中國地質調查成果快訊：我國深部地熱能勘查與開發利用開創新局面

2020-04-09 09:08:27
來源：中國地質調查成果快訊
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摘要：通過項目實施，基本查明了京津冀地區、東南沿海地區、青海共和盆地等重點地區地熱資源分布、潛力、開發利用現狀，在資源、理論、技術、裝備等方面取得一系列進展，開創了我國深部地熱能勘查開發利用的新局面。

1.項目概況

2016年至今，自然資源部中國地質調查局組織實施了“全國地熱資源調查評價與勘查示范”工程，該工程于2018年更名為“京津冀地熱資源調查評價與綜合開發示范工程”，工程牽頭單位為中國地質調查局水文地質環境地質研究所。工程總體目標為開發深部地熱資源，全力支撐國家能源安全戰略，實施我國重要經濟區及主要地熱帶地熱攻堅，提高重點地區地熱資源探測深度和精度，構建國家地熱資源安全開發監測網，推動我國地熱能科學開發利用規模化、產業化。工程部署了“京津石地熱資源調查”“東南沿海廈門-瓊北地區地熱資源調查”“青海西寧-貴南地區地熱資源調查”3個二級項目。累計完成1∶5萬地熱地質調查面積16610km2，1∶25萬地熱地質調查面積6650km2，實施地熱鉆探20709m，工程地質鉆探22484m。通過項目實施，基本查明了京津冀地區、東南沿海地區、共和盆地3個地區地熱資源分布、潛力、開發利用現狀，服務于地方清潔能源利用。通過系列工作，在資源、理論、技術、裝備等方面取得一系列進展。

2.成果簡介

（1）提出我國水熱型與干熱巖型地熱資源“同源共生-殼幔生熱-構造控熱”的成因機制，完善了我國地熱資源成因理論。針對地熱資源形成理論認識不統一問題，系統研究了我國地熱資源形成的地質背景和賦存特征，揭示了賦存規律，編制了中國地熱資源分布圖、大陸控熱新構造圖等圖件。通過對不同類型區地熱資源的分析，提出水熱型和干熱巖型地熱資源的熱均來源于地幔和地殼，構造控制熱液聚斂，熱液活動又反作用構造活動，西南、東南、東北不同構造區水熱與巖熱相伴相生。闡明了古潛山復合型、深坳陷層控型、近代火山活動型、熱控構造型、斷陷盆地地壓型、陸陸碰撞板緣型、隆起山地深循環型共7種水熱型地熱成因機制，提出了包括近代火山型、強烈構造活動帶型、高放射性花崗巖型以及沉積盆地型共4種干熱巖成因模式，豐富完善了我國地熱資源成因理論。

（2）基本查明我國典型地區干熱巖型地熱資源潛力，編制了《干熱巖地質勘查技術要求》。完成共和盆地及其外圍地區和東南沿海地區干熱巖型資源潛力評價。采用體積法、比擬法等方法進行干熱巖型資源評價。結果表明，共和盆地3~5km干熱巖型資源總量為1.85×1018J，折合標準煤6.31×108t。東南沿海地區是我國高熱流花崗巖型和近代火山型干熱巖型資源的主要分布區（圖1）。東南沿海3~10km干熱巖型資源量為2.06×1024J，折合標準煤6.99×1013t。其中東南沿海福建（南靖、雷峰）、廣東（從化、惠州、雷州半島）和海南（瓊北）重點工作區3~10km資源量分別折合標準煤1.40×1011t 、2.14×1011t和1.80×1011t。系統總結整理了干熱巖地質調查評價及開發利用的相關資料，參考我國現行的《地熱資源地質勘查規范》（GB/T 11615），重點調研藏南地區、云南西部（騰沖）、華北（渤海灣盆地）、鄂爾多斯盆地東南緣的汾渭地塹等地區干熱巖資源賦存特征及勘查技術方法，通過對不同類型干熱巖地質條件的解析，編制了《干熱巖地質勘查技術要求》，為我國干熱巖地質勘查工作提供指導。

