中國南海北部地區地熱資源發展研究

羅璐 吳陳冰潔

DOI：10.20145/j.32.1894.20240207

基金項目：中國石化科技部項目（P21105）。

作者簡介：羅璐 （1989— ），女，高級工程師，博士；研究方向：地熱地質與新能源開發。luolu.xxsy@sinopec.com

摘要：中國石化在南海沿海地區擁有多家煉化企業，企業和地方清潔用能需求顯著。與此同時，南海地區新能源資源豐富，具有巨大的開發潛力。地熱資源作為其中一種重要的新能源，其在南海地區的條件和應用前景備受關注。文章指出，南海地區新能源發展戰略應充分利用地熱資源等清潔能源，推動煉化企業清潔用能轉型，助力實現碳達峰、碳中和目標，并為中國石化在新能源領域的發展提供有力支撐。

關鍵詞：新能源；南海；地熱資源；海洋能源

中圖分類號： P641.4? 文獻標志碼：? A

0? 引言

在推動南海地區油氣開發碳中和的進程中，對資源稟賦優越、應用前景良好的新能源進行開發研究，并探索與傳統油氣耦合開發，這成為中國石化重要的戰略發展方向。中國石化結合地區資源與產業優勢，在新能源研究開發上可望形成近、中、遠期的發展戰略。近期（2025年），中國石化將依托儋州海上風電場的建設和北部灣的自營區塊，推動海上風電“海電海用”項目的試點工作；中期（2030年），可面向自營和合作區塊進行新能源一體化的整體規劃建設；遠期（2035年），目標是打造一個集海上油氣、電力、氫氣為一體的供應基地，同時建設海洋牧場和海上清潔能源島的示范項目，從而推動中國石化海洋能源產業的高質量發展。

1? 南海地區清潔用能需求

在全國新能源高速發展的大背景下，南海地區清潔能源電力發展迅速。以海南島為例，“十三五”末實現電力裝機913×104 kW，其中清潔能源裝機約561.5×104 kW，占比61.4%。“十四五”期間，海南島擬新增可再生能源發電裝機約520×104 kW，其中光伏發電260×104 kW，海上風電120×104 kW，生物質發電20×104 kW，抽水蓄能120×104 kW，并積極發展儲能設施。至2025年，清潔能源消費比重達50%左右，清潔能源發電裝機比重將達82%。海南島正在建設綠色能源島，構建以清潔電力和天然氣為主體、可再生能源為補充的清潔能源體系，成為南海北部地區新能源發展的樣本，并有望在全國率先實現“雙碳”目標。

就中國石化而言，南海地區煉化企業的清潔用能需求大。海南煉化目前原油加工能力920萬t/年、芳烴產能160萬t/年，100萬t/年乙烯項目正在建設中，用電負荷較大。海南煉化改擴建一期工程建成后，預計將新增用電量20×108 kWh，總電規模達30億度。“十四五”“十五五”期間分別規劃建設150萬t/年乙烯項目，工程建成后，預計將再新增用電量60×108 kWh。除海南島外，中國石化在南海沿海地區還擁有4家煉化企業。廣東省是重點布局區域，分布有茂名石化、中科煉化、廣州石油，并規劃將茂湛一體化基地打造為中國石化4大世界級煉化基地之一。廣西北海煉化則是中國石化在西南地區唯一的煉化企業。4家煉化企業目前總原油加工能力4915萬t/年，占中國石化年原油加工量的20.6%。估算總用電量約60億度/年，電耗量約占煉化企業總能耗中占比高達20%。

南海沿海地區分布有眾多煉化企業，在碳達峰、碳中和的背景下，石油煉化行業作為國民經濟的重要支柱型產業，實現其綠色發展意義重大，節能減排和清潔生產要求煉化企業亟需完成清潔用能轉型。

2? 南海地區新能源發展優勢

南海地區新能源資源豐富，開發潛力巨大，應用前景良好。鑒于南海地區油氣資源豐富，同時風能、太陽能、地熱等新能源資源潛力充沛，中國石化由此提出南海新能源耦合利用的方向，并據此制定南海新能源開發利用的遠景規劃。

