山東省地熱資源開發利用現狀調查與問題分析

孟祥玲，王慶兵，楊培杰

(1.中國建筑材料工業地質勘查中心山東總隊，山東 濟南 250012；2.山東省國土空間生態修復中心,山東 濟南 250012)

0 引言

20世紀90年代，山東省地熱開發利用主要集中在魯東、沂沭斷裂帶以及魯西南的局部段，重點開發利用天然露頭的地熱流體，地熱井數量較少。隨著社會經濟發展，能源日趨緊張，環境問題日益嚴重，地熱資源不斷受到人們的重視，人工地熱井數量及開采量不斷增加，引發如地熱水水位持續下降等問題。本文通過采用逐井調查方法，對山東省范圍內所有地熱井數量、開發利用方式、地熱流體開采量、地熱井與油氣資源礦業權重疊等進行了調查，對地熱資源利用過程存在問題進行研究分析，為今后山東省地熱資源保護和持續開發利用提供參考。

1 地熱資源分區

山東省可分為魯西北地熱區、魯西隆起地熱區、沂沭斷裂帶地熱區和魯東地熱區四個地熱資源區[1-2]，其中，魯西隆起地熱區進一步劃分為魯中隆起地熱亞區和魯西南潛隆起地熱亞區(圖1)。魯東地熱區、沂沭斷裂帶地熱區、魯中隆起地熱亞區地熱屬于隆起山地對流型地熱資源，魯西北地熱區和魯西南潛隆起地熱亞區屬于沉積盆地傳導型地熱資源[注]山東省魯北地質工程勘察院，山東省地熱資源調查評價報告，2009年。[注]山東省地質礦產勘查開發局第二水文地質工程地質大隊，山東省地熱開發的環境地質問題調查評價報告，2010年。。

2 全省地熱井分布現狀

截至2020年底，山東省共有地熱井1862眼，其中開采井823眼，回灌井471眼，監測井15眼，未利用井553眼(表1、表2)。

1—魯西北地熱區；2—沂沭斷裂帶地熱區；3—魯中隆起地熱亞區；4—魯西南潛隆起地熱亞區；5—魯東地熱區圖1 山東省地熱資源分區圖

表1 2020年地熱井統計表 單位：眼

地市地熱井總數開采井合計供暖康樂養殖其他灌井監測井未利用井占比/%濟南市1374937390466367.4青島市173030000140.9淄博市35141040012181.9棗莊市1101000000.1東營市2671339393105807614.3煙臺市57220220000353.1濰坊市172110010140.9濟寧市5101000040.3泰安市10502300050.5威海市31160140201141.7日照市6000000060.3臨沂市424004000382.3德州市712280277300279115238.2聊城市22912911215112607412.3濱州市1125446431270316.0菏澤市184110733610335369.9合計1862823649118521647115553100.0

(1)按地市劃分

截至2020年底，山東省16個地市均有地熱井分布，德州、東營、聊城、菏澤和濟南等地市較多，濟寧、日照和棗莊分布最少(圖2)。

德州地熱井分布最多，為712眼，約占全部地熱井38.2%;其次為東營和聊城，地熱井數為267和229眼，約占全部地熱井14.3%和12.3%；菏澤、濟南、濱州等地區地熱井分別為184、137和112眼，約占全部地熱井9.9%、7.4%和6.0%。

表2 2020年各市未利用地熱井統計表

煙臺、臨沂、淄博等地市地熱井分別為57、42和35眼，約占全部地熱井3.1%、2.3%和1.9%。日照、濟寧和棗莊等地市地熱井分別為6、5和1眼，約占全部地熱井0.3%、0.3%和0.1%。

全省共有未利用地熱井553眼，其中，以德州未利用地熱井分布最多，為152眼，約占全部未利用地熱井27.5%，其次為東營和聊城，未利用地熱井數為76和74眼，約占全部未利用地熱井13.7%和13.4%；臨沂、菏澤、濟南、濱州等地區未利用地熱井分別為38、36、36和31眼，約占全部未利用地熱井6.9%、6.5%、6.5%和5.6%。煙臺、淄博和青島等地市地熱井分別為35、18和14眼，約占全部地熱井6.3%、3.3%和2.5%。威海、日照、泰安、濟寧和棗莊等地市地熱井分別為14、6、5和0眼，約占全部地熱井2.5%、1.1%、0.9%和0%。

