性强,对排水管道及河道会造成腐蚀,碱化水流经河道两岸土地,对农业生产造成严重盐害。
使农作物因生理干旱、营养不良而枯死。
孤岛社区地热井水矿化度为23.7g/L,济军生产基地地热井水矿化度为19g/L。
孤岛社区、济军生产基地地热井用水高峰期的日提水量约为500m3,日排盐量分别可达11.85t和9.5t。
根据农田灌溉标准(GB5084-92)要求,非盐碱土地区含盐量应在0.1g/L以内,盐碱土地区含盐量应为0.2g/L以内,而东营市境内的地热水含盐量超过农田灌溉标准的50~120倍。
如果不采取有效措施,任意开发、肆意排放,势必导致土地更加碱化,进一步恶化生态环境。
4东营市地热资源开发与管理的建议提高地热的热能利用率、减少资源浪费和环境污染,对地热水采取梯级利用及综合利用,是东营市地热资源可持续利用的发展方向。
4.1突出规划的前瞻性(1)加强地热水资源动态监测和研究通过对热水井的动态监测,了解热储层在天然状态下或在开采过程中的热水压力(水位)、水温、水量随时间的变化规律,以探讨地下热水的成因及其可供开采利用的资源量和期限,为制定合理的开采规划、制度、开采布局提供科学的依据。
(2)抓好地热水资源开发与利用规划地热水除具备本身价值外,还可带动一系列新的产业。
规划的目的就是突出规划的前瞻性,树立地热产业化、集团化的开发思路,充分发挥其清洁、保健、旅游、高效的作用;建立可持续发展的思想,对地热资源进行全面勘察、综合评价,在开发中保护,在保护中开发;力求提升当地人民生活质量,改善生活、生产、投资环境。
政府有关部门要牵头做好规划的编写工作,并将地热开发与利用规划纳入到当地的城乡发展规划中,与水利建设、环境保护、经济和社会发展等规划相衔接,长久造福当地群众。
4.2提高开发利用水平实施地热资源梯级开发策略,在科学论证的基础上,可适度加大地热水开采规模。
在全市范围内,合理地布置地热水井位。
鼓励综合利用当代先进的勘探、压采等技术进行生产。
对已成闲置的热水井,要限期投入使用。
同时,必须深入贯彻“节约资源,保护环境”的基本国策,合理开发利用,努力提高地热资源的利用效率。
4.3重视尾水排放问题要高度重视地热水尾水的排放,避免由于尾水的不合理排放引发生态灾难。
尾水处理工程必须坚持与地热井“同时设计、同时施工、同时验收”原则。
其次,应积极探索尾水回灌方面的课题,即利用一定的工艺把用过的热水重新回灌到地下。
它既可以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,又可缓解由于开采地下热水所引发的地面沉降问题,从而起到保护资源的作用,实现地热利用和开发的可持续发展。
4.4依法行政规范管理地热资源是一种资源,必须严格按照国家有关法律法规,对地热资源的勘探开发进行管理。
要实行保护性、限制性开采的严管措施,实施严格的地热井审批程序和地热开采论证制度,并按照国家法律、法规规定,对地热水实行取水许可、有偿使用制度。