山东省地热资源开发利用现状调查与问题分析

孟祥玲，王庆兵，杨培杰

(1.中国建筑材料工业地质勘查中心山东总队，山东 济南 250012；2.山东省国土空间生态修复中心,山东 济南 250012)

0 引言

20世纪90年代，山东省地热开发利用主要集中在鲁东、沂沭断裂带以及鲁西南的局部段，重点开发利用天然露头的地热流体，地热井数量较少。随着社会经济发展，能源日趋紧张，环境问题日益严重，地热资源不断受到人们的重视，人工地热井数量及开采量不断增加，引发如地热水水位持续下降等问题。本文通过采用逐井调查方法，对山东省范围内所有地热井数量、开发利用方式、地热流体开采量、地热井与油气资源矿业权重叠等进行了调查，对地热资源利用过程存在问题进行研究分析，为今后山东省地热资源保护和持续开发利用提供参考。

1 地热资源分区

山东省可分为鲁西北地热区、鲁西隆起地热区、沂沭断裂带地热区和鲁东地热区四个地热资源区[1-2]，其中，鲁西隆起地热区进一步划分为鲁中隆起地热亚区和鲁西南潜隆起地热亚区(图1)。鲁东地热区、沂沭断裂带地热区、鲁中隆起地热亚区地热属于隆起山地对流型地热资源，鲁西北地热区和鲁西南潜隆起地热亚区属于沉积盆地传导型地热资源[注]山东省鲁北地质工程勘察院，山东省地热资源调查评价报告，2009年。[注]山东省地质矿产勘查开发局第二水文地质工程地质大队，山东省地热开发的环境地质问题调查评价报告，2010年。。

2 全省地热井分布现状

截至2020年底，山东省共有地热井1862眼，其中开采井823眼，回灌井471眼，监测井15眼，未利用井553眼(表1、表2)。

1—鲁西北地热区；2—沂沭断裂带地热区；3—鲁中隆起地热亚区；4—鲁西南潜隆起地热亚区；5—鲁东地热区图1 山东省地热资源分区图

表1 2020年地热井统计表 单位：眼

地市地热井总数开采井合计供暖康乐养殖其他灌井监测井未利用井占比/%济南市1374937390466367.4青岛市173030000140.9淄博市35141040012181.9枣庄市1101000000.1东营市2671339393105807614.3烟台市57220220000353.1潍坊市172110010140.9济宁市5101000040.3泰安市10502300050.5威海市31160140201141.7日照市6000000060.3临沂市424004000382.3德州市712280277300279115238.2聊城市22912911215112607412.3滨州市1125446431270316.0菏泽市184110733610335369.9合计1862823649118521647115553100.0

(1)按地市划分

截至2020年底，山东省16个地市均有地热井分布，德州、东营、聊城、菏泽和济南等地市较多，济宁、日照和枣庄分布最少(图2)。

德州地热井分布最多，为712眼，约占全部地热井38.2%;其次为东营和聊城，地热井数为267和229眼，约占全部地热井14.3%和12.3%；菏泽、济南、滨州等地区地热井分别为184、137和112眼，约占全部地热井9.9%、7.4%和6.0%。

表2 2020年各市未利用地热井统计表

烟台、临沂、淄博等地市地热井分别为57、42和35眼，约占全部地热井3.1%、2.3%和1.9%。日照、济宁和枣庄等地市地热井分别为6、5和1眼，约占全部地热井0.3%、0.3%和0.1%。

全省共有未利用地热井553眼，其中，以德州未利用地热井分布最多，为152眼，约占全部未利用地热井27.5%，其次为东营和聊城，未利用地热井数为76和74眼，约占全部未利用地热井13.7%和13.4%；临沂、菏泽、济南、滨州等地区未利用地热井分别为38、36、36和31眼，约占全部未利用地热井6.9%、6.5%、6.5%和5.6%。烟台、淄博和青岛等地市地热井分别为35、18和14眼，约占全部地热井6.3%、3.3%和2.5%。威海、日照、泰安、济宁和枣庄等地市地热井分别为14、6、5和0眼，约占全部地热井2.5%、1.1%、0.9%和0%。

图2 地热井分布直方图(按地市分)

(2)按用途划分

山东省地热井用途主要包括供暖、康乐(洗浴和疗养)、养殖、回灌、监测等方式[3-6]。

全省共有开采地热井823眼，约占全部地热井的43.98%；未利用井，地热井数量为553眼，约占全部地热井的29.70%；回灌井471眼，约占全部地热井的25.3%；监测井15眼，约占全部地热井的0.81%(图3)。

在开采地热井中，以供暖开发利用为主，供暖开采地热井649眼，约占总开采地热井数的77.7%；康乐开采地热井共计118眼，约占总开采地热井数的14.1%；养殖开采地热井52眼，约占总开采地热井数6.2%，其他用途地热井16眼，约占总开采地热井数的1.9%(图4)。

未利用地热井共计533眼，以关停开采井为主，关停开采井数为360眼，约占总未利用地热井数的67.9%；成井后未利用地热井148眼，约占总未利用地热井数的27.9%；关停回灌井22眼，占总未利用地热井数比例最小，约为4.2%(图5)。

(3)按地热田划分

全省共有地热井1862眼，主要分布在鲁西北坳陷地热区，其次为鲁西隆起地热区和鲁东隆起地热区，沂沭断裂带地热区分布最少(表3)。

图3 地热井利用现状直方图

图4 开采地热井利用方向饼图

图5 未利用地热井饼图

鲁西北坳陷地热区地热井共计1489眼，约占全部地热井的80%，其中开采井686眼，回灌井456眼，监测井3眼，未利用井364眼。鲁西隆起地热区地热井共计235眼，约占全部地热井的12.6%，其中开采井93眼，回灌井35眼，监测井11眼，未利用井96眼；鲁东隆起地热区地热井共计110眼，约占全部地热井的5.9%，其中开采井41眼，监测井1眼，未利用井68眼；沂沭断裂带地热区地热井共计28眼，约占全部地热井的1.5%，其中开采井3眼，未利用井25眼。

