河南省沉积盆地区热储勘探价值分区方案研讨

龚晓洁 田良河 李自涛 唐辉 寇亚飞 郭晓静

摘 要：河南省沉积盆地区广泛分布着中低温地热资源。为了制订科学合理的勘探开发方案，本文根据热储空间分布特征，结合开采和勘探现状，综合考虑地区对地热资源的需求，并根据资源条件和勘探价值进行热储勘探价值分区，分为无勘探价值地区、近期可勘探地区、未来五年可勘探地区、未来二十年可勘探地区，为河南省地热勘探保护提供借鉴。

关键词：沉积盆地区;地热资源;热储特征;勘探价值分级;开发利用方案

中图分类号：P314.1 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）10-0118-05

Abstract： Medium-temperature and low-temperature geothermal resources are widely distributed in sedimentary basins of Henan Province. In order to formulate a scientific and rational exploration and development plan， according to the spatial distribution characteristics of thermal reservoirs， combined with the current situation of exploitation and exploration， this paper comprehensively considered the demand for geothermal resources in the area， and divided the exploration value of thermal reservoirs into non-exploration value areas， near-future exploration areas， prospectable areas in the next five years and prospectable areas in the next 20 years according to the resource conditions and exploration value. It provides reference for geothermal exploration and protection in Henan Province.

Keywords： sedimentary basins;geothermal resources;preservative features;exploration value classification;development and utilization program

地热能按照其储存特征可划分为浅层地热能资源、水热型地热资源及干热岩资源，其中水热型地热资源是目前开发利用的主要地热资源[1，2]。因此，本次以河南省沉积盆地区水热型地热资源作为研究对象展开论述。

河南省18个省辖市均有中低温地热资源分布，潜力巨大[3-5]，但与国内外地热开发先进地区相比，仍存在開发利用模式单一、管理模式粗放[6-10]等问题，总体开发利用程度较低。合理开发利用地热能资源，不仅在调整能源结构、保证国家资源安全、促进国家节能减排战略目标的实现等方具有非常重要的意义[11]，而且能带动第三产业经济的发展，产生的间接经济效益更加巨大。

1 区域地质背景

根据地壳活动性和稳定程度的差异，大致以栾川-确山-固始深大断裂为界，河南省在地质构造上跨越中朝准地台和秦岭褶皱系两个一级大地构造单元。由于断裂切割形成一系列隆（凸）起、断（凹）陷，这些深大断裂往往构成地热田的边界[12-13]（见图1）。

2 主要热储分布特征

河南省地热资源类型按照所处的大地构造环境分为沉积盆地型和隆起山地型。其中，沉积盆地型地热资源分布在东部黄淮海平原和西部山间盆地，为河南省主要地热资源类型。根据储层时代及储水介质特征，可分为新近系孔隙热储、古近系裂隙孔隙热储、古生界岩溶热储和元古界岩溶热储。垂向上按其结构组合，可分为孔隙型层状热储、岩溶型层状热储和上部孔隙下部岩溶复合型层状热储三种组合类型（见图2）。

孔隙型层状热储主要分布于灵三盆地、洛阳盆地、南阳盆地的外围、潢川山前坳陷、济源—开封凹陷、周口凹陷局部、东明断陷西部，其次为内黄凸起的核部、平舆凸起的局部、菏泽凸起的民权—商丘一带。

岩溶型层状热储仅分布在济源—开封凹陷西南部及登封、通许凸起西部禹州。

上部孔隙下部岩溶复合型层状热储主要分布在汤阴断陷、东明断陷南部兰考、永城陷褶断束、汝河断陷、周口凹陷大部，内黄凸起、菏泽凸起、通许凸起大部、平舆凸起上蔡—新蔡一带。

3 开发利用现状及分析

3.1 开发利用现状

18个地级市中，除平顶山市城区、信阳市城区外，其他城市均有地热井分布。截至2013年，据不完全统计（水利、国土在案），全省地热井总数1 106眼，郑州市、开封市、新乡市、周口市地区地热井数量均超过100眼，合计占全省总井数的75%。

河南省地热井深度在300～3 318m，以开采低温地热资源为主，开采深度多为800～1 300m，深度大于1 500m的地热井数量较少。近年来，随着石油钻机的引入、地热成井工艺的不断完善以及地热取暖的应用需求不断增加，凿井深度也在不断增加。

2013年，全省地热水开采总量为6 781×104m3。其中，新生界地热水开采量为5 896×104m3，基岩裂隙热储地热水开采量为885×104m3;温水、温热水、热水、中温水开采量分别为3 840×104、2 659×104、279×104m3和3×104m3，不同温度地热水开采比例构成见图3。

从省辖市地热水开采量来看：商丘市、开封市、漯河市和郑州市四市开采量居全省前列，其年开采量均在700万m3以上;水温大于40℃的地热水开采量位居全省前三名的省辖市依次是漯河市、开封市、新乡市，其次为郑州市、安阳市、平顶山市、周口市（见图4）。

3.2 开发利用现状的具体分析

河南省地热开发始于20世纪70年代，原省地质局水文地质队在郑州西郊相继施工了郑热1#（嵩山饭店）、郑热2#（空军医院），在全省拉开了勘探开发深层地热资源的序幕，此后打井取热成为河南省地热资源开发利用的主要方式。

