利津縣城區地熱資源狀況及開發前景分析

陳明符,張志強

(利津縣國土資源局,山東利津 257400)

地質與礦產

利津縣城區地熱資源狀況及開發前景分析

陳明符,張志強

(利津縣國土資源局,山東利津 257400)

利津縣城區的地熱資源主要賦存于新生代新近紀和古近紀碎屑沉積巖中,熱儲類型為層狀孔隙-裂隙型熱儲,地熱資源類型屬熱傳導型。新近紀館陶組熱儲層組與古近紀東營組熱儲層組是主要的熱儲層。該文在論述利津縣地熱地質條件的基礎上,對地熱開發的經濟、社會、環境效益及開發利用前景進行了分析,對地熱開發中的尾水排放和回灌問題進行了探討,最后提出了地熱資源開發與管理方面的建議。

地熱資源;開發前景;尾水排放和回灌;利津縣城區

利津縣位于東營市西部,北臨渤海,東靠萊州灣,境內蘊藏豐富的油氣資源和地熱資源。地熱能是繼太陽能、風能開發應用之后又一重要的綠色清潔新型能源和可再生能源[1],被廣泛用于供暖、洗浴、醫療保健、休閑療養、養殖種植、紡織印染、食品加工等領域[2]。開發利用地熱資源,將資源優勢轉化為經濟優勢,對于緩解利津縣能源緊張,改善能源供給結構,培育新的經濟增長點,落實科學發展觀,建設生態城市,發展循環經濟具有重要意義。

1 區域地質概況

利津縣地處華北板塊(Ⅰ級)、華北坳陷(Ⅱ級)、濟陽坳陷(Ⅲ級)、東營坳陷(潛)(Ⅳ級)的次級構造單元東營凹陷(潛)(Ⅴ級)[3]。東營凹陷以太古宇、古生界、中生界為基底,其上沉積了巨厚的新生代地層,凹陷最深處厚度可達7 000 m以上,向邊緣地帶減薄。利津縣城區在2 150 m內發育的地層主要有:第四紀平原組、新近紀明化鎮組和館陶組、古近紀東營組。

(1)第四紀平原組:上部為淺棕黃、淺綠、灰色砂質黏土、黏土夾黏土質粉砂,下部為灰黃、淺灰綠色粉砂質黏土或淺灰綠色黏土質粉砂。底板埋深210～250 m,與下伏明化鎮組呈不整合接觸。

(2)新近紀明化鎮組:主要為土黃、棕紅色泥巖、砂質泥巖與灰白色砂巖。底板埋深1 050～1 100 m,厚度800～850 m,與下伏館陶組呈整合接觸。

(3)新近紀館陶組:上部為灰白色含礫砂巖、細砂巖和灰綠、棕紅色泥巖的交互沉積,下部以白色、灰白色含礫砂巖為主,夾棕紅色泥巖,底部為含石英、黑色燧石的礫狀砂巖、砂礫巖。底板埋深1 350～1 450 m,厚度300～400 m,與下伏東營組呈不整合接觸。

(4)古近紀東營組:砂巖、泥巖互層,上部為棕紅、灰綠色泥巖夾灰白、淺灰綠色砂巖、含礫砂巖;中部為灰綠、灰白色砂巖、細砂巖夾棕紅、灰綠色泥巖;下部為灰白色砂礫巖、砂巖夾薄層泥巖。底板埋深1 900～2 150m,厚度550～700 m,與下伏沙河街組呈整合接觸。

2 區內地熱資源

該區地熱資源主要賦存于新生代新近紀和古近紀碎屑沉積巖層內,地熱流體相對富集于新近紀館陶組和古近紀東營組細砂巖、砂礫巖的孔隙-裂隙中,熱儲類型為層狀孔隙-裂隙型熱儲,地表無熱流顯示,地熱資源類型屬熱傳導型。利津縣城區2 150 m內可劃分為2個熱儲層組:新近紀館陶組熱儲層組與古近紀東營組熱儲層組。新近紀館陶組熱儲:頂板埋深1050～1100m,底板埋深1350～1450m,厚度300～400m(圖1)。熱儲層累計厚度100 m左右,單層厚度一般小于10 m,巖性主要為細砂巖和灰白色砂礫巖,孔隙度33%左右。預測單井出水量為50～80m3/h,推算井口水溫53.2～56.9℃。

圖1 利津地區館陶組底板埋深及厚度分區圖1—館陶組底板等深線(m);2—厚度350～400m區;3—厚度300～350m區;4—鉆孔位置

古近紀東營組熱儲:頂板埋深1 350～1 450 m,底板埋深1 900～2 150m,厚度550～700 m(圖2)。熱儲層累計厚度130 m左右,單層厚度一般為6～10 m,最厚達20 m,巖性主要為灰白色砂礫巖,孔隙率30%左右。預測單井出水量為60～90 m3/h,推算井口水溫66.4～71.3℃。

圖2 利津地區東營組底板埋深及厚度分區圖1—東營組底板等深線(m);2—厚度650～700m區;3—厚度600～650m區;4—厚度550～600m區;5—鉆孔位置

2.2 地熱水化學特征

根據周邊地熱井水質化驗資料綜合分析,該區館陶組地熱水礦化度17.8～18.8 g/L,水化學類型為Cl-Na型,熱水中溴和鍶含量達到了命名礦水濃度標準[4],硫化氫、碘、錳、偏硅酸、偏硼酸達到了礦水濃度標準[4](表1)。東營組地熱水礦化度17.8～23.0 g/L,水化學類型為Cl-Na型,熱水中碘、溴和鍶達到了命名礦水濃度標準,鋰、錳、偏硅酸、偏硼酸、氡達到了礦水濃度標準。