圖2 地熱井分布直方圖(按地市分)

(2)按用途劃分

山東省地熱井用途主要包括供暖、康樂(洗浴和療養)、養殖、回灌、監測等方式[3-6]。

全省共有開采地熱井823眼，約占全部地熱井的43.98%；未利用井，地熱井數量為553眼，約占全部地熱井的29.70%；回灌井471眼，約占全部地熱井的25.3%；監測井15眼，約占全部地熱井的0.81%(圖3)。

在開采地熱井中，以供暖開發利用為主，供暖開采地熱井649眼，約占總開采地熱井數的77.7%；康樂開采地熱井共計118眼，約占總開采地熱井數的14.1%；養殖開采地熱井52眼，約占總開采地熱井數6.2%，其他用途地熱井16眼，約占總開采地熱井數的1.9%(圖4)。

未利用地熱井共計533眼，以關停開采井為主，關停開采井數為360眼，約占總未利用地熱井數的67.9%；成井后未利用地熱井148眼，約占總未利用地熱井數的27.9%；關停回灌井22眼，占總未利用地熱井數比例最小，約為4.2%(圖5)。

(3)按地熱田劃分

全省共有地熱井1862眼，主要分布在魯西北坳陷地熱區，其次為魯西隆起地熱區和魯東隆起地熱區，沂沭斷裂帶地熱區分布最少(表3)。

圖3 地熱井利用現狀直方圖

圖4 開采地熱井利用方向餅圖

圖5 未利用地熱井餅圖

魯西北坳陷地熱區地熱井共計1489眼，約占全部地熱井的80%，其中開采井686眼，回灌井456眼，監測井3眼，未利用井364眼。魯西隆起地熱區地熱井共計235眼，約占全部地熱井的12.6%，其中開采井93眼，回灌井35眼，監測井11眼，未利用井96眼；魯東隆起地熱區地熱井共計110眼，約占全部地熱井的5.9%，其中開采井41眼，監測井1眼，未利用井68眼；沂沭斷裂帶地熱區地熱井共計28眼，約占全部地熱井的1.5%，其中開采井3眼，未利用井25眼。

3 地熱資源開發利用現狀

全省地熱流體資源利用模式主要分為四類，即洗浴與療養模式、洗浴與療養兼養殖與種植模式、養殖與種植模式、供暖兼洗浴模式。利用模式的分布具有明顯地域性；魯東地區(包括沂沐斷裂帶)地熱流體利用以洗浴、療養為主；魯西北地區地熱流體利用則以供暖為主，養殖、種植及其他大多作為附帶產業[7-9]。

2020年，全省地熱流體開采總量約1.405×108m3/a，主要用于供暖、洗浴、療養，其次是養殖及種植等。其中供暖用地熱開采量約1.216×108m3/a，供暖面積約為4060×104m2；康樂用地熱開采量約0.166×108m3/a，養殖及其他用地熱開采量約0.068×108m3/a。

魯東隆起地熱區開采量為255.05×104m3/a，主要用于康樂、養殖及其他;沂沭斷裂帶地熱區開采量為29.2×104m3/a，主要用于康樂及其他；魯西隆起地熱區地熱開采量約1799.39×104m3/a,主要用于供暖、洗浴、療養，其次是養殖及種植等;魯西北坳陷地熱區開采總量約12419×104m3/a，主要用于供暖、洗浴、療養，其次是養殖及種植等(表4)。