20世纪80年代，大兴“探采结合”，全省相继凿建10余眼地热井，用于洗浴、游泳、矿泉水生产等。

20世纪90年代以来，随着人们对新能源认识的提高，地热开发迅速发展，地热打井高潮迭起，郑州市、开封市两市发展最为迅猛，并向所辖县市扩展。此外，新乡市、濮阳市、漯河市、周口市等省辖市也不同程度进行了地热资源开发。

在地热开发利用方向上，20世纪70年代以前，河南省地熱资源利用仅限于热泉，汝州温泉[14]、鲁山温泉[15]、济源五龙口温泉[16]、商城汤泉池、栾川九龙山汤池[17]、陕县温塘等温泉，因含有丰富的矿物质以医疗效果显著而知名。此后，地热资源开发利用由单一温泉，逐步转变为开采平原区层状热储地热水。主要开发类型包括洗浴及生活用水、休闲康乐、医疗、矿泉水生产、养殖、种植等。地热资源的开发，推动了房产、宾馆及酒店服务、公共洗浴、休闲康乐、矿泉水等行业经济的发展，取得了一定的经济、社会和环境效益。

目前，河南省地热利用模式均为直接利用，且开发利用量逐年增加。开发用途除部分地区（如商丘市）用于城市供水外，其他地区主要用于洗浴（公共、家庭）及浴疗，其次为养殖（鲁山碱厂等）、矿泉水生产、旅游（如郑州市郊区丰乐葵园、鄢陵花都温泉）、供暖（如陕县天鹅湾、龙飞花城等）等方面。洗浴及浴疗占56.44%，城市供水占38.13%，种养殖占1.64%，矿泉水及饮料生产占0.26%，供暖占0.24%，其他用途占3.29%。

总体而言，河南地热水开采量已达到可观的数量，就开发利用而言，主要是政府机关、企事业单位投资的福利性开发，以洗浴和生活用水为主要用途。商业性开发已经起步，但仍处于低水平的初级阶段，主要是小-中等规模的地热康乐业、洗浴、种植、养殖业、矿泉水等。地热供暖尚未得以推广普及，但随着地热供暖技术的逐步成熟，河南省有一些新能源公司在中深层岩溶热储供暖方面也做出了有益尝试，但是，地热资源开发应用水平与先进省（市）相比还有很大差距，也远未取得应有社会、环境和经济效益。

4 勘探价值分区

根据河南省区域地热资源热量开采程度和勘探程度，结合各地区对地热资源的需求及经济发展水平，确定今后的勘探保护方向，并结合河南省地热研究和开发利用的实际情况，进行勘探价值分区。

4.1 无勘探价值区

分区依据：①地温梯度<2.5℃/100m的区域;②4 000m勘探深度内热储赋存条件差，不具开发利用价值。

分布范围：以隆起山区为主，包括山西台隆（包括河南省西北部的安阳西部、林州市，鹤壁西部，新乡辉县，焦作市、获嘉县北部、修武县，济源市北部）;华熊台缘坳陷（包括河南省西部的洛阳市除洛阳盆地以外的其余县市，三门峡市除三门峡盆地以外的其余区域，平顶山市除北部汝河断陷、南部周口凹陷以外区域）;嵩箕台隆（郑州市西部、新密县、新郑市、登封市、巩义市）;秦岭褶皱系（河南省南部的南阳盆地外围区域，信阳市除东北角驻马店凹陷以外的区域，驻马店市南部、泌阳县、确山县、正阳县西部）以及浚县隆起区。

4.2 近期可勘探地区

分区依据：①极具开采潜力;②热储地质条件好，开发成本低;③经济发达或政府有需求;④开展过不同精度的勘探开发工作，热储资料较多。

分布范围：以平原区为主，包括内黄凸起、东明断陷、菏泽凸起、济源-开封凹陷除荥阳市以外区域，永城陷褶断束，通许凸起，周口凹陷（漯河市，平顶山市舞阳县、叶县南部，周口市郸城县、沈丘县大部、项城市大部）。

4.3 未来五年可勘探地区

分区依据：①极具开采潜力;②热储地质条件较好，开发成本较低;③经济较发达或政府有需求;④有地热单井工程，有涉及本区的区域地热资料。

分布范围：济源-开封凹陷（郑州市荥阳市）;平舆凸起。

4.4 未来二十年可勘探地区

分区依据：①极具开采潜力;②热储地质条件较好，开发成本较低;③经济较发达或政府有需求;④有地热单井工程，有涉及本区的区域地热资料。

分布范围：周口凹陷（平顶山市襄城县、叶县北部，周口市商水县、淮阳县南部、鹿邑县、郸城县），驻马店凹陷，洛阳坳陷，南阳坳陷。

5 结语

河南省地热水开采以新生界热储的静储量为主，由于补给源远，径流滞缓，属消耗型热水资源;在层状孔隙-裂隙热储中若过量开采地下热水，会引起热储中水位逐年下降而形成地热水降落漏斗，进而引起地层内孔隙水压力降低，颗粒间有效应力增加，可能导致地面沉降地质灾害的产生。故应严格控制地热水水位下降的深度与速度，以防止过量开采引发地面沉降等地质灾害。

河南地热勘探开发工作应着眼于4 000m以浅，其用途应转为梯级利用为主，即针对不同地区不同用途制订针对性开发利用方案，使地下清洁能源资源发挥最大的经济价值和社会价值。

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