河口地區地熱資源研究以及地熱利用可行性分析

黎鍇 王建飛 劉魁元 徐超 劉辰

摘要：地熱能作為一種綠色低碳、可循環利用的可再生能源，具有清潔環保、供熱穩定可靠等優勢。在系統分析了山東省東營市河口地區所在的地下構造特征、地質結構、沉積體系展布以及地熱井生產資料的基礎上提出：河口地區地下發育了溫度在70-130℃的多套熱儲層，地熱資源落實程度高，開發利用的技術可行、經濟價值高。其中館陶組熱儲層埋深適中，孔隙度大，滲透率高，熱水儲量大，單井產量高，便于采水取熱、低溫水經濟回灌，經濟潛力大。

關鍵詞：河口地區;熱儲層;可再生能源;地熱

前言

面對與日俱增的資源和環境壓力，全球能源革命正在發生結構性變革，能源產業正在朝清潔低碳、安全高效的方向轉型，新能源產業發展和能耗結構調整勢在必行。地熱能是一種綠色低碳、可循環利用的可再生能源，具有分布廣、儲量大、清潔環保、不受季節、氣候、晝夜變化等干擾穩定供熱、安全可靠等特點，是一種現實可行且具有競爭力的清潔能源。加快開發利用地熱能不僅對調整能源結構、節能減排、改善環境具有重要意義，而且對培育新興產業、促進新型城鎮化建設、增加就業均具有顯著的拉動效應，是促進生態文明建設的重要舉措。

河口區地處黃河入海口，隸屬于山東省東營市，轄區面積2365.13平方千米，地熱資源廣泛分布，地熱熱源來自于正常的地殼深部及上地幔傳導熱流，主要儲熱層為新生界上第三系的館陶組含礫砂巖、粗砂巖，分布在河口區河口街道、太平鄉、義和鎮、孤島鎮和五號樁地區。通過鉆井-采水取暖-尾水同層回灌的方式循環利用地熱，主要用于油田熱水洗井以及居民采暖、鹽化工等。

1、主要熱儲層的地質特征

館陶組沉積早期，物源充足，發育了南、北兩大河流相沉積體系以及一系列規模不等的沖積扇。縱向上分上、下兩段，其中館下段（河口地區最主要的熱儲層）為辮狀河沉積，以厚層灰白色砂礫巖沉積為主，夾少量薄層淺灰色泥質粉砂巖及灰色、暗紅色泥巖，砂礫巖單層厚度可達40m-50m，測井曲線形態為箱形-齒狀箱形組合;總體上表現為下粗上細，砂礫巖厚度減薄，泥巖含量逐漸增高。館上段下部為灰白色礫狀砂巖、含礫砂巖、灰色粗砂巖、細砂巖、粉砂巖夾泥巖，砂量含量高，可達80%以上，為辮狀河沉積;中部巖性為灰色細砂巖與泥巖不等厚互層，曲流河沉積，砂巖單層厚度多為3-12m，砂巖平均含量30%，由下而上砂巖含量逐漸減少，為典型的“泥包砂”沉積，上部為漫灘沉積，主要為棕紅色、灰綠色泥巖夾粉細砂巖，砂巖含量小于10%。

館陶組熱儲層埋藏淺，成巖作用較弱，以機械壓實作用為主，屬淺成巖帶。儲層內碎屑顆粒以點、線接觸為主，孔隙接觸式泥質膠結，碳酸鹽含量低，基本上保持了原生孔隙。孔隙類型以正常粒間孔為主，含有極少量的溶蝕孔洞及晶間微孔、裂縫及層間縫。巖石成分成熟度和結構成熟度均較低，顆粒支撐，孔隙式和接觸式泥質膠結為主

2、熱儲層的水文地質特征

館陶組下段頂面埋深一般為1800-2000m，構造平緩，斷層不發育，熱儲層單層厚度大，孔隙度一般為30～35%，滲透率為1000-1600×10-3μm2，具有良好的儲水空間和較好的滲流能力。單井涌水量60-90m3/h，水溫60-80℃。水化學類型為NaHCO3型，礦化度9000-11000mg/L，水中含有豐富的對人體健康有益的微量元素成分，正常壓力系統。