在南海的北部和中部，大部分海域都蘊藏著豐富的風能資源，這些資源質量上乘，極具開發價值。特別是在近岸5～50 m的水深范圍內，70 m高度處的年平均風速超過了8.0 m/s。據評估，南海的海上風電可開發資源量高達5×108 kW，可利用的風速出現頻率常年保持在75%以上，為風力發電提供了穩定的動力來源。

南海地區還擁有得天獨厚的光照條件。這一地區光照時間長、空氣清潔度高、陽光穿透力強，全年日照時間達2000～3000 h，屬于Ⅰ-Ⅱ類優質光資源區，幾乎全年都可利用。

在中國石化礦權區與擬合作區塊海域，如潿洲島西側和鶯歌海西側海域，風能資源與太陽能資源都極為豐富。風電和分布式光伏可以統籌開發。另外，海上油氣資源的開發利用與海上風電新能源的開發利用業務之間存在著高度的契合度，二者在供應鏈、技術要求以及海洋作業經驗等方面都有許多共通之處，協同發展是未來的一大趨勢。目前，海南的海上風電“十四五”規劃場址與中國石化北部灣的潿西、徐聞和鶯歌海合作區塊之間的距離大約在60～150 km，這為二者的協同發展提供了有利的地理條件。中國石化已經獲得了CZ4-1海上風電場的投資開發權，預計裝機規模將達到60×104 kW。發展海上風電可以為油氣開發平臺提供綠色電源的“海電海用”模式，特別是在北部灣盆地等油氣區塊，這是海上風電與油氣開發耦合的重點方向。

3? 南海地區地熱資源條件

地熱資源作為重要的新能源類型，在南海地區有著豐富的資源條件以及可觀的應用前景，可望成為新能源開發的重要補充。

南海位于歐亞板塊、印度－澳大利亞板塊及太平洋板塊三者交匯處，經歷了復雜的地質作用和演化過程，這些構造作用共同造就了區域的地熱特征。南海海域內分布了眾多各種類型的新生代沉積盆地，石油地質條件優越，尤其南海北部陸架深水區是中國近海的主要油氣產區之一。前人自20世紀70年代起開始對南海地區展開地熱調查，據不完全統計，南海海域目前已積累了超過1000個熱流數據。南海地熱特征研究也主要集中在北部大陸邊緣，獲取了大量大地熱流、地溫梯度、巖石熱導率、生熱率等熱力學參數，用以研究南海的起源、演化歷史，研究其深部地球熱力學機制、熱演化史等，從而進一步探討南海地區生烴條件、預測油氣資源分布和評價有利區帶。

南海是一個新生代的“熱盆”，其區域地熱特征直接或間接地受控于其所處的構造環境，熱流分布特征總體上可以反映其區域構造背景。前人對南海的熱流分布特征進行了不同程度的研究分析［1-5］。南海海域熱流值主要分布于50～100 mW/m2，平均值78.3±22.7 mW/m2，遠高于全國大陸平均熱流值60 mW/m2［6-7］。目前熱流站位主要分布在南北兩側大陸架的石油勘探區。

南海北部陸緣區莫霍面等深線呈NE向展布，由陸架區處約30 km向海盆逐漸抬升至小于12 km，熱流值也隨之由NNW向SSE海盆方向增高。由陸緣向海盆呈上升趨勢，其南緣熱流最高，西緣和北緣次之，東緣最低。南海北部大陸邊緣盆地地溫梯度37.1±6.3 ℃/100 m，高于東海和黃海。北部灣盆地熱流值變化范圍為46～80 mW/m2，平均為61 mW/m2。珠江口盆地流值變化范圍為54～85 mW/m2，平均為68 mW/m2，整體向南增大，其北部拗陷帶、中央隆起帶、南部拗陷帶的平均熱流值分別為65 mW/m2、70 mW/m2、72 mW/m2，北部拗陷帶往東熱流值有降低趨勢。瓊東南盆地北側陸架區及陸坡上部熱流值一般低于65 mW/m2，中南部深水區熱流一般介于65～85 mW/m2，往西沙海槽方向沿寶島凹陷南部、長昌凹陷、西沙海槽北部陸坡存在一個北東向高熱流帶，熱流值大于85 mW/m2。南海西部陸緣在斷裂帶附近整體具有高熱特征，鶯歌海盆地是典型的高溫高壓盆地，現今地溫梯度主要在3～5 ℃/100 m，大地熱流值60～95 mW/m2，平均78 mW/m2。

