齊齊哈爾市地熱資源開發(fā)利用現狀調查分析

欒曉燕

(齊齊哈爾市水資源中心，黑龍江 齊齊哈爾 161005)

0 前 言

松嫩盆地蘊藏著豐富的地熱資源，不但處在中央凹陷帶內的大慶市區(qū)和處在北部傾沒區(qū)的林甸縣蘊藏著豐富的地熱資源，處在西部斷階區(qū)的齊齊哈爾市區(qū)也蘊藏著較豐富的地熱資源。由于地幔的先期隆起與后期沉降，形成了較高的地溫梯度值，具有較好的地熱背景條件。齊齊哈爾市最早進行地熱鉆探是2007年，在齊齊哈爾市鐵鋒區(qū)哈拉烏蘇施工了齊熱1井，鉆井深度為1456m，水溫為47℃，該井自流量50m3/d，靜止水頭高度43m。繼齊熱1井的成功在市區(qū)內先后施工了18眼地熱井，但這些井多數是個人及企業(yè)投資施工，沒有形成完整的技術資料，沒有總體規(guī)劃，呈無序開采狀態(tài)。

1 地理條件研究

1.1 地理位置與交通條件

齊齊哈爾市位于黑龍江省西部、嫩江中游。是黑龍江省西部地區(qū)政治、經濟、文化中心和交通樞紐。區(qū)內交通便利，鐵路四通八達，濱洲、齊平、齊北線在這里交匯延伸，年貨運量2000多萬噸。公路縱橫交錯，綏芬河—滿洲里(G301)、北京—加格達奇(G111、復線兩條國道和碾子山—北安省道形成公路主干網。民航已開通齊齊哈爾至北京、廣州、上海、沈陽、黑河等航線，正運作開通國際航線。各種現代化通訊手段方便迅捷，金融、海關、商檢、保險機構和服務場所完備，可直接為客商提供良好的服務。

1.2 地形地貌

齊齊哈爾市市區(qū)位于松嫩低平原西部，嫩江縱貫全區(qū)。地勢由北西向南東緩緩降低，均為平原區(qū)，地形平坦開闊，溝谷切割微弱。根據地貌成因類型、成因形態(tài)和形態(tài)單元，將地貌劃分為流水地貌、湖成地貌、風成地貌三種地貌類型，四類成因形態(tài)，五個形態(tài)單元。

1.3 氣象、水文

齊齊哈爾市屬中溫帶半干旱大陸性季風氣候，春季干旱、風大；夏季短暫、濕熱、多雨；秋季涼爽、早霜；冬季漫長、嚴寒、少雪。據多年氣象資料，多年平均氣溫3.6℃，年平均氣溫由東北向西南遞增，齊齊哈爾市多年平均降水量454.2mm，降水量具有由北向南、由東向西逐漸遞減的規(guī)律，全市降水量年內分配極不均勻，主要集中在夏季汛期6—9月份，占全年降水量70%-80%，其中7、8月份降水量占年降水量的50%以上，且常以暴雨形式出現。全市多年平均蒸發(fā)量839.2mm，具有由東北向西南遞增的規(guī)律。4-6月蒸發(fā)最為強烈，11-1月份蒸發(fā)量最小。全年日照時數為2840h，多年平均無霜期為136d 。全年凍結期150-160d，季節(jié)性凍土深2-2.5m。春季多西南風，平均風速3.5m/s，最大風速28 m /s。

齊齊哈爾市市區(qū)主要有嫩江、烏裕爾河。嫩江由東北向西南斜穿齊齊哈爾市，干流長146km，河床寬400-900m，水深0.5-4m。據富拉爾基水文站資料，多年平均徑流量180.08×108m3，多年平均徑流深145.33mm。烏裕爾河是一條內陸盲尾河。發(fā)源于小興安嶺西麓，流經北安市、克東縣、依安縣、富裕縣等。據依安水文站資料多年平均流量18.41m3/s，多年平均徑流量5.8×108m3，多年平均徑流深78.85mm。市區(qū)內烏裕爾河道蛇曲窄淺，坡降極緩，河水潛流、漫散在九道溝子—扎龍一帶，形成大片沼澤濕地。

2 地熱地質條件

2.1 地層

松嫩盆地自中侏羅世開始形成零散分布的斷陷，侏羅紀中晚期以火山巖、火山碎屑巖建造為主；晚期以含煤碎屑巖為主。早白堊世登婁庫組為粗碎屑類復理石建造。晚白堊世以砂巖、泥巖、頁巖構成復理石建造為主。從泉頭組上段、青山口組、姚家組到嫩江組坳陷鋪蓋式沉積中，分別形成過相當厚的泥巖。白堊系中厚層泥巖是穩(wěn)定的區(qū)域蓋層形成大面積封閉環(huán)境，是促成盆地高地溫場的重要因素。中、新生代松嫩盆地蓋層底部堆積了侏羅系及白堊系下統(tǒng)登婁庫組、泉頭組、上統(tǒng)青山口組、姚家組、嫩江組、四方臺組、明水組及古近系依安組、新近系大安組，其蓋層為第四系。

