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咸宁深层地热开发思路及研究方向
来源:地大热能 2015-08-25
  咸宁地区主要为低温地热,主要集中在咸宁温泉城区潜山附近,其它还有嘉鱼蛇屋山金矿区温泉、赤壁市茶庵岭龙佑温泉、通山县王家庄温泉及崇阳县浪口温泉。明朝,咸宁地区就已有利用地热的记载,一九五医院在抗战时期是一所皮肤病医院,当时该医院就有利用潜山脚下自溢温泉治疗皮肤病的经验。上世纪90 年代以来,在市场经济推动下,咸宁地热资源开发得到了进一步发展,形成了医疗—洗浴、旅游、水产养殖等系统产业,但近年来咸宁温泉城区地热水位下降,水温降低,我们应提前谋划,把深部地热资源开发提到议事日程。
 
  深层地热开发不能盲目,要重点放在矿山地热、石油地热,以浅层地热找深层地热等领域。
 
  矿山地热
 
  充分利用湖北省地质局的“荆楚富矿行动”,做到一举两用,在深部固体矿床勘查的同时寻找深层地热资源,同时也要与咸宁地区两个成矿带相结合,即围绕咸宁北部长江中下游( 金等多金属) 成矿带及南部钦杭( 钨等多金属) 成矿带,优化深层地热选区: 利用嘉鱼—蒲圻金矿区整装勘查,特别是利用嘉鱼蛇屋山金矿找深部原生矿的机会( 嘉鱼蛇屋山金矿藕塘湾矿段已有浅层地热在开发利用) 寻找深层热水型地热资源;利用钦杭成矿带通城—九宫山找钨等多金属矿机会,在该区花岗岩地层中寻找深层3 000 m 以下干热岩型地热资源,如崇阳大坪铅锌矿深部钻孔已突破1 km,可利用深部钻孔( 或进一步加深钻孔) 掌握岩石的热导率、生热率、渗透率、地温梯度、大地热流值等相关技术参数,并配合相关科研单位一起构建EGS 开发平台,争取在深部找( 固体) 矿突破的同时深层地热( 液体矿) 方面也有突破。
 
  石油地热
 
  深层地热开发过程中,钻井成本较高,而油田探井过程中,若伴生有中低温地热时,只要将部分石油探井稍加改造,便可用于地热开发。
 
  上世纪80 年代咸宁嘉鱼簰洲湾油气勘探就已起步。这里曾有两次成规模的勘探,簰参1 试验井,当时曾钻至地下3 000 m。因技术不成熟,勘探花费较大均无果而终,没有搜集到相关地热资料。2007 年“簰深1 井“开钻,2009 年施钻结束,总投资1. 7 亿元,设计井深6 950 m,钻井口径508 mm,是目前中国南方平原在江汉盆地海相沉积的第一口试验井。簰深1 井是一口参数井和科探井,以搜集全、搜集准各项资料为第一目标,兼顾油气发现。据“簰深1 井”勘探结果显示,有气态烃充注,但由于充注量小于散失量,油气未能最终成藏。“簰深1 井”不仅为油气探路,还提供了地热资料,有利于深层EGS 数据库建设。
 
  以浅层地热找深层地热
 
  咸宁低温浅层地热主要分布在温泉镇潜山附近。
 
  近年来由于是浅部开采,地表冷水及地下冷水已与浅层地热流体贯通,造成地热流体温度明显降低。在月亮湾一带,生产井井位相对集中。地热流体经过近40年的开采,流体温度有所下降,泉点温度对此反应明显,其中原4 号泉在1983 年测温时为53. 0 ℃,2004 年可测的温度为50 ℃; 原6 号泉在1984 年测温时为43. 0 ℃,2004 年测温为38. 0 ℃,泉点中温度降幅最大达到5 ℃。其次水位、水量也在降低,经过近40 年的开采,温泉自然出露点明显减少,由80 年代的14 处减少至目前的4 处,并且流量也呈明显的减少,这说明了地下水位在下降。区内如果继续维持现状开采,泉水有可能彻底枯竭。在地热田开采量逐渐增加的情况下,浅层地热流体径流循环速度加快以及地表水和浅层冷水的混入,地热流体中二氧化硅、硫酸根离子、钾离子、钠离子、镁离子等特征离子含量将下降。
 