4? 南海重點區塊地熱資源評價

4.1? 海南島地熱資源評價

海南島莫霍面深度為26～29.5 km，大地熱流值為65～75 mW/m2，高于地球表面平均59～63 mW/m2的熱流值，表現出由北往南逐漸升高的分布規律。海南島的陸地地熱資源可劃分為隆起山地型和沉積盆地型兩大類。海南沉積盆地型地熱資源主要分布于瓊北承壓水盆地東北部的海口地區以及海南島西南、南部的樂東縣鶯歌海—九所盆地、三亞盆地。依據熱水的成因與賦存條件不同，熱儲可劃分為孔隙型層狀熱儲和上部孔隙下部裂隙復合型帶狀熱儲2種類型。

瓊北孔隙型層狀熱儲層地熱資源主要分布于瓊北新生代斷陷盆地的北部，盆地內沉積有巨厚的（最大厚度大于3000 m）新近系—古近系濱海或海陸交互相沉積層。瓊北盆地地熱增溫率一般為2.48～4.04 ℃/100 m，平均3.4 ℃/100 m。在瓊北的火山巖臺地中，尚未發現溫泉出露。沉積盆地孔隙型層狀熱儲層地熱資源主要分布于瓊北盆地東北部的海口市區，鉆孔深度一般450～1000 m，孔口水溫為39.5～50 ℃。地熱儲層以砂巖等碎屑巖為主，包括新近系中新統角尾組、下洋組、古近系漸新統潿洲組等。

通過收集油氣勘探資料，在福山凹陷區，井深1732 m，井底溫度83 ℃；井深3200 m，井底溫度147 ℃。據此推斷，海口地區孔隙型層狀熱儲層地熱田底部賦存有溫度更高、熱量更豐富的地熱源，當鉆孔揭露到一定深度時，即可獲得溫度更高的熱水。

上部孔隙下部裂隙復合型帶狀熱儲層地熱資源主要分布于三亞市的海坡、樂東縣的九所—鶯歌海新近系盆地中，含水層為新近系望樓港組和佛羅組中砂、粗砂、細砂、砂礫石及含礫黏土，埋深在90～200 m左右，盆地基底為中生代花崗巖。鉆孔揭露深度一般150～300 m，孔口水溫為35～48 ℃。

隆起山地型地熱資源主要分布于瓊中南，共計36處，泉口（井口）水溫34～97 ℃。除保亭縣七仙嶺溫泉（隆起山地型）孔口水溫最高達97 ℃，屬中溫地熱資源外，其余地熱資源溫度均低于90 ℃，屬于低溫地熱資源。熱儲類型主要為構造裂隙型，在地表大多以泉的形式出現，主要分布于五指山褶皺帶和三亞臺緣拗陷帶。溫泉分布主要受東西向的王五—文教斷裂帶、昌江—瓊海斷裂帶、尖峰—吊羅斷裂帶、九所—陵水斷裂帶控制。

根據《地熱資源地質勘查規范》（GB/T 11615-2010）和《全國地熱資源調查評價與區劃技術要求》，計算海南省地熱資源量如下。

海南省地熱資源總量為1.12×1017 kJ，折合標準煤3.81×109 t，地熱資源可開采量總計為2.52×1014 kJ/a，折合標準煤8.59×106 t/a。

隆起山地型：地熱資源量為6.18×1015 kJ，折合標準煤2.11×108 t，地熱資源可開采量為6.18×1012 kJ/a，折合標準煤2.11×105 t/a。

