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地热资源

地热资源调查

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  多年实践表明,地热资源的综合开发利用,其社会、经济和环境效益均很显著,在发展国民经济中已显示出越来越重要的作用。我国政府有关机构、地矿与石油、煤炭等部门十分重视地热资源的勘查研究和开发利用,每年调拨大量资金,除发展高温地热资源的发电利用外,同时也发展中低温地热资源的直接利用,即以西部的藏南与滇西、华北及东南沿海一带形成的“三大片”地区,作为全国地热勘查研究和开发利用的重点地区,并与典型地热田试验性开发利用示范点相结合,取得了重大成果,推动了全国地热资源开发利用的发展。

  关于地热的来源,有多种假说。一般认为,地热主要来源于地球内部放射性元素蜕变放热能,其次是地球自转产生的旋转能以及重力分异、化学反应,岩矿结晶释放的热能等。在地球形成过程中,这些热能的总量超过地球散逸的热能,形成巨大的热储量,使地壳局部熔化形成岩浆作用变质作用。

  现已基本测算出,地核的温度达6000°C,地壳底层的温度达900-1000°C,地表常温层(距地面约15米)以下约15公里范围内,地温随深度增加而增高。地热平均增温率约为3°C/100米。不同地区地热增温率有差异,接均增温率的称正常温区,高于平均增温率的地区称地热异常区。地热异常区是研究、开发地热资源的主要对象。地壳板块边沿,深大断裂及火山分布带等,是明显的地热异常区。

  普查勘探地热资源,一般采用地表地热调查、钻探和各种物探方法。红外线遥感技术勘查中取得显著效果。

  地热资源的成生与地球岩石圈板块发生、发展、演化及其相伴的地壳热状态、热历史有着密切的内在联系?特别是与更新世以来构造应力场、热动力场有着直接的联系。从全球地质构造观点来看,大于150℃的高温地热资源带主要出现在地壳表层各大板块的边缘,如板块的碰撞带,板块开裂部位和现代裂谷带。小于150℃的中、低温地热资源则分布于板块内部的活动断裂带、断陷谷和坳陷盆地地区。 地热资源赋存在一定的地质构造部位?有明显的矿产资源属性,因而对地热资源要实行开发和保护并重的科学原则。

  从全球构造看,中国中西部的大部分地区处在欧亚板块内部地壳隆起区和地壳沉降区,分别形成板内隆起断裂型及板内沉降盆地型中低温地热资源。滇西、川西及藏南地处欧亚板块和印度洋板块的碰撞边界,对形成板缘岩浆活动型高温地热资源极为有利。在上述大地构造环境下,形成了中西部具有不同温度、矿化度和特殊化学成分的地热资源。既有高温蒸汽资源及中低温地下热水,又有淡热水、高矿化热卤水及热矿水,为地热资源的综合开发利用提供了资源保证。

  由于中西部处在不同的大地构造环境下,分布在板缘高温地热带和板内中低温地热带的温泉,因区域构造、热背景、热源性质以及水文地质条件等不同,地表地热显示类型、温泉的温度、矿化度和水化学特征等,都有着显著的差异。

  盆地型地热资源。全国面积在10万平方公里以上的中、新生代沉积盆地有9个,其中,有5个分布在我国的中西部地区,即鄂尔多斯盆地、四川盆地、柴达木盆地准噶尔盆地塔里木盆地等。我国中西部还分布有如汾渭、银川、昆明、西宁等面积较小的新生代沉积盆地。由于中西部大部分地区处在欧亚板块内部,构造活动性较弱,并具有低热背景,因此,在盆地深部,多形成沉积盆地型中低温地热资源。

  随着我国向西部转移的战略目标的实施,中西部地区的地热工作已逐步得到加强,并已取得显著进展。在地热发电、采暖、温室、养殖、康复医疗、提取化工原料、旅游以及瓶装矿泉水等方面已获得广泛利用。

  对于地热能的利用,包括将低温地热资源用于浴池和空间供热以及用于温室、热力泵和某些热处理过程的供热,同时还可以利用干燥的过热蒸汽和高温水进行发电,利用中等温度水通过发电设备发电等,这些地热能的开发应用技术已经逐步成熟,而且对从干燥的岩石中和从地热增压资源及岩浆资源中提取地热能的有效方法进行研究可以进一步提高地热能的应用潜力,但是地热能的勘探和提取技术还有待改进。