  在市场经济的推动下,必须提前做好咸宁温泉浅层地热能的接替工作,该地热田南部及西部盖层较厚,可能存在深部热储层。需优先考虑在潜山背斜西翼进行深层地热勘查工作,钻井深度需由现在北部300 ~500 m 加深到1 000 ~ 3 000 m,以扩大地热田范围,揭露更深、更高温度热储层,提高地热流体储量。咸宁市近年来引进的湖北香泉映月生态旅游发展有限公司、咸宁百盟一马投资有限公司正好位于地热田南部及西部附近,这些企业有较强开发深层地热的愿望。目前将于今年10 月开钻的湖北香泉映月生态旅游发展有限公司拟定的地热井正处于地热田南端,设计井深800 m 左右,可根据深层地热调查要求适当加深,从而搜集更多更准确的深层地热数据,指导上述方面的工作。
 
  开发深层地热的技术步骤与勘探技术
 
  地热资源调查阶段
 
  初步查明地热区地层构造与地热异常关系,建立热储概念模型。咸宁深层地热勘查工作方面,当前首要任务是要做好深层地热能资源潜力评价,促进咸宁地热产业可持续发展。以浅层地热的水文地质勘查成果为基础,搜集已有深孔资料,补充必要的岩土体热传导率、生热率、渗透率、地温梯度、大地热流值等相关技术参数。
 
  可行性勘探阶段
 
  利用先进的地球物探及深井钻探方法查明咸宁地热区断裂带的几何形态、分布、埋深,厚度和边界,岩体破碎程度和排列方位,裂隙机制和应力关系,划分热储,水流通道和控热构造。查明热储岩性、渗透率、地温和温度梯度的三维空间变化。确定热异常空间分布范围,热流体相态,化学成分以及地下水流的补给、运移、排泄条件。建立热储物理模型。地热能特别是深层地热能资源,采用何种方式开发、可采储量多少、长期利用后对环境的影响程度等,均受到咸宁地区地质构造、水文地质条件等限制,只有查清这些条件,才能对深层地热能的利用方式做出正确的选择。
 
  开发研究阶段
 
  正确计算热储量,估算开发年限和产能成本及成本回收率。提出热储开发模型。合理制定开发利用规模、防治地质灾害和环境地质问题的措施。在技术上吸收国内外成功的先进经验,构建深层地热能EGS 开发科学基础研究体系,加大地热开发利用的技术创新,完善技术支撑体系,锻炼队伍培养相关人才,加强技术研发工作以提高创新能力。尽快建立省级研发平台,整合资源,促进企业和科研单位结成战略伙伴关系、建立创新联盟,使创新覆盖整个地热产业链。
 
  勘探技术与装备
 
  咸宁地区尚未开展深层地热资源调查工作,基础地热勘查工作薄弱,勘查手段不完善,物探及钻井技术与装备落后。开发深层地热资源需要先进的地球物探设备与先进方法提供深层地热靶区,从技术层面上讲,能准确勘测深层地热开采点至关重要,然后才能进行深井钻探,而且钻井的钻头耐热度较高,另外在实际工作中需要应用防斜钻井技术、回灌技术,这些增加了开发过程中的难度和生产费用。
 
  因此,首先要引进吸收当前先进的地球物理勘探方法: ①高精度电磁测量和反演法,确定热储位置和控热构造分布,展示深部地热地理位置。②使用断层通导波方法,横波分裂和地震三维成像勘探法,精确测定深部隐伏断裂带( 或隐伏岩体) 位置、走向、几何形态、分布范围和岩体破碎程度及渗透性等物理参数。③钻孔水压力和微地震试验。研究地下应力场和裂隙排列方位。测定井孔水样中与地热有关的矿化度和同位素( 包括放射性元素含量) ,以及地球物理测量,地温梯度测量。对断裂带复杂环境钻井技术初步研究。其次要不断改进地热深井钻井技术与成井工艺,吸收借鉴石油、天然气深井钻井经验及勘测设备,提高深层地热勘查的准确性,降低钻井成本,减少投资风险。
 
  咸宁存在多处浅层低温地热,由于存在思想意识、资金、技术层面的问题,至今深层地热开发方面还是空白区。目前中国正在深入开展深层地热资源调查研究工作,通过这项工作,基本查清中国深层地热能的分布情况,其工作重点放在深层地热空白区和优选区,必须抓住机遇,与相关单位结成战略伙伴关系,通过开展基础性深层地热调查工作,引进国内外深层地热开发的新思路、新方法和新技术,配备先进的物探、钻探设备,早日实现咸宁深层地热开发利用方面的突破。与技术问题相比,深层地热开发利用更是一个意识问题,当各级政府、各级领导充分认识其深远战略意义,提前做好顶层设计,从基础研究抓起,充分利用咸宁地热资源优势,该地区深层地热开发定会有广阔前景。
 
  

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