沉積盆地型：海口地區孔隙型層狀熱儲地熱資源量為9.32×1016 kJ，折合標準煤3.18×109 t，地熱資源可開采量為2.33×1014 kJ/a，折合標準煤7.95×106 t/a；西南部上部孔隙下部裂隙復合型帶狀熱儲地熱資源總量為1.22×1016 kJ，折合標準煤4.17×108 t，地熱資源可開采量為1.25×1013 kJ/a，折合標準煤4.26×105 t/a。

隆起山地型、海口地區孔隙型層狀熱儲層和西南部上部孔隙型層狀熱儲層地熱流體可開采量分別約占全省可開采總量的17.16％、80.24％和2.60％。

4.2? 海域重點區塊地熱資源評價

南海北部大陸邊緣盆地地溫梯度主要分布在3.0～5.0 ℃/100 m，珠江口盆地南部隆起帶可達9 ℃/100 m，中部海盆更高。在北部灣盆地內潿西區塊、徐聞區塊地溫梯度在3～3.5 ℃/100 m，鶯歌海和瓊東南地溫梯度在3.3～3.7 ℃/100 m，瓊東南自營區塊地溫梯度在3.5～6 ℃/100 m。

中石化潿西探區位于北部灣盆地西北部，涉及萬山隆起、北部坳陷（潿西南凹陷、潿西南低凸起、海中凹陷）和企西隆起。北部灣盆地大地熱流29.34～88.40 W/m2，均值66.87 W/m2；地溫梯度1.8～4.6 ℃/100 m，均值3.28 ℃/100 m；探區內自營鉆井12口井，鉆揭地層主要是古近系陸相和新近系海相碎屑巖沉積。收集到北部灣盆地部分鉆井溫度數據顯示，中石化探區內鉆井實測地溫深度范圍1637.5～3731 m，溫度65.9～132 ℃。單井折算地溫梯度3.14～4.01 ℃/100 m，均值3.40 ℃/100 m，大地熱流59.35～80.85 W/m2，均值68.19 W/m2；所有鉆井擬合地溫梯度3.15 ℃/100 m。地熱資源豐富，具備較好的可利用價值，可利用油氣生產的伴生水具有再利用的價值，如可為海上平臺供熱水使用。具體數據如表1所示。

4.3? 干熱巖資源研究

海南干熱巖資源十分豐富，屬于中國東南高溫地系統，整體熱背景值很高，溫泉發育是滇—藏地熱帶的延伸。近年來地球物理探測揭示海南島附近下方地幔存在低速結構，從淺部向下穿越660 km的不連續面處（上下地幔的分界面）并一直延伸到1900 km，被稱為“海南地幔柱”，其影響范圍主要通過地表出露的新生代堿性巖為依據，包括南海、雷州半島以及中南半島等地區，影響范圍達4×106 km2以上。因此該區域是目前進行干熱巖地熱資源勘探開采的極有利區域。

2018年3月，在海口老城開發區福山油田區域鉆探了花東1R井，垂深4376 m鉆獲了185 ℃優質干熱巖地熱，如表2所示［8］；2024年4月，中國石化在海口市部署的福砷熱1井順利完鉆，井深5200 m，在5123 m深度鉆獲溫度達188.71 ℃的地熱儲層，為今后在瓊北規模化開發和利用干熱巖地熱奠定了基礎。

5? 建議與展望

地熱資源是地球重要的本土能源和清潔能源，分布廣泛、總量可觀、資源穩定，在“雙碳”目標背景下，實現陸地、海洋等多場景下的地熱資源開發，實現其與油氣開發利用的融合發展，是實現新能源耦合發展的重要技術路徑。就南海地區地熱資源而言，建議對于淺層地熱資源、中深層地熱資源、干熱巖等主要類型采取不同的研究開發路徑。