表3 2020年全省地熱井按地熱田統計表

表4 2020年全省地熱流體開采量統計表

德州市、聊城市、東營市和菏澤市年地熱開采量分別為50.05×108m3/a、24.597×108m3/a、22.76×108m3/a和20.12×108m3/a，主要以供暖為主，康樂及養殖為輔；濟南市、濱州市、淄博市及煙臺市地熱開采量分別為11.75×108m3/a、8.44×108m3/a、3.92×108m3/a和1.23×108m3/a，主要以供暖、康樂為主，養殖為輔；棗莊市、濰坊市、濟寧市、泰安市、威海、日照及臨沂等地市年開采量相對較少，主要用于康樂、養殖及其他(表5)。

表5 2020年各市地熱井開采量統計表

4 地熱井與油氣資源礦業權重疊

全省油氣資源礦業權與地熱井重疊涉及地熱井1367眼，其中269個地熱井與油氣采礦權重疊，主要分布在濟南、淄博、東營、濱洲、菏澤共5地市；1098個地熱井與油氣探礦權重疊，涉及濟南、淄博、東營、濰坊、德州、聊城、菏澤共7地市(表6)。

表6 油氣資源礦業權(采礦權、探礦權)與地熱井重疊統計表

5 地熱資源開發利用存在問題

(1)無證開采現象較嚴重。 全省深層地下水禁采區涉及濟南、淄博、東營、濟寧、濱州、德州、聊城、菏澤等8個地市，面積約為43408 km2。目前，8個地市除了2015年之前存在由省、市、縣級水利主管部門審批的地熱開采取水許可證外，無新增取水許可證。

濱州市、東營市、德州市、聊城市、菏澤市及淄博市地熱井分布區與山東省油氣資源礦業(探礦權和采礦權)存在重疊現象，油氣資源礦業權人一直未同意在油氣礦業權與地熱井重疊范圍內設立地熱資源采礦權。

全省共有開采井823眼，有取水許可證地熱井217眼，有采礦許可證地熱井65眼。

(2)地熱資源開發利用單一，綜合利用效能不高。 近年來，地熱資源開發利用量快速增長，在整個能源結構中占比例份額越來越高。部分地區地熱資源僅簡單用于供暖、洗浴和養殖，應用形式還比較單一，部分供暖企業未實行梯級利用，地熱利用率低下[10-11]，尾水排放溫度達36℃，不能形成產業化、規模化、集約化的綜合利用，對地熱資源開發利用和開采投資均是一種浪費。

(3)地熱尾水的排放處理需要進一步規范。 部分地區地熱開采未落實以灌定采措施，部分地熱資源開發利用后尾水回灌率低，地熱井尾水未經有效處理就直接外排，由于地熱水礦化度較高，富含微量元素和重金屬元素，影響并改變當地地下水水質[12-14]。

此外，地熱尾水外排會滲入地下，溫度高于地下水水溫，打破地下水原有的溫度場平衡，導致局部地下水水溫升高，形成熱污染問題。

(4)部分地區地熱井過于集中存在過量開采現象。 在濟南高河、德州、東營等地熱開采區，地熱井主要集中在城市人口密集區。地熱開采主要用于供暖，開采時間主要集中在每年11月至次年3月，由于集中開采，造成地熱水水位每年持續下降，原來成井時自流的地熱井，現在地熱水水位以2～3 m/a速度持續下降，局地出現地熱井吊泵現象，造成地熱資源浪費，影響地熱資源的可持續開發利用。

(5)地熱資源開采對深層地下水影響需要進一步加強研究。 地熱資源開發利用時間久遠，但是對地熱資源開發利用的研究始于最近幾十年，地熱資源形成、開發和利用是研究重點，作為分布于地熱資源熱儲層上部的深層地下水與地熱資源的相互聯系研究程度較低。為充分利用地熱資源，避免或減少地熱資源開發利用可能對上部深層地下水的影響，需要采用新技術和新方法，從地層分布、巖性條件、水位動態、水質等方面，進一步加強地熱資源與深層地下水關系研究，促進地熱資源的合理開發利用[15-17]。

6 結論

通過調查，查明了山東省范圍內所有地熱井數量、開發利用方式、地熱流體開采量、地熱井與油氣資源礦業權重疊等，對地熱資源利用過程存在問題研究分析，為主管部門加強地熱資源的管理提供了參考和依據。