齐齐哈尔市地热资源开发利用现状调查分析

2021-01-08栾晓燕

黑龙江水利科技 2021年11期

栾晓燕

(齐齐哈尔市水资源中心，黑龙江齐齐哈尔 161005)

0 前言

松嫩盆地蕴藏着丰富的地热资源，不但处在中央凹陷带内的大庆市区和处在北部倾没区的林甸县蕴藏着丰富的地热资源，处在西部断阶区的齐齐哈尔市区也蕴藏着较丰富的地热资源。由于地幔的先期隆起与后期沉降，形成了较高的地温梯度值，具有较好的地热背景条件。齐齐哈尔市最早进行地热钻探是2007年，在齐齐哈尔市铁锋区哈拉乌苏施工了齐热1井，钻井深度为1456m，水温为47℃，该井自流量50m3/d，静止水头高度43m。继齐热1井的成功在市区内先后施工了18眼地热井，但这些井多数是个人及企业投资施工，没有形成完整的技术资料，没有总体规划，呈无序开采状态。

1 地理条件研究

1.1 地理位置与交通条件

齐齐哈尔市位于黑龙江省西部、嫩江中游。是黑龙江省西部地区政治、经济、文化中心和交通枢纽。区内交通便利，铁路四通八达，滨洲、齐平、齐北线在这里交汇延伸，年货运量2000多万吨。公路纵横交错，绥芬河—满洲里(G301)、北京—加格达奇(G111、复线两条国道和碾子山—北安省道形成公路主干网。民航已开通齐齐哈尔至北京、广州、上海、沈阳、黑河等航线，正运作开通国际航线。各种现代化通讯手段方便迅捷，金融、海关、商检、保险机构和服务场所完备，可直接为客商提供良好的服务。

1.2 地形地貌

齐齐哈尔市市区位于松嫩低平原西部，嫩江纵贯全区。地势由北西向南东缓缓降低，均为平原区，地形平坦开阔，沟谷切割微弱。根据地貌成因类型、成因形态和形态单元，将地貌划分为流水地貌、湖成地貌、风成地貌三种地貌类型，四类成因形态，五个形态单元。

1.3 气象、水文

齐齐哈尔市属中温带半干旱大陆性季风气候，春季干旱、风大；夏季短暂、湿热、多雨；秋季凉爽、早霜；冬季漫长、严寒、少雪。据多年气象资料，多年平均气温3.6℃，年平均气温由东北向西南递增，齐齐哈尔市多年平均降水量454.2mm，降水量具有由北向南、由东向西逐渐递减的规律，全市降水量年内分配极不均匀，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，且常以暴雨形式出现。全市多年平均蒸发量839.2mm，具有由东北向西南递增的规律。4-6月蒸发最为强烈，11-1月份蒸发量最小。全年日照时数为2840h，多年平均无霜期为136d 。全年冻结期150-160d，季节性冻土深2-2.5m。春季多西南风，平均风速3.5m/s，最大风速28 m /s。

齐齐哈尔市市区主要有嫩江、乌裕尔河。嫩江由东北向西南斜穿齐齐哈尔市，干流长146km，河床宽400-900m，水深0.5-4m。据富拉尔基水文站资料，多年平均径流量180.08×108m3，多年平均径流深145.33mm。乌裕尔河是一条内陆盲尾河。发源于小兴安岭西麓，流经北安市、克东县、依安县、富裕县等。据依安水文站资料多年平均流量18.41m3/s，多年平均径流量5.8×108m3，多年平均径流深78.85mm。市区内乌裕尔河道蛇曲窄浅，坡降极缓，河水潜流、漫散在九道沟子—扎龙一带，形成大片沼泽湿地。

2 地热地质条件

2.1 地层

松嫩盆地自中侏罗世开始形成零散分布的断陷，侏罗纪中晚期以火山岩、火山碎屑岩建造为主；晚期以含煤碎屑岩为主。早白垩世登娄库组为粗碎屑类复理石建造。晚白垩世以砂岩、泥岩、页岩构成复理石建造为主。从泉头组上段、青山口组、姚家组到嫩江组坳陷铺盖式沉积中，分别形成过相当厚的泥岩。白垩系中厚层泥岩是稳定的区域盖层形成大面积封闭环境，是促成盆地高地温场的重要因素。中、新生代松嫩盆地盖层底部堆积了侏罗系及白垩系下统登娄库组、泉头组、上统青山口组、姚家组、嫩江组、四方台组、明水组及古近系依安组、新近系大安组，其盖层为第四系。