（1）在淺層地熱資源利用方面，海南島上的地熱資源廣泛分布于200 m以淺的巖土體、地層土壤、地下水或地表水中，通過地源熱泵系統改善其能量品位并加以利用是其主要的能量利用形式。地源熱泵由水地源熱泵機組、地熱能交換系統、建筑物內系統組成的供熱中央空調系統。根據地熱能交換系統形式的不同，地源熱泵系統分為地埋管地源熱泵系統、地下水地源熱泵系統和地表水地源熱泵系統。未來可針對南海地區淺層地熱能特性開展土壤源換熱系統材料研究、優化系統運行模式，提高能源利用經濟性。

（2）對于中深層地熱資源，陸上可依托海南島36處隆起山地型地熱田和集中分布在瓊北地區的沉積盆地型地熱資源，進行溫泉旅游開發。但南海地區陸上沉積盆地型層狀熱儲分布較為局限，主要發育隆起山地型帶狀熱儲，熱儲分布受斷裂控制明顯，中深層地熱資源日開采量無法得到保證，且地熱井鉆鑿深度較大，中深層地熱資源在利用上風險和成本均較高，因此，未來應持續加大重點海域地熱資源勘探力度和深度，并促進與油氣資源的耦合開發。

（3）在干熱巖開發方面，可以海南瓊北第四系火山活動區為重點地區，對海口馬鞍嶺火山群等近現代火山開展地質和地球物理勘查，儲備近現代火山型干熱巖資源勘探開發靶區，擇機開展干熱巖試驗性開發，建設干熱巖發電示范工程。

新能源的技術發展與產業化推動，有賴于政府、油氣企業和各類新能源產業參與方的共同協作，通過政府支持、企業參與、技術攻關、整合聯動，共同推動海洋新能源高質量發展。首先，應做好規劃引領，明確發展目標和技術路線，合理布局項目試點。其次，要加大地熱資源等新能源資源評價力度，摸清資源底數和可利用資源量。最后，參與各方應統籌資源，建立產業合作機制，打造聯合攻關平臺，開展關鍵技術攻關，以技術創新和產學研用共同推動新能源與油氣資源融合發展。

中國石化通過地熱資源等探索研究和資源儲備，未來推動多種海上新能源開發技術的不斷升級，持續提高海洋綠電供應能力，促進海洋經濟市場的健康發展。在可見的未來，中國石化將逐步打造海上油氣、綠電、綠氫一體化綜合供應基地，形成海上新能源與油氣開發的耦合利用基地，并發展與海洋牧場、海水淡化、儲能等領域耦合的新型產業模式，構建更加多元化的應用場景，實現節約集約用海，提升海洋能源利用能力，保證海洋能源的可持續開發。

6? 結語

本文基于中國南海地區地熱資源條件，對中國石化在陸域、海域等重點地區的地熱資源進行評價，認為在該區域進行地熱資源開發具有可行性和實際應用前景。建議對重點區域持續加大資源勘查力度，不斷增強資源儲備，對重點資源靶區進行研究性開發，并探索實踐地熱資源等新能源與傳統油氣資源的耦合開發，應是南海地區新能源發展的重要方向，也是實現碳中和的重要路徑。

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（編輯? 沈強）

Research on the development of geothermal resources in the

northern South China Sea：taking SINOPEC as an example

Luo? Lu1，2，? Wu? Chenbingjie1，2

（1.Sinopec Star Petroleum Co.，Ltd.， Beijing 100083， China; 2.Sinopec Key Laboratory

of Geothermal Resources Exploitation and Utilization， Beijing 100083， China）

Abstract：? Sinopec has multiple refining and chemical enterprises in the areas of the South China Sea， with significant clean energy demand from both enterprises and local communities. Meanwhile， the South China Sea is rich in new energy resources， possessing tremendous development potential. As one of the important new energy sources， geothermal resources have attracted much attention for their conditions and application prospects in the South China Sea. The paper points out that new energy development strategy in the South China Sea should make full use of clean energy resources such as geothermal resources to promote the clean energy transformation of refining and chemical enterprises， help achieve the carbon peak and carbon neutrality goals， and provide strong support for the development of SINOPEC in the new energy field.

Keywords： new energy; South China Sea; geothermal resources; marine energy