關(guān)中地區(qū)地熱分布控制因素與地熱開發(fā)前景

張 勝 劉曉華 李文超

（河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第四地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院 河南鄭州 450000）

引言

我們國家能源消耗主要還是化石燃料，伴隨著需求量與開采量的進一步增長，環(huán)境受到破壞。而地熱能源是符合可持續(xù)發(fā)展的清潔能源，可以有效減少污染，并緩解當前的能源危機。但是受到技術(shù)條件的限制，其具體開發(fā)只能集中在淺層地熱能當中。伴隨著技術(shù)的進一步發(fā)展，各項采集模式被利用開發(fā)出來，以此給這項資源的有效利用提供了發(fā)展基礎。由于該項資源分布較為復雜，盲目開采將會直接影響到地下水資源。所以這就需要重點分析地熱分布主控因素，以此給未來地熱開發(fā)提供依據(jù)。

1 控制因素

關(guān)中地區(qū)在古近系之前受到過侵蝕，在這之后地層開始慢慢沉積。主要發(fā)育了紅河組、白鹿塬組、高陵組等沉積地層，其中高陵組到三門組是關(guān)中地區(qū)最主要的儲熱層。依照最近幾年該區(qū)域內(nèi)地熱井與溫泉的分布特點能夠發(fā)現(xiàn)一些特點，如，大地的熱流值通常較高，且熱能的分布通常位于裂縫周邊，其中表現(xiàn)較為突出的就是渭河盆地南部，這一地區(qū)的分布相較其他區(qū)域密集的多。在凸凹相接的地帶水溫往往是最高的，如山腳下等地。

綜合來說，巖石圈的厚度越低，其地幔物質(zhì)在上涌的時候最容易形成斷裂，這樣就在地熱異常形成過程中起到一定的輔助作用。在關(guān)中地區(qū)其地熱異常分布的最主要因素就是斷裂。其中砂巖的厚度越高，其儲水能力就會越強，所以對于一些淺層熱水型地熱系而言，其地熱出現(xiàn)異常的情況會比較明顯。

2 開發(fā)前景

當前關(guān)中地區(qū)對于地熱的開發(fā)活動主要集中在淺層，包含有大棚、溫泉、供暖、洗浴以及魚類的養(yǎng)殖等等，隨著水量的進一步增長，使得陜西成為全國最著名的地熱城。但是從長遠發(fā)展來看該地區(qū)的地熱開發(fā)還處在初期階段，所以距離利用地熱進行發(fā)電還需要很長一段時間。

2.1 開發(fā)技術(shù)

關(guān)中地區(qū)地熱類型主要包含有以下幾種類型：山前構(gòu)造裂隙型、碳酸鹽型、碎屑巖型以及盆地當中的孔隙型等等。在實際的開發(fā)工作中需要依照不同的地熱儲層進行不同的具體措施制定，主要根據(jù)不同類型的特點進行制定。例如，根據(jù)山前構(gòu)造型的特點，其流體的更新較為快速，因此能夠進行地下水的開發(fā)；對于盆地當中的孔隙型因為其流體更新速度比較慢，所以這種儲層在開發(fā)的時候必須要實施回灌這項措施。在干熱巖開發(fā)的區(qū)域當中，則需要使用增強型的系統(tǒng)，具體操作為將地層壓裂后注入水，再提取熱。

當前開發(fā)技術(shù)最成熟的就是通過直接提水取熱法以及回灌取熱這兩種措施。一般淺層會采用提水取熱的方法，中層可以使用回灌以及無干擾型地熱取熱。

其中地源熱泵就是將低溫位的熱能傳送到高溫位的機械之中，以此完成熱量交換。它最大的優(yōu)勢就在于能夠利用地下常溫的土壤及地下水的溫度特性，完成與建筑內(nèi)部的熱量交換，其中不需要任何的人工熱源，就能夠直接取代傳統(tǒng)的取暖方式及空調(diào)系統(tǒng)。并且運行成本低，節(jié)能效應高。但該技術(shù)當下存在的主要問題就是土壤熱不均衡，整體系統(tǒng)效率過低，長時間還會影響周圍的生態(tài)環(huán)境。

而回灌技術(shù)及時就是將溫度較低的水灌入到熱儲當中，它可以有效避免地熱廢水直接排放引起環(huán)境污染，并促進地熱資源可持續(xù)利用。但是其技術(shù)存在比較多困難，回灌井位置錯誤或者是過量回灌都有可能會冷卻熱儲，使最終開采出來的溫度降低；要是回灌工藝存在問題那么還會導致回灌井的能力下降，最終完全喪失回灌能力。當前回灌法在咸陽地區(qū)的應用率非常高，有一些井的回灌率高達100%，這一操作方法符合綠色開發(fā)的理念。

地熱開發(fā)的主要目的在于不僅可以得到人民生產(chǎn)生活所需的資源，還能保持當?shù)氐沫h(huán)境不被破壞。因此要將綠色能源的開發(fā)作為主要的發(fā)展目標。地熱水中含有大量的礦物質(zhì)，所以直接將其取出來并直接排放將會污染搭配生態(tài)環(huán)境，并且在抽取地熱水的過程中還會導致地層水位降低，地面發(fā)生下沉。因此在開發(fā)的過程中就必須要采取回灌措施。

在開發(fā)的過程中應該要遵循兩個基本原則，即限制性開采與保持性開采。其中在西安及咸陽等地區(qū)由于熱井過多，所以如果不能及時補充地下水，將會直接導致地面下沉；在渭南地區(qū)及寶雞地區(qū)由于開采能力過低，熱井數(shù)量適中，所以可以維持當前的現(xiàn)狀進行開采。除此之外，還需要進行鼓勵性開采，尤其是在戶縣、渭南等部分地區(qū)其熱井開采數(shù)量過低。

2.2 前景

地熱是一種綠色的可再生能源，在關(guān)中地區(qū)含有非常豐富的地熱資源，其地熱水的類型也非常多樣，其中在渭北地區(qū)碳酸巖型水溫大致在22 度到53 度之間，秦嶺山前構(gòu)造裂隙型水溫在32 度到105 度，盆地中孔隙型水溫在50 度到100 度之間，但是當前的開采程度還主要集中的中心城市，二線及三線城市還需要進一步開采。

結(jié)語

應用地熱資源之后每年都能夠有效減少二氧化碳、粉塵等的排放量，可以真正稱得上是綠色環(huán)保類資源。在未來對于地熱資源的開采技術(shù)將趨于成熟，能源的開采還會增加民眾就業(yè)率等，可見這一資源將為經(jīng)濟、民生等方面帶來巨大的改變，有著較好的發(fā)展前景。