2.2 地质构造

齐齐哈尔市位于松嫩盆地西北部，Ⅰ级大地构造单元为兴安岭—内蒙地槽褶皱区，亚Ⅰ级构造为小兴安岭—松嫩地块，Ⅱ级构造为松嫩中断(坳)陷带，Ⅲ级构造为西部断阶区。

松嫩盆地内发育有四组隐伏大断裂及深大断裂数十条,将盆地基底切割成大小不等的网状块体。以北东向和近南北向最发育，它们控制了盆地主要构造架。为地下地热流、水流提供了运移通道。

2.3 莫霍面埋深

莫霍面的埋深对地下温度场的分布有着较为重要的影响，松嫩盆地中心区域上地幔隆起形成地幔枕，具有较高的地热背景。一般来说，莫霍面埋藏越浅，地温梯度相对越大，地温相对越高。从区域背景资料可知，松辽盆地的地壳厚度是我国已知陆内盆地中最薄的盆地之一，莫霍面埋深为29-33km，上地幔隆起的轴部在大庆、大安、乾安一带，地壳最薄处为29km，上地幔的隆起给盆地中部造成了较高的地热背景,从盆地中部向盆地边缘逐渐降低,工作区莫霍面埋深在32-33km之间。

2.4 侵入岩

松嫩中断(坳)陷带是一个以古生界和前古生界为基底的大型中、新生代内陆断(坳)陷盆地。基底岩性主要由板岩、千枚岩、片岩、片麻岩等变质岩和古生代华力西期、燕山期花岗岩组成。花岗岩产热量居各类岩石之首，每年花岗岩产生的放射性热能十分可观，对盆地地温场具有深远影响。

2.5 热储埋藏条件及其特征

齐齐哈尔市位于松嫩平原西北部，为松嫩盆地型地热田的一部分，具有丰富的地热资源，热储埋深大，地热流体具承压性，静止水位高出地表40m左右，属中低温地热田Ⅱ—1型层状热储。地热资源按温度划分为低温地热资源温水-温热水级别[1]。

3 地热资源勘查及开发利用现状

3.1 地域条件

齐齐哈尔市辖七区九县，目前，齐齐哈尔市共施工地热井18眼，主要集中分布在北三区，共14眼(其中，龙沙区2眼，铁锋区7眼，建华区3眼)，昂昂溪区2眼。外县有4眼，(克东县1眼，富裕县2眼，依安县1眼)。

3.2 地质条件

齐齐哈尔市区嫩江以东地区地热地质条件较好，在市区范围内过行了地热地质调查,重点勘查区面积95.87km2。施工了一眼深度为1145.20m的地热探采结合井一眼,该井自流,静止水头高出地表44m，自流量48m3/h,井口温度36℃。计算勘查区95.87km2范围内热储中地热流体储存量为3.57×109m3,储热量5.34×1017J,地热流体D级可开采量3360m3/d。地热流体年开采累计可利用的热能量9.46×107MJ；可采热能为5.00MW。按热效率为60%计算，地热流体开采一年所获得的热量9.46×107MJ,相当于节煤量3.23×103t/a,减少二氧化碳排放量7.70×103t/a,二氧化硫54.87 t/a,氮氧化物19.37 t/a, 悬浮质粉尘25.82t/a。节省治理费用二氧化碳排放量77×104元,二氧化硫6.04×104元,氮氧化物6.19×104元, 悬浮质粉尘2.58×103元。

齐齐哈尔市嫩江以西地区(包括甘南县、梅里斯区、富拉尔基区、碾子山区、龙江县、泰来县西部区)由于靠近松嫩盆地西部边界，地热水层埋藏深度逐渐变浅，至梅里斯一带埋藏深度在800m左右，地热水温度估计在20-30℃，再向西至龙江县、甘南县、泰来县以西一带热水层消失，在这一区域打出地热资源的可能性非常小，北部讷河市、克山县、克东县由于靠近松嫩盆地北部边界，地热地质条件相对也不好。总体来说，齐齐哈尔市地热资源的赋存与分布严格受大地构造单元控制，嫩江以东地区由西向东，由西北向东南，由盆地边缘向盆地中心热储埋藏深度逐渐增加，地温梯度增大，地热流体温度增高。