2.2 地質構造

齊齊哈爾市位于松嫩盆地西北部，Ⅰ級大地構造單元為興安嶺—內蒙地槽褶皺區(qū)，亞Ⅰ級構造為小興安嶺—松嫩地塊，Ⅱ級構造為松嫩中斷(坳)陷帶，Ⅲ級構造為西部斷階區(qū)。

松嫩盆地內發(fā)育有四組隱伏大斷裂及深大斷裂數十條,將盆地基底切割成大小不等的網狀塊體。以北東向和近南北向最發(fā)育，它們控制了盆地主要構造架。為地下地熱流、水流提供了運移通道。

2.3 莫霍面埋深

莫霍面的埋深對地下溫度場的分布有著較為重要的影響，松嫩盆地中心區(qū)域上地幔隆起形成地幔枕，具有較高的地熱背景。一般來說，莫霍面埋藏越淺，地溫梯度相對越大，地溫相對越高。從區(qū)域背景資料可知，松遼盆地的地殼厚度是我國已知陸內盆地中最薄的盆地之一，莫霍面埋深為29-33km，上地幔隆起的軸部在大慶、大安、乾安一帶，地殼最薄處為29km，上地幔的隆起給盆地中部造成了較高的地熱背景,從盆地中部向盆地邊緣逐漸降低,工作區(qū)莫霍面埋深在32-33km之間。

2.4 侵入巖

松嫩中斷(坳)陷帶是一個以古生界和前古生界為基底的大型中、新生代內陸斷(坳)陷盆地。基底巖性主要由板巖、千枚巖、片巖、片麻巖等變質巖和古生代華力西期、燕山期花崗巖組成?；◢弾r產熱量居各類巖石之首，每年花崗巖產生的放射性熱能十分可觀，對盆地地溫場具有深遠影響。

2.5 熱儲埋藏條件及其特征

齊齊哈爾市位于松嫩平原西北部，為松嫩盆地型地熱田的一部分，具有豐富的地熱資源，熱儲埋深大，地熱流體具承壓性，靜止水位高出地表40m左右，屬中低溫地熱田Ⅱ—1型層狀熱儲。地熱資源按溫度劃分為低溫地熱資源溫水-溫熱水級別[1]。

3 地熱資源勘查及開發(fā)利用現狀

3.1 地域條件

齊齊哈爾市轄七區(qū)九縣，目前，齊齊哈爾市共施工地熱井18眼，主要集中分布在北三區(qū)，共14眼(其中，龍沙區(qū)2眼，鐵鋒區(qū)7眼，建華區(qū)3眼)，昂昂溪區(qū)2眼。外縣有4眼，(克東縣1眼，富?？h2眼，依安縣1眼)。

3.2 地質條件

齊齊哈爾市區(qū)嫩江以東地區(qū)地熱地質條件較好，在市區(qū)范圍內過行了地熱地質調查,重點勘查區(qū)面積95.87km2。施工了一眼深度為1145.20m的地熱探采結合井一眼,該井自流,靜止水頭高出地表44m，自流量48m3/h,井口溫度36℃。計算勘查區(qū)95.87km2范圍內熱儲中地熱流體儲存量為3.57×109m3,儲熱量5.34×1017J,地熱流體D級可開采量3360m3/d。地熱流體年開采累計可利用的熱能量9.46×107MJ；可采熱能為5.00MW。按熱效率為60%計算，地熱流體開采一年所獲得的熱量9.46×107MJ,相當于節(jié)煤量3.23×103t/a,減少二氧化碳排放量7.70×103t/a,二氧化硫54.87 t/a,氮氧化物19.37 t/a, 懸浮質粉塵25.82t/a。節(jié)省治理費用二氧化碳排放量77×104元,二氧化硫6.04×104元,氮氧化物6.19×104元, 懸浮質粉塵2.58×103元。

齊齊哈爾市嫩江以西地區(qū)(包括甘南縣、梅里斯區(qū)、富拉爾基區(qū)、碾子山區(qū)、龍江縣、泰來縣西部區(qū))由于靠近松嫩盆地西部邊界，地熱水層埋藏深度逐漸變淺，至梅里斯一帶埋藏深度在800m左右，地熱水溫度估計在20-30℃，再向西至龍江縣、甘南縣、泰來縣以西一帶熱水層消失，在這一區(qū)域打出地熱資源的可能性非常小，北部訥河市、克山縣、克東縣由于靠近松嫩盆地北部邊界，地熱地質條件相對也不好?？傮w來說，齊齊哈爾市地熱資源的賦存與分布嚴格受大地構造單元控制，嫩江以東地區(qū)由西向東，由西北向東南，由盆地邊緣向盆地中心熱儲埋藏深度逐漸增加，地溫梯度增大，地熱流體溫度增高。