  发达国家在对地热能的利用方面已经获得了较好的经济收益。利用地热进行供暖,既缓减能源压力,同时将很大程度地减少由燃油和煤炭供暖所造成的空气污染。在全球国家中,德国始终积极发展本国的可再生能源。目前德国是全球利用风能最多的国家,风力和太阳能发电已经迅速地发展,但基于环保因素的考虑,德国又在积极开发地热资源,并大力兴建地热发电厂,从地层深处汲取摄氏98度的热水进行发电。研究表明,利用地热发电的总潜力相当于德国年需电量的600倍,另外还有相当于需求量1.5倍的供暖潜能。而法国也在根据热干岩石的原理建造发电站,并生产出巨大的电能以满足经济发展与生活的需求。

  我国拥有150℃以上的高温温泉区近百处,集中分布在藏南、滇西和川西地区,成为我国开发利用高温地热能资源最有远景的地区。著名的羊八井地热田是我国兴建的第一座地热电站,自1977年9月建成试验发电以来,装机容量已达25.15兆瓦,占拉萨电网总装机容量的41.5%,在冬季枯水季节,地热发电量占拉萨电网的60.0%,成为其主力电网之一。

  我国地热采暖有很大的增长,尤其在北方,如北京、天津、大港、任丘、大庆、西安、咸阳、开封等地,取得了良好效果,既节约了常规能源,又减少了环境污染。

  我国中西部地区地热水中含有许多贵重的稀有元素放射性元素、稀有气体和化合物,如:溴、碘、硼、钾、氦、重水和钾盐等,是国防工业、原子能工业、化工工业及农业不可缺少的原料。仅在化工工业和轻纺工业等方面获得较好的利用。

  由于地热水具有较高的温度、特殊的化学成分、气体成分、少量生物活性离子以及放射性物质等,并在一些地热区形成矿泥,对人体具有明显的医疗、保健作用,用于医疗、保健早为人们所关注。我国中西部的许多地区既拥有医疗矿水资源,又拥有温泉旅游观光资源,不少已成为著名的矿泉旅游疗养胜地,如陕西省临憧的华清池、河南省的汝州、内蒙古自治区的阿尔山等地,均在温泉区建有疗养院。

  我国中西部地区的许多热矿水中,含有锂、锶、溴、碘、锌、硒等微量元素和碳酸气等,已分别达到我国饮用天然矿泉水国家标准,有的不只单项达标,而是多项达标,对人体具有良好的医疗保健作用。矿泉饮料业已取得一定进展,效益显著。

  第一,加强前期地质论证工作,提高钻井成功率。各地地质队伍采用先进技术方法进行综合勘查,综合解释,切实开展前期地质论证工作,在进行充分论证的基础上,确定探采结合的地热井井位。实践表明,在石油部门打过油气探井的地方打地热井,成功率较高。而在一些地方,由于地质构造复杂,勘查技术手段有限,致使钻探工作失利,大量资金流失。就地热勘探工作的发展势头看,各地地热井越打越深,不仅在地热异常区打井,在非异常区也打井,风险很大。因此,为提高钻井成功率,最大限度地减少钻探风险,做好前期地质论证工作取得必要的地质依据,是十分重要的。

  第二,发展地热资源的直接利用和梯级利用。如前所述,我国中西部的大部分地区地热资源丰富,类型齐全,分布广泛,且多为中低温。高温地热资源仅分布在藏南、滇西和川西地区。因此,在我国中西部地热资源的开发利用方面,以发展中低温地热资源的非发电利用,即直接利用为宜,如在纺织、印染、造纸、热供水、饮用等方面开展综合利用。在我国中西部的一些地热区,地热采暖后尾水的温度多在30~40℃之间,尚未充分利用就被大量排出,说明资源浪费的现象是较为普遍的。建议按不同温度开展地热资源的梯级利用,即根据“因地制宜,物尽其用”的原则,发挥资源优势,减少浪费,提高地热利用率。