3.3 地温和水化学条件

齐齐哈尔市地热资源按温度划分为低温地热资源温水—温热水级别，可用于理疗、洗浴、采暧、温室、养殖等方面。地热流体pH值7.4-9.1,阴离子以HCO3-为主,含量633.14-1517.08mg/L,其次是Cl-,含量818.40-1053.17 mg/L。阳离子以Na+离子为主,含量942.40-1107 mg/L。矿化度2450.82-2704.90mg/L，总硬度12.40-85.56mg/L,水化学类型为HCO3·Cl—Na、Cl·HCO3—Na及Cl —Na型。地热流体中含有多种矿物质进人体十分有利,如碘、氟达到了命名矿水浓度，偏硼酸、偏硅酸达到了医疗价值浓度及矿水浓度标准。通过C14年龄测定，地热水形成时间约2-3万年之前。

3.4 开发利用情况

目前，齐市地热资源也得到了很好的开发和利用，建成了多家以地热温泉洗浴为主题的旅游渡假场所，生意十分兴隆。如：位于中国最美湿地--扎龙自然保护区的鹤之汤温泉是斥资35亿在黑龙江省重点开发的扎龙温泉小镇的第一个运营项目，经中国矿业地热委员会权威专家的评审，鹤之汤为重碳酸氯化钠型硼碘医疗温泉，是国内罕见的绿色能源，富含碘、硼、硅、锌等二十余种对人体有益的微量元素；黑龙江运建集团利用运建热1井除给本小区两幢高层居民提供24小时热水外，与其子公司黑龙江运建苏打水股份有限公司和北京沁岩川科技有限公司共同开发苏打水，拥有国内先进瓶装苏打水生产线，注册资本2000万元。公司于2010年12月正式获得了国家质量技术监督局颁发的全国工业生产许可证。主要生产“沁岩川”、“利乌巴”两个品牌的天然苏打水。此外，位于齐齐哈尔市嫩江之畔的“秀水家园”小区，富裕县繁荣农场小区除利用地热井供小区24小时热水外，还利用热泵技术对小区住宅楼取暧，节省了大量燃煤，对空气净化做出了贡献[2]。

4 存在的问题

1)基础性勘查程度较低，地热地质条件没有查清，热储层物性参数取得较少；没有进行地热井回灌试验方面的工作,对今后开发利用中地热水的回灌缺乏相关依据;

2)开采井布局不合理，开采量没有限制，对今后整体开发利用及地热资源的可持续利用都会产生较大影响。如开采井间距过小会导致一些井水位降深过大，增加开采成本，甚至导至有些地热井抽不上水而报废，造成较大经济损失；开采量过大会导致资源过早枯竭，水温降低等；

3)缺乏地热井动态监测工作,地热水的开采是否会产生地面沉降及污染当地生态环境等次生地质灾害的发生等没有进行相关监测;

4)缺乏地方政府部门的管理，地热井施工与开采处于无序状态。

5 建议

5.1 加强基础性地热资源勘查

目前，齐齐哈尔市虽然施工了18眼地热井，但真正经过有资质地质勘查单位勘查与施工的地热井仅有两眼，对热储的物理参数取得极少，对市区内地热资源评价依据不充分，准确性不高。应加强基础性地热地质勘查力度，取全取准热储层物理参数，全面评价市区内地热资源储量，为地热资源合理开发利用提供依据。

5.2 按需要分层开采及勘查深部高品地热资源

现有地热井都是混合开采，取水层位一般从700-1400m，热储温度差别很大，根据需水需热的要求不同进行分层开采，避免水资源的浪费。此外，现有地热井勘查深度一般都在1500m左右，终孔于侏罗系。据石油探井测井资料，深部侏罗系砂岩、粉砂岩及火山岩裂隙亦含水，且地温较高，有可能存在高温地热资源。

5.3 加强地热流体回灌技术的研究，发展地热采暧

齐齐哈尔市地热资源开发利用的瓶颈问题是地热流体的回灌问题(由于地热流体压力大，静止水头高出地表44m)，大量的地热水开采出来后无法回灌，仅利用其热量后直接排放，造成资源浪费。目前，地热资源仅应用于洗浴及娱乐项目，利用价值没有充分发挥，如解决了回灌问题可应用于冬季采暧，可节省大量燃煤，有助于净化空气质量。