3 地热资源开发利用现状

全省地热流体资源利用模式主要分为四类，即洗浴与疗养模式、洗浴与疗养兼养殖与种植模式、养殖与种植模式、供暖兼洗浴模式。利用模式的分布具有明显地域性；鲁东地区(包括沂沐断裂带)地热流体利用以洗浴、疗养为主；鲁西北地区地热流体利用则以供暖为主，养殖、种植及其他大多作为附带产业[7-9]。

2020年，全省地热流体开采总量约1.405×108m3/a，主要用于供暖、洗浴、疗养，其次是养殖及种植等。其中供暖用地热开采量约1.216×108m3/a，供暖面积约为4060×104m2；康乐用地热开采量约0.166×108m3/a，养殖及其他用地热开采量约0.068×108m3/a。

鲁东隆起地热区开采量为255.05×104m3/a，主要用于康乐、养殖及其他;沂沭断裂带地热区开采量为29.2×104m3/a，主要用于康乐及其他；鲁西隆起地热区地热开采量约1799.39×104m3/a,主要用于供暖、洗浴、疗养，其次是养殖及种植等;鲁西北坳陷地热区开采总量约12419×104m3/a，主要用于供暖、洗浴、疗养，其次是养殖及种植等(表4)。

表3 2020年全省地热井按地热田统计表

表4 2020年全省地热流体开采量统计表

德州市、聊城市、东营市和菏泽市年地热开采量分别为50.05×108m3/a、24.597×108m3/a、22.76×108m3/a和20.12×108m3/a，主要以供暖为主，康乐及养殖为辅；济南市、滨州市、淄博市及烟台市地热开采量分别为11.75×108m3/a、8.44×108m3/a、3.92×108m3/a和1.23×108m3/a，主要以供暖、康乐为主，养殖为辅；枣庄市、潍坊市、济宁市、泰安市、威海、日照及临沂等地市年开采量相对较少，主要用于康乐、养殖及其他(表5)。

表5 2020年各市地热井开采量统计表

4 地热井与油气资源矿业权重叠

全省油气资源矿业权与地热井重叠涉及地热井1367眼，其中269个地热井与油气采矿权重叠，主要分布在济南、淄博、东营、滨洲、菏泽共5地市；1098个地热井与油气探矿权重叠，涉及济南、淄博、东营、潍坊、德州、聊城、菏泽共7地市(表6)。

表6 油气资源矿业权(采矿权、探矿权)与地热井重叠统计表

5 地热资源开发利用存在问题

(1)无证开采现象较严重。 全省深层地下水禁采区涉及济南、淄博、东营、济宁、滨州、德州、聊城、菏泽等8个地市，面积约为43408 km2。目前，8个地市除了2015年之前存在由省、市、县级水利主管部门审批的地热开采取水许可证外，无新增取水许可证。

滨州市、东营市、德州市、聊城市、菏泽市及淄博市地热井分布区与山东省油气资源矿业(探矿权和采矿权)存在重叠现象，油气资源矿业权人一直未同意在油气矿业权与地热井重叠范围内设立地热资源采矿权。

全省共有开采井823眼，有取水许可证地热井217眼，有采矿许可证地热井65眼。

(2)地热资源开发利用单一，综合利用效能不高。 近年来，地热资源开发利用量快速增长，在整个能源结构中占比例份额越来越高。部分地区地热资源仅简单用于供暖、洗浴和养殖，应用形式还比较单一，部分供暖企业未实行梯级利用，地热利用率低下[10-11]，尾水排放温度达36℃，不能形成产业化、规模化、集约化的综合利用，对地热资源开发利用和开采投资均是一种浪费。

(3)地热尾水的排放处理需要进一步规范。 部分地区地热开采未落实以灌定采措施，部分地热资源开发利用后尾水回灌率低，地热井尾水未经有效处理就直接外排，由于地热水矿化度较高，富含微量元素和重金属元素，影响并改变当地地下水水质[12-14]。

此外，地热尾水外排会渗入地下，温度高于地下水水温，打破地下水原有的温度场平衡，导致局部地下水水温升高，形成热污染问题。

(4)部分地区地热井过于集中存在过量开采现象。 在济南高河、德州、东营等地热开采区，地热井主要集中在城市人口密集区。地热开采主要用于供暖，开采时间主要集中在每年11月至次年3月，由于集中开采，造成地热水水位每年持续下降，原来成井时自流的地热井，现在地热水水位以2～3 m/a速度持续下降，局地出现地热井吊泵现象，造成地热资源浪费，影响地热资源的可持续开发利用。

(5)地热资源开采对深层地下水影响需要进一步加强研究。 地热资源开发利用时间久远，但是对地热资源开发利用的研究始于最近几十年，地热资源形成、开发和利用是研究重点，作为分布于地热资源热储层上部的深层地下水与地热资源的相互联系研究程度较低。为充分利用地热资源，避免或减少地热资源开发利用可能对上部深层地下水的影响，需要采用新技术和新方法，从地层分布、岩性条件、水位动态、水质等方面，进一步加强地热资源与深层地下水关系研究，促进地热资源的合理开发利用[15-17]。

6 结论

通过调查，查明了山东省范围内所有地热井数量、开发利用方式、地热流体开采量、地热井与油气资源矿业权重叠等，对地热资源利用过程存在问题研究分析，为主管部门加强地热资源的管理提供了参考和依据。