圖1 東南沿海廈門-瓊北地區酸性巖漿巖體分布

（3）提出了“采灌均衡、深淺聯用、經濟高效、永續開發”的水熱型地熱資源評價理念，編制《地熱資源評價方法及估算規程》，并在京津石地熱資源評價中得到應用。突破以靜態儲量為基礎的地熱資源評價方法限制，提出考慮熱流補給的采灌均衡條件下地熱資源動態評價技術。編制《地熱資源評價方法及估算規程》，參考我國現行的《地熱資源地質勘查規范》（GB/T 11615），更新了地熱資源儲量計算方法、地熱資源儲量可靠性評價、地熱流體質量評價和地熱資源開發利用評價及地熱資源勘查評價報告編寫的有關要求。在此指導下，完成了京、津、冀水熱型地熱資源各項參數的“三區統一”工作，京津冀地區水熱型地熱資源考慮回灌條件下地熱流體年可開采熱量為2.3×1018J，折合標準煤7.8×107t。查明華北油田采油尾水年可開采熱量為1.4×1016J，折合標準煤4.8×105t。

（4）多處探獲高產能地熱井，提高了地熱資源儲量，指導了我國東部地熱資源勘查工作。首次在天津東麗湖鉆入霧迷山組二段新儲層。位于天津潘莊凸起區的CGSD-01井勘探結果顯示潘莊凸起構造區霧迷山組二段熱儲發育穩定，裂隙發育，賦水性好，具有較大開發利用前景。完鉆井底溫度105℃，井口出水溫度100℃，單井日涌水量達到3120m3，對薊縣系霧迷山組二段熱儲層的富水性和水溫取得全新認識，證實了天津地區主力開采層下存在高產能新儲層。廣東惠州鉆獲中國東部溫度最高，壓力和流量最大的高產能地熱井。在廣東省惠州市黃沙洞村實施完成的惠熱1井，井口穩定溫度118℃，流量每小時137m3，發電能力可達3MW，是我國東部溫度最高，壓力和流量最大的高產能地熱井。此外，水質分析顯示含有豐富的微量元素和礦物質，其中偏硅酸含量為211.8mg/L，達到理療天然礦泉水濃度標準。惠熱1井的突破性成果表明廣東沿海具備較高深部熱能潛力，前景十分廣闊（圖2）。

圖2 施工現場及野外照片

a—惠熱1井鉆獲自噴地熱孔；b—地質剖面調查；c—地熱地質調查

（5）突出地質調查與科技創新的結合，獲批國家重點研發計劃項目2項，課題1個，提高了科技創新能力。其中“雄安新區深層地熱資源探測評價技術示范” 項目和“深部碳酸鹽巖熱儲層強化增產與利用綜合評價技術”項目，圍繞京津冀地區規模化清潔供暖的國家需求和指南方向，力爭形成可推廣應用的深部地熱資源探測技術與評價方法，構建可復制推廣的強化增產與評價技術體系，實現深部碳酸鹽巖熱儲的強化增產、持續穩產與高效利用，大幅度提高區域地熱資源的保障能力，為緩解京津冀霧霾，實現清潔供暖提供技術支撐。

（6）加強技術與裝備研發，獲批自然資源部地熱與干熱巖勘查開發技術創新中心，為地熱資源開發提供了有效的室內模擬、試驗平臺（圖3）。該中心圍繞解決地熱、干熱巖探、采、用等方面的共性關鍵技術問題，開展地熱、干熱巖技術與裝備研發、人才培養、產業孵化，打造成具有核心技術和綜合競爭力的國際一流技術創新平臺。中心建設有地熱科學與探測實驗室、京津冀地熱資源梯級綜合開發利用科研基地（獻縣）等實驗室和基地，具有較強的科研承載能力。