  第三,发展高温地热资源的非电利用。对一些高温温泉、沸泉以及间歇喷泉来说,发电利用并不是地热开发利用的唯一方向。比如间歇喷泉,它是在特定的地质构造背景下形成的,在世界范围内仅发现数处,如美国黄石公园的老实泉冰岛大喷泉以及我国藏南的搭各加、谷露、查布和川西的热坑(茶洛)等,均属十分罕见的奇特景观。发展上述地热景观的非电利用,对于保护这类自然“瑰宝”更具有深远意义。

  第四,合理开采,有效保护,实现地热资源的可持续开发。地热资源是可再生的能源资源,同时又是有限的资源,其补给的过程是极其缓慢的。在我国中西部的一些地热田,如羊八井、西安、昆明、郑州等地,由于过量开采而引起水位持续下降,有的地方已导致资源枯竭,严重影响到地热田的寿命。为保持地热井水量和水压的稳定及防止地热尾水对环境的影响,一方面要加强管理、采取限量打井、限制开采量等措施,合理开采、有效保护,另一方面,需结合地热田具体条件,反复进行回灌试验取得可靠参数,以确保地热资源的可持续开发。

  我国中西部地区地热资源类型齐全,分布广泛,但经国家正规勘查评价的地热区仅为其中一部分,可望今后在地热资源勘查开发与利用方面获得地方政府和个体开发商更大的支持和更多的机遇,使这一宝贵资源在国家发展经济中发挥更大作用。

  地热资源世界上最古老的能源之一。据测算,地球内部的总热能量,约为全球煤炭储量的1.7亿倍。每年从地球内部经地表散失的热量,相当于1000亿桶石油燃烧产生的热量。

  地球本身象一个大锅炉,深部蕴藏着巨大的热能。在地质因素的控制下,这些热能会以热蒸汽、热水干热岩等形式向地壳的某一范围聚集,如果达到可开发利用的条件,便成了具有开发意义的地热资源。

  地热资源按温度可分为高温、中温和低温三类。温度大于150℃的地热以蒸汽形式存在,叫高温地热;90℃—150℃的地热以水和蒸汽的混合物等形式存在,叫中温地热;温度大于25℃、小于90℃的地热以温水(25℃—40℃)、温热水(40℃—60℃)、热水(60℃—90℃)等形式存在,叫低温地热。高温地热一般存在于地质活动性强的全球板块的边界,即火山、地震、岩浆侵入多发地区,著名的冰岛地热田、新西兰地热田、日本地热田以及我国的西藏羊八井地热田、云南腾冲地热田、台湾大屯地热田都属于高温地热田。中低温地热田广泛分布在板块的内部,我国华北、京津地区的地热田多属于中低温地热田。

  最近两年,在中国的东北高纬度寒冷的大庆地区和西北干旱的宁夏银川地区开展了地热勘探和开发利用工作,巨大的盆地型地热资源已被证实。在中国的西南边陲地区云南腾冲近代火山地区也开展了以动力开发为主的高温地热勘探工作,为拟建单机10MW以上电站提供资源参数,在首都北京市区钻取到88℃地热流体,为减轻城市环境污染作出贡献。 目前,地热产业化已初具规模,国家正在制订2001—2010年新能源和可再生能源产业规划,“十五”清洁能源科技发展计划。地热开发规模和科学技术将以崭新面貌迎接21世纪。

  我国是地热资源相对丰富的国家,地热资源总量约占全球的7.9%,可采储量相当于4626.5亿t标准煤。我国的高温地热资源(热储温度≥150℃)主要分布在藏南、滇西、川西以及台湾省,环太平洋地热带通过我国的台湾省,高温温泉达90处以上;地中海喜马拉雅地热带通过西藏南部和云南、四川西部。西藏高温热田主要集中在,其中藏南西部、东部及中部约有108个高温热田,构成中国高温热田最富集的地带;云南是全国发现温泉最多的省,高温热田主要分布在怒江以西的腾冲瑞丽地区,约2O处;川西分布着8个高温地热区,为藏滇高温地热带的一部分。我国主要以中低温地热资源为主,中低温地热资源分布广泛,几乎遍布全国各地,主要分布于松辽平原、黄淮海平原、江汉平原、山东半岛和东南沿海地区,其主要热储层为厚度数百米至数千米第三系砂岩、砂砾岩,温度在40~80℃左右,已发现全国共有地热温泉3000多个,其中高于25℃的约2200个。从温泉出露的情况来看,我国主要有四个水热活动密集带:藏南-川西-滇西水热活动密集带;台湾水热活动密集带;东南沿海地区水热活动密集带;胶东、辽东半岛水热活动密集带。从地质构造上看,我国地热资源主要分布于构造活动带和大型沉积盆地中,主要类型为沉积盆地型和隆起山地型。

