河口地区地热资源研究以及地热利用可行性分析

黎锴 王建飞 刘魁元 徐超 刘辰

摘要：地热能作为一种绿色低碳、可循环利用的可再生能源，具有清洁环保、供热稳定可靠等优势。在系统分析了山东省东营市河口地区所在的地下构造特征、地质结构、沉积体系展布以及地热井生产资料的基础上提出：河口地区地下发育了温度在70-130℃的多套热储层，地热资源落实程度高，开发利用的技术可行、经济价值高。其中馆陶组热储层埋深适中，孔隙度大，渗透率高，热水储量大，单井产量高，便于采水取热、低温水经济回灌，经济潜力大。

关键词：河口地区;热储层;可再生能源;地热

前言

面对与日俱增的资源和环境压力，全球能源革命正在发生结构性变革，能源产业正在朝清洁低碳、安全高效的方向转型，新能源产业发展和能耗结构调整势在必行。地热能是一种绿色低碳、可循环利用的可再生能源，具有分布广、储量大、清洁环保、不受季节、气候、昼夜变化等干扰稳定供热、安全可靠等特点，是一种现实可行且具有竞争力的清洁能源。加快开发利用地热能不仅对调整能源结构、节能减排、改善环境具有重要意义，而且对培育新兴产业、促进新型城镇化建设、增加就业均具有显著的拉动效应，是促进生态文明建設的重要举措。

河口区地处黄河入海口，隶属于山东省东营市，辖区面积2365.13平方千米，地热资源广泛分布，地热热源来自于正常的地壳深部及上地幔传导热流，主要储热层为新生界上第三系的馆陶组含砾砂岩、粗砂岩，分布在河口区河口街道、太平乡、义和镇、孤岛镇和五号桩地区。通过钻井-采水取暖-尾水同层回灌的方式循环利用地热，主要用于油田热水洗井以及居民采暖、盐化工等。

1、主要热储层的地质特征

馆陶组沉积早期，物源充足，发育了南、北两大河流相沉积体系以及一系列规模不等的冲积扇。纵向上分上、下两段，其中馆下段（河口地区最主要的热储层）为辫状河沉积，以厚层灰白色砂砾岩沉积为主，夹少量薄层浅灰色泥质粉砂岩及灰色、暗红色泥岩，砂砾岩单层厚度可达40m-50m，测井曲线形态为箱形-齿状箱形组合;总体上表现为下粗上细，砂砾岩厚度减薄，泥岩含量逐渐增高。馆上段下部为灰白色砾状砂岩、含砾砂岩、灰色粗砂岩、细砂岩、粉砂岩夹泥岩，砂量含量高，可达80%以上，为辫状河沉积;中部岩性为灰色细砂岩与泥岩不等厚互层，曲流河沉积，砂岩单层厚度多为3-12m，砂岩平均含量30%，由下而上砂岩含量逐渐减少，为典型的“泥包砂”沉积，上部为漫滩沉积，主要为棕红色、灰绿色泥岩夹粉细砂岩，砂岩含量小于10%。

馆陶组热储层埋藏浅，成岩作用较弱，以机械压实作用为主，属浅成岩带。储层内碎屑颗粒以点、线接触为主，孔隙接触式泥质胶结，碳酸盐含量低，基本上保持了原生孔隙。孔隙类型以正常粒间孔为主，含有极少量的溶蚀孔洞及晶间微孔、裂缝及层间缝。岩石成分成熟度和结构成熟度均较低，颗粒支撑，孔隙式和接触式泥质胶结为主

2、热储层的水文地质特征

馆陶组下段顶面埋深一般为1800-2000m，构造平缓，断层不发育，热储层单层厚度大，孔隙度一般为30～35%，渗透率为1000-1600×10-3µm2，具有良好的储水空间和较好的渗流能力。单井涌水量60-90m3/h，水温60-80℃。水化学类型为NaHCO3型，矿化度9000-11000mg/L，水中含有丰富的对人体健康有益的微量元素成分，正常压力系统。

3、地热资源潜力分析

根据热储层的地热流体和地热流体热量允许开采量，以及现状地热流体开采量和热量开采量，计算出河口地区地热可开采热量为966000*1010J/a，盈余热量为873000*1010J/a（据山东省地矿局）。可供暖负荷面积268.27*104m2/a，产值6706.83万元/a，地热水开发利用的地热资源的热能相当的节煤量为55*104t/a，CO2减排量131*104t/a（见下表）。

4 地热能开发利用技术与可行性

4.1资源落实

河口地区不仅地热资源十分丰富，更重要的是地下石油、天然气也非常富集，油气资源量高达几十亿吨，目前的年生产油气当量近千万吨。经过近60年的持续勘探开发，三维地震资料全区已经进行了多轮次覆盖，已经完钻的探井、开发井近二万口，这些井孔都钻遇了馆陶组地层，地质人员对馆陶组也进行过精细的分析和评价，因此河口地区热储层的构造体系、沉积特征、沉积特点以及空间展布、热资源的产状都非常清楚。

4.2 技术成熟，国内均有成功开发经验

目前浅层和水热型地热能供暖技术已基本成熟，浅层地热能的应用范围已扩展至全国，其中80%集中在华北和东北南部，主要包括河北、天津、北京等地区。河北省雄县专门成立了地热管理办公室，对辖区内地热能的综合利用进行了统一管理，统一规划，统一开发，实施了统一的地热勘探、开发、运行维护、暖费贴费收取等优惠政策;创造了地热供暖 的“雄县模式”，目前雄县地热供暖能力达到450万平方米，覆盖率超过95%。由此产生的地热综合利用经验完全可以在河口地区推广应用。

4.3 河口地区的地热利用也在同步进行中，且有着独特优势

河口地区地热能利用的独特优势在于：

4.3.1 地质资料丰富，地热资源落实，有关这方面的资料已在4.1中阐述，在此不再叙述

4.3.2可以对部分废弃油、水井进行改造，将其转化为地热井或或回灌井

废弃井的来源有两类，一是没有钻到油气层的地质报废井、工程报废井;另一类是油水井生产一段时间以后没有利用价值的废弃井。由于油层大多分布在储热层的下面，因此已经报废的油水井只要符合地热井条件均可转化为地热井或或回灌井。河口地区现有的上千口报废井资产已经核销，其中的部分油水井经过优选后完全可以为地热利用做出贡献。利用改造废弃油井开发地热已有成功实例：河北省辛集市的一口报废油井（晋14，井深2900m），经改造后每年带动50000m2的采暖面积，并常年向五个桑拿浴池、一个游泳馆、和两个宾馆提供热水。

4.3.3于周边企业（如油田）合作，开拓地热利用新市场

河口地区地下油气资源丰富，年产超百万吨原油的采油厂就有4个，油田企业每天的生活热用量（冬季供暖、洗浴等）、工业热用量（热水洗井，原油加热脱水等）数量惊人。胜利通海油田服务股份有限公司通过利用地源热泵对埕东地区采油污水余热升温，很好的替代了传统的燃气加热炉，减少了CO2排放，实现了节能减排，拓展了地热利用空间，实现了油田发展、企业盈利的合作“双赢”。

总之，河口地区地下发育了多套热储层，地热资源丰富，综合利用技术成熟，具有较大的开发利用价值。

作者简介：黎锴，1989年8月出生，男，汉族，重庆市潼南县人，本科学历，工程师，一直从事新能源研究及应用工作。