表1 地熱水具有醫療作用的離子或組分濃度(mg/L)

2.3 地熱資源量

利津縣城區地熱資源量為24.17×1017J,折合標準煤8.23×107t;可利用地熱資源量為19.68× 1016J,折合標準煤6.73×106t。地下熱水資源量為13.33億m3,可采熱水量為9.67億m3,允許開采量2.65萬m3/a(表2)。

表2 利津縣城區地熱資源量

3 地熱開發效益分析與開發利用前景

3.1 社會效益環境效益

據測算,一口地熱井用于冬季供暖與綜合開發,平均每年可節約用煤3 000 t,減排二氧化碳6 000 m3,二氧化硫37 t,減少灰渣量943 t,節約環境治理費20余萬元。根據《利津縣城區地熱資源普查報告》,利津縣城區可布地熱井22眼,年可節約用煤6.6萬t,減排二氧化碳13.2萬m3,二氧化硫814 t,減少灰渣量2.1萬t,環境效益明顯。一個地熱開發項目可解決10～200人就業,并可帶動房地產及其他相關產業的發展,對于擴大就業,提高人民生活水平和質量,促進地區經濟的可持續發展具有積極意義,社會效益顯著。

3.2 經濟效益

地熱資源應用領域廣泛,潛在經濟效益十分可觀。以地熱供暖為例,其運行費用僅為燃油(氣)鍋爐的10%左右,為燃煤鍋爐的25%左右。

(1)總體測算:根據地熱資源量估算結果,工作區館陶組熱儲可利用資源量折合標準煤2.36×106t,東營組為4.37×106t,根據目前市場價格(標準煤560元/t),館陶組和東營組可利用地熱資源潛在價值分別為13.22億元和24.47億元,總計37.69億元。

(2)單井測算:設定地熱井出水量1 680m3/d(70 m3/h),溫度65℃,地熱尾水溫度30℃,則其產熱量為2.43×1011J/a。可供暖5.6萬m2,一個取暖季可節約標煤約995 t,節省79.6萬元。若按集中供暖20元/m2,則單井每年收取取暖費約112萬元。

(3)效益測算:一口地熱井施工費用大約160萬元(井深按1 800 m計),換熱站、換熱器等配套設施約200萬元,前期總投資約360萬元。每年地熱井運行成本約52萬元(礦產資源補償費約20萬元、電費25萬元、人工及管理費5萬元、設備維修費2萬元等),供暖年凈收益60萬元,6年時間可收回總投資。地熱井使用年限按30年計,則總收益達1 440萬元。

3.3 開發利用前景

(1)地熱資源豐富,開發潛力大。已完成普查工作的利津縣城區地熱資源量為24.17×1017J,熱水資源量為13.33億m3,允許開采量2.65萬m3/a,規劃地熱井22口,初步測算可供暖面積約110萬m2。全縣已有供暖面積147萬 m2,在建需供暖面積約50萬m2。地熱供暖能承載全城區供暖面積的56%,完全能承載新建需供暖面積。隨著地熱的規模開發、梯次開發,全區供暖問題有能力全部解決。

(2)水質獨特,水溫較高。該區地熱水離子含量較高,微量元素豐富。地熱水水化學類型為Cl-Na型,p H值7.6左右,全區地熱水礦化度17.8～23.0 g/L,溴、鍶、硫化氫、碘、錳、偏硅酸、偏硼酸等含量達到命名礦水濃度標準或礦水濃度標準,具有極高的醫療價值。根據推算,館陶組地熱水水溫53.2～56.9℃,東營組地熱水水溫66.4～71.3℃。

(3)埋藏深度適中,便于開發利用。該區館陶組底板埋深1 350～1 450m,東營組底板埋深1 900～2 150 m,地熱水開發利用深度適中,便于開采。

(4)有廣泛的開發領域。利津縣地熱水溫度較高,水質獨特,開發應用領域廣泛,可適宜農副產品烘干、家禽孵化、供暖、洗浴、理療、溫室種植、水產養殖、游泳娛樂、水上觀景等。

[1] 蔡義漢.地熱直接利用[M].天津:天津大學出版社,2004.

[2] 朱家玲.地熱能開發與應用技術[M].北京:化學工業出版社, 2006:8-10.

[3] 孔慶友,張天禎,于學峰,等.山東礦床[M].濟南:山東科學技術出版社,2006:47-50.

[4] GB11615-89.國家技術監督局.地熱資源地質勘察規范[S].

Analysis on Geothermal Resourcesand Its Development Prospects in Districts in L ijin County

CHEN M ingfu,ZHANG Zhiqiang
(Lijin Bureau of Land and Resources,Shandong Lijin 257400,China)

Geothermal resources in districts in Lijin county aremainly hosted in Mesozoic and Cenozoic Neogene and Paleogene sedimentary rocks.Its geothermal reservoir is layered pore-fractured type,and geothermal resource type is heat conduction.Thermal reservoirs in Neogene Guantao formation and Paleogene Dongying formation are major geothermal reservoirs.In this paper,on the basis of discussing geological conditions of geothermal resources in Lijin county,the economic,social and environmental benefitsand exp loitation p rospectsof geo thermal resources are analyzed,p roblem soccurred in tail water discharge and recharge during the period of geothermal exp loration are discussed,and suggestions for development and management of geothermal resources are put forward aswell.

Geo thermal resources;development p rospects;tail w ater discharge and recharge;districts in Lijin county

book=20,ebook=205

P314

A

2010-04-20;

2010-05-18;編輯:陶衛衛

陳明符(1966—),男,山東東營人,房地產經濟師,主要從事國土資源管理工作;E-mail:ljgtzyj5683232@126.com。