  我国地热资源的利用历史悠久,但真正大规模勘查和开发利用始于20世纪70年初期,尤其是20世纪90年代以来,在市场经济需求的推动下,地热资源的开发利用得到更加蓬勃的发展。随着社会经济发展、科学技术进步和人们对地热资源认识的提高,出现了地热资源开发利用的热潮,平均每年以12%的速度增长,截至2005年底,全国每年直接利用的地热提供资源量已达44570万m3,居世界第一位,至2010年预计年开采地热水总量可达到900×106m3,开采利用的热量折合标准煤约495×104t/d。我国地热资源开发利用在供暖、供热水、医疗保健、洗浴、娱乐、温室、种植、养殖及工业应用等方面均达到一定规模,其中供热采暖占18.0%,医疗洗浴与娱乐健身占65.2%,种植与养殖占9.1%,其他占7.7%,初步形成了有我国特色的地热产业。但目前我国地热开发利用仍处于初级阶段,地热在能源结构中占的比例还不足0.5%。

  通过地质调查,全国已发现地热异常3200多处,其中进行地热勘查的并已对地热资源进行评价的地热田有50多处。全国已打成地热井2000多眼。 发现高温地热系统255处,经过评估总发电潜力5800MW·30a,主要分布在西藏南部和云南、四川的西部。在西藏羊八井地热田ZK4002孔,孔深2006m,已探获329.8℃的高温地热流体。 发现中低温地热系统2900多处,据调查,总计天然放热量约为1.04×1014kJ/a,相当于每年360万吨标准煤当量。主要分布在东南沿海诸省区和内陆盆地区,如松辽盆地、华北盆地、江汉盆地、渭河盆地以及众多山间盆地区。这些地区1000—3000m深的地热井,可获80—100℃的地热水。

  ①高温(〉150℃)对流型地热资源,这类资源主要分布在西藏、腾冲现代火山区及台湾,前二者属地中海地热带中的东延部分,而台湾位居环太平洋地热带中。

  ②中温(90-150℃)、低温(〈90℃)对流型地热资源,主要分布在沿海一带如广东、福建、海南等省区;

  最近5年,地热能的直接利用发展很快,尤其是地热供热、温泉疗养、游乐等发展迅速,规模不断扩大,如在北京小汤山和河北省雄县等地均建立了温泉旅游疗养基地,在南方的湖南汝城县热水镇建立了以种植、养殖和培育良种的综合示范基地。 高温地热发电进展缓慢,主要原因是:在西藏、云南的高温地热分布区,其水能资源也非常丰富,当地热衷于建造10—20MW的迳流式小水电站,而对建造地热电站,实施多能互补的认识不够。但是,无论如何当地小水电站都是季节性的,每年只在丰水期发电3000—4000小时,而枯水季节则不能满发或停发。为改变枯季缺电现状,地热专家提出地热发电与小水电联合调度、优势互补方针,得到了共识,今后地热发电仍会稳步增长

  从资源量和开发量来说,美国都是全球最大的地热大国。由于普遍重视收益性,开发周期较短的风力及太阳能比较引人注目。但是作为可再生能源,地热拥有相当长的历史。并且,地热可作为基础电源实现稳定供给,这一方面重新得到认识,因此地热开发活跃起来。

  关于美国地热发电的情况,我们可以看看美国地热能协会(GEA:Geothermal Energy Association)2012年4月公布的报告。从2010年1月到2012年3月开发了5处地热发电,共计9万千瓦。这样一来,美国地热发电总量达到了319万千瓦(资料1)。这相当于2010年耗电量的3%。目前共有9个州进行着地热发电,按照量的降序,依次为加利福尼亚、内华达、夏威夷、阿拉斯加、犹他、怀俄明、爱达荷、俄勒冈、密西西比,其中加利福尼亚占82%,内华达占15%。