3.3 地溫和水化學條件

齊齊哈爾市地熱資源按溫度劃分為低溫地熱資源溫水—溫熱水級別，可用于理療、洗浴、采曖、溫室、養(yǎng)殖等方面。地熱流體pH值7.4-9.1,陰離子以HCO3-為主,含量633.14-1517.08mg/L,其次是Cl-,含量818.40-1053.17 mg/L。陽離子以Na+離子為主,含量942.40-1107 mg/L。礦化度2450.82-2704.90mg/L，總硬度12.40-85.56mg/L,水化學類型為HCO3·Cl—Na、Cl·HCO3—Na及Cl —Na型。地熱流體中含有多種礦物質進人體十分有利,如碘、氟達到了命名礦水濃度，偏硼酸、偏硅酸達到了醫(yī)療價值濃度及礦水濃度標準。通過C14年齡測定，地熱水形成時間約2-3萬年之前。

3.4 開發(fā)利用情況

目前，齊市地熱資源也得到了很好的開發(fā)和利用，建成了多家以地熱溫泉洗浴為主題的旅游渡假場所，生意十分興隆。如：位于中國最美濕地--扎龍自然保護區(qū)的鶴之湯溫泉是斥資35億在黑龍江省重點開發(fā)的扎龍溫泉小鎮(zhèn)的第一個運營項目，經中國礦業(yè)地熱委員會權威專家的評審，鶴之湯為重碳酸氯化鈉型硼碘醫(yī)療溫泉，是國內罕見的綠色能源，富含碘、硼、硅、鋅等二十余種對人體有益的微量元素；黑龍江運建集團利用運建熱1井除給本小區(qū)兩幢高層居民提供24小時熱水外，與其子公司黑龍江運建蘇打水股份有限公司和北京沁巖川科技有限公司共同開發(fā)蘇打水，擁有國內先進瓶裝蘇打水生產線，注冊資本2000萬元。公司于2010年12月正式獲得了國家質量技術監(jiān)督局頒發(fā)的全國工業(yè)生產許可證。 主要生產“沁巖川”、“利烏巴”兩個品牌的天然蘇打水。此外，位于齊齊哈爾市嫩江之畔的“秀水家園”小區(qū)，富裕縣繁榮農場小區(qū)除利用地熱井供小區(qū)24小時熱水外，還利用熱泵技術對小區(qū)住宅樓取曖，節(jié)省了大量燃煤，對空氣凈化做出了貢獻[2]。

4 存在的問題

1)基礎性勘查程度較低，地熱地質條件沒有查清，熱儲層物性參數取得較少；沒有進行地熱井回灌試驗方面的工作,對今后開發(fā)利用中地熱水的回灌缺乏相關依據;

2)開采井布局不合理，開采量沒有限制，對今后整體開發(fā)利用及地熱資源的可持續(xù)利用都會產生較大影響。如開采井間距過小會導致一些井水位降深過大，增加開采成本，甚至導至有些地熱井抽不上水而報廢，造成較大經濟損失；開采量過大會導致資源過早枯竭，水溫降低等；

3)缺乏地熱井動態(tài)監(jiān)測工作,地熱水的開采是否會產生地面沉降及污染當地生態(tài)環(huán)境等次生地質災害的發(fā)生等沒有進行相關監(jiān)測;

4)缺乏地方政府部門的管理，地熱井施工與開采處于無序狀態(tài)。

5 建 議

5.1 加強基礎性地熱資源勘查

目前，齊齊哈爾市雖然施工了18眼地熱井，但真正經過有資質地質勘查單位勘查與施工的地熱井僅有兩眼，對熱儲的物理參數取得極少，對市區(qū)內地熱資源評價依據不充分，準確性不高。應加強基礎性地熱地質勘查力度，取全取準熱儲層物理參數，全面評價市區(qū)內地熱資源儲量，為地熱資源合理開發(fā)利用提供依據。

5.2 按需要分層開采及勘查深部高品地熱資源

現有地熱井都是混合開采，取水層位一般從700-1400m，熱儲溫度差別很大，根據需水需熱的要求不同進行分層開采，避免水資源的浪費。此外，現有地熱井勘查深度一般都在1500m左右，終孔于侏羅系。據石油探井測井資料，深部侏羅系砂巖、粉砂巖及火山巖裂隙亦含水，且地溫較高，有可能存在高溫地熱資源。

5.3 加強地熱流體回灌技術的研究，發(fā)展地熱采曖

齊齊哈爾市地熱資源開發(fā)利用的瓶頸問題是地熱流體的回灌問題(由于地熱流體壓力大，靜止水頭高出地表44m)，大量的地熱水開采出來后無法回灌，僅利用其熱量后直接排放，造成資源浪費。目前，地熱資源僅應用于洗浴及娛樂項目，利用價值沒有充分發(fā)揮，如解決了回灌問題可應用于冬季采曖，可節(jié)省大量燃煤，有助于凈化空氣質量。

5.4 加強地熱資源開發(fā)管理，建立地熱流體動態(tài)監(jiān)測制度

需制定地熱資源開發(fā)利用規(guī)劃，嚴格地熱鉆井審批制度，做到合理開發(fā)利用地熱資源，實現地熱資源有償有序開采；加強開采期間的監(jiān)督管理工作，建立建全地熱流體動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，掌握地熱流體動態(tài)變化規(guī)律，指導合理開采。