3、地熱資源潛力分析

根據熱儲層的地熱流體和地熱流體熱量允許開采量，以及現狀地熱流體開采量和熱量開采量，計算出河口地區地熱可開采熱量為966000*1010J/a，盈余熱量為873000*1010J/a（據山東省地礦局）。可供暖負荷面積268.27*104m2/a，產值6706.83萬元/a，地熱水開發利用的地熱資源的熱能相當的節煤量為55*104t/a，CO2減排量131*104t/a（見下表）。

4 地熱能開發利用技術與可行性

4.1資源落實

河口地區不僅地熱資源十分豐富，更重要的是地下石油、天然氣也非常富集，油氣資源量高達幾十億噸，目前的年生產油氣當量近千萬噸。經過近60年的持續勘探開發，三維地震資料全區已經進行了多輪次覆蓋，已經完鉆的探井、開發井近二萬口，這些井孔都鉆遇了館陶組地層，地質人員對館陶組也進行過精細的分析和評價，因此河口地區熱儲層的構造體系、沉積特征、沉積特點以及空間展布、熱資源的產狀都非常清楚。

4.2 技術成熟，國內均有成功開發經驗

目前淺層和水熱型地熱能供暖技術已基本成熟，淺層地熱能的應用范圍已擴展至全國，其中80%集中在華北和東北南部，主要包括河北、天津、北京等地區。河北省雄縣專門成立了地熱管理辦公室，對轄區內地熱能的綜合利用進行了統一管理，統一規劃，統一開發，實施了統一的地熱勘探、開發、運行維護、暖費貼費收取等優惠政策;創造了地熱供暖 的“雄縣模式”，目前雄縣地熱供暖能力達到450萬平方米，覆蓋率超過95%。由此產生的地熱綜合利用經驗完全可以在河口地區推廣應用。

4.3?河口地區的地熱利用也在同步進行中，且有著獨特優勢

河口地區地熱能利用的獨特優勢在于：

4.3.1 地質資料豐富，地熱資源落實，有關這方面的資料已在4.1中闡述，在此不再敘述

4.3.2可以對部分廢棄油、水井進行改造，將其轉化為地熱井或或回灌井

廢棄井的來源有兩類，一是沒有鉆到油氣層的地質報廢井、工程報廢井;另一類是油水井生產一段時間以后沒有利用價值的廢棄井。由于油層大多分布在儲熱層的下面，因此已經報廢的油水井只要符合地熱井條件均可轉化為地熱井或或回灌井。河口地區現有的上千口報廢井資產已經核銷，其中的部分油水井經過優選后完全可以為地熱利用做出貢獻。利用改造廢棄油井開發地熱已有成功實例：河北省辛集市的一口報廢油井（晉14，井深2900m），經改造后每年帶動50000m2的采暖面積，并常年向五個桑拿浴池、一個游泳館、和兩個賓館提供熱水。

4.3.3于周邊企業（如油田）合作，開拓地熱利用新市場

河口地區地下油氣資源豐富，年產超百萬噸原油的采油廠就有4個，油田企業每天的生活熱用量（冬季供暖、洗浴等）、工業熱用量（熱水洗井，原油加熱脫水等）數量驚人。勝利通海油田服務股份有限公司通過利用地源熱泵對埕東地區采油污水余熱升溫，很好的替代了傳統的燃氣加熱爐，減少了CO2排放，實現了節能減排，拓展了地熱利用空間，實現了油田發展、企業盈利的合作“雙贏”。

總之，河口地區地下發育了多套熱儲層，地熱資源豐富，綜合利用技術成熟，具有較大的開發利用價值。

作者簡介：黎鍇，1989年8月出生，男，漢族，重慶市潼南縣人，本科學歷，工程師，一直從事新能源研究及應用工作。