  随着地热资源利用领域的拓宽和社会需求的增加会给人们的生活带来越来越多的好处

  地热资源的开发利用可能产生的环境问题是多方面的,主要有水污染、热污染、空气污染、土壤污染地面沉降等。地热开发利用过程中,必然向大气和水体排放大量的热量,造成周围的空气或水体温度上升,影响了周围环境和生物的存活生长,破坏了水体的生态平衡;地热资源的开发利用过程中,热流体中所含的各种有害气体和悬浮物将排入大气中,造成空气污染;含盐量较高的地热水排入农田将侵蚀土地、破坏植被,会造成严重的土壤板结和盐碱化,同时地热水中,不同程度的含有氧、铀及钍等放射性元素,对人体健康有不同程度的危害;长期地热流体开采而不回灌,将导致地面的沉降和水平位移。所以,地热开发利用过程中引起的环境问题是不容忽视的,对于这些问题我们只要正确认识,给予必要的重视,且积极、认真的研究,采取各种有效的技术措施,严格监测和防治,是可以解决和控制的。

  世界地热大会在印尼巴厘岛举行,其主题是:地热——改变世界之能源!大会吸引了来自85个国家和地区的2500名代表参加,盛况空前。这从一个侧面反映出各国对地热开发工作的重视。

  作为矿产资源的一部分,地热资源是高清洁度的可再生能源。以国内北方的地热井使用为例,一口地热井用于冬季供暖与综合开发,平均每年可节约用煤3000吨,减排二氧化碳6000立方米,减排二氧化硫37吨,减少灰渣量943吨。因此,这几年,国内外正掀起新一轮的地热资源利用高潮

  专家告诉记者,目前利用地热能主要分为高温地热和中低温地热。尤其是中低温地热用途十分广泛,可用于供暖制冷、医疗保健、养殖、农业温室种植以及工业生产等多个方面。宁波市也有成功利用地热资源的例子。2005年下半年,宁波海曙区一家公司先后投入400多万元介入地热能源中央空调领域,取得了巨大的商机。

  “地热资源,是一个有待开发的宝藏。”一位业内人士表示,加强对地热资源的勘查、开发、利用,对宁波市发展低碳经济、节能减排、加快生态建设,有着十分重要的意义。

  上世纪60年代以来,地质、石油、海洋、农业、市政等部门在宁波市相继开展了区域地质调查、水文地质勘察、地下水温测量、地热异常调查、地质环境监测等一系列工作。通过地质环境条件分析,宁波市深层地热和浅层低温能均有开发利用潜力。

  从浅层来说,宁波平原、大碶平原、姚慈平原第四纪地层广泛分布,厚度50米至120米,岩性为冲海积、冲湖积、粉质粘土砂砾石等,孔隙度含水率适中,地下水渗流速度中等,大地平均温度在19℃至21℃。这意味着平原区浅层地热能具有较好的地质环境条件。

  从浙江省来看,宁波市地热资源开发最早。1959年,省内第一口36℃的温泉在宁海发现,随即通过勘探,于1960年建立水温达47℃的热水井。但令人遗憾的是,目前宁波市唯一在开发利用的地热资源也就是宁海温泉一家。2010年监测资料显示,全年地下水开采量为19.76万立方米,地下水常年水温保持在48℃左右。

  摸清宁波市地热资源家底,是开发利用地热资源的基础,也是当务之急。专家建议以城市总体规划为依据,科学确定重点调查区和一般调查区,广泛收集以往水文地质、工程地质及地热地质工作成果,开展工程现状调查和钻探、地温测试、抽灌试验等实物工作,建立地热资源开发利用数据库。同时,选择区域位置比较好的范围作为勘查“靶区”,探求地热资源储量,为编制地热资源开发规划提供科学依据。

  结合地热资源条件,以“温”定向,量“热”开发,建立地热开发示范基地,积极引导和推进地热能开发利用的产业化。以中心城区为重点,结合杭州湾新区、东部新城、东钱湖旅游度假区等重点开发区域,开展不同类型、不同利用方式和规模的典型项目建设示范工程,带动全市地热资源的开发利用。

  刘时彬. 地热资源及其开发利用和保护[M]. 化学工业出版社, 2005.

  周厚芳, 刘闯, 石昆法. 地热资源探测方法研究进展[J]. 地球物理学进展, 2003, 18(4):656-661.

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本站文章于2019-10-05 07:20,互联网采集,如有侵权请发邮件联系我们,我们在第一时间删除。 转载请注明:地热资源 地热资源调查