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甘肃省地矿局二勘院创新开展地热开发纪实
从“潜力股”到“金字招牌”
2017-02-14 | 作者: 刘志宏 | 来源: 中国矿业报 | 【 】【打印】【关闭

  我国西部地热资源丰富,西部大开发战略又为甘肃地热资源的开发提供了十分有利的机遇。自20世纪末,甘肃省地矿局二勘院通过综合研究,筛选热储有利地段,先后在兰州城关区、西固区、平凉等地成功确定了50多个地热探采井,取得了宝贵的地质、水文、矿产等方面资料,填补了甘肃地质和地热资源勘探领域的多项空白。

  在开发过程中,二勘院将地热勘查开发作为综合发展的亮点产业,以市场为导向,依靠高科技,突出特色,走产业化道路,并将地热勘探触角伸向全国各地,开创了地热开发利用的新局面。

  地热勘查取得重大突破

  2016年底,正当全国多地陷入重度雾霾之际,12中旬,由甘肃省地矿局二勘院实施的兰州市城区地热资源勘查取得重大突破,K1地热勘探试验井成井深2502米,经10天抽水试验,单井涌水量始终保持在每日2160立方米,实测井口出水温度达73摄氏度,居甘肃省之首。

  兰州市城区地热资源勘查项目,是兰州市国土资源局委托二勘院承担的2015年兰州市探矿权、采矿权使用费和价款支出项目。经2015年开展物化探地面调查、地温场测量等勘查和论证,优选秀川为“七里河断陷盆地”地热钻探靶点,于2016年7月在此施工K1勘探试验井。在12月5日至15日的抽水试验中,利用测井和钾钠地热温标综合判定热储温度介于80~115摄氏度。经初步检测,该地热水矿化度为每升15.8毫克,属咸水,水中富含有多种微量元素。依据现行国标“理疗热矿泉水水质标准”,锶含量达到命名矿泉水浓度,偏硅酸、硼酸含量达到矿泉水浓度,矿化度、温度、氟等指标均达到有医疗价值浓度。从地热水水温和水质来看,除发展建筑供暖以及温室养殖等外,还可用于开发理疗、洗浴等服务项目。

  12月15日,兰州市国土资源局组织省内知名专家对该项目进行了验收。专家组认为,K1地热井是迄今甘肃省取得的单井涌水量最大、出口水温最高的地下热水井,是具有突破性找矿成果的地热勘探试验井。首次证明了“七里河断陷盆地”分布有丰富的热水资源,对帮助查清兰州以“七里河断陷盆地”为单元地热田的热水资源赋存特征,认识和确定盆地内马滩-崔家大滩一带导热断裂具有重要的地质意义,对提升“七里河断陷盆地”整装地热田地热资源勘查评价水平提供了重要的水文地质依据,同时也为今后在同类或相似地区寻找地下热水积累了成功经验。

  卧薪尝胆蓄势待发

  地热资源是一种十分宝贵的综合性矿产资源,其功能多,用途广,不仅是一种洁净能源,而且对防污治霾,促进绿色发展以及地热产业在新常态经济下健康可持续发展有着积极的意义。

  2000年,地勘单位改革实行“属地化管理,企业化经营”改革,经营思路明显解放,服务领域大幅拓展。二勘院党委审时度势,将地热勘查开发列为今后综合发展的亮点产业之一,着力培育和扶持,成立了“地热开发与利用技术研究所”,开启了地热勘查开发研究的漫漫征程。

  “工欲善其事,必先利其器”。要在地热勘查市场有所作为,必须先练内功,关键要逐渐积累资料和经验。由于以往没有专项的地热研究资料,二勘院选择了地热前景较好、地质工作程度较高的兰州盆地作为先期研究的重点区域,收集了相关地质资料。通过资料回炉,尤其注重区域物化探资料和水文地质调查资料综合研究,根据观音寺-大涝池、榆中胡家营、窑街煤矿、兰石厂、兰铁西站等周边地区地热异常点显示结合兰石厂钻孔测温,分析了地热地质条件,提出兰州断陷地热资源前景,并在2000年9月在甘肃地质学会水文专业学术交流会上介绍了《从地温场特征探讨兰州地热资源前景》的论文。

  在收集研究资料的同时,2001年下半年,二勘院自筹资金开展了“兰州盆地地热勘查研究”工作。外业勘查包括1∶10万区域重力调查、1∶2.5万重力剖面测量、大地电场岩性测深等。通过深部物探工作,圈定了兰州盆地的基底形态和主要构造。同时,统计整理了兰州170多眼水文地质普查孔的水化学资料,结果表明,区内地下水二氧化硅组分及钻孔中地下水水温都存在较明显的异常。通过大量的地面调查和综合资料研究,初步圈出了兰州七里河地热异常区。推测认为兰州盆地属盆地型地热异常区,具有中低温地热田勘查开发的良好前景。

  牛刀初试大显身手

  为了使地热这个朝阳产业真正“热”起来,尽快发挥出应有的社会效益、环境效益以及经济效益,二勘院决定自筹资金实施风险探采结合井。

  2003年,经过前期对兰州市城区地热资源调查研究,二勘院决定在七里河区运通大厦院内实施地热探采井。地点确定后,在预设钻孔及周围开展了可控源音频大地电磁测深(CSAMT)和大地岩性测深工作,进行可行性论证,并形成了钻孔设计方案。7月底,由二勘院自主勘查、设计并投资的运通大厦地热井正式开钻,经过4个月的紧张施工,于12月25日圆满竣工。该井钻进深度2003.1米,成井深度1957.1米,涌水量504立方米/天,孔口水温60℃,矿化度4.6克/升,富含偏硅酸、偏硼酸、锂、锶、氟等多种微量元素,初步评价为优质医疗地热矿泉水,非常适宜洗浴疗养。从勘查到验证再到研究,完善了对热储条件的认识,切实提高了地热勘查开发的水平。

  运通大厦地热井在二勘院地热勘查史上有着特殊的意义。其井深与井口水温均创当时地热井甘肃省之最,它的成功验证了二勘院地热勘查的综合水平与能力,极大地提升了社会知名度。更为重要的是,运通大厦地热井作为兰州市第一口深层地热井,不仅在兰州地区的地热勘查工作上实现了重大突破,而且填补了兰州市区地质、构造、钻探、水文地质等多方面的空白,对未来调整能源结构、发展低碳经济将发挥巨大作用。运通大厦地热井成功实施,得到了社会和媒体的高度关注。甘肃省地矿局对这一成果作出高度评价:“兰州地热勘探取得重大突破,是地质科技工作者科学思维和大胆探索的结果”。由于运通大厦地热井取得的突出找矿成绩,该项目荣获了当年甘肃省地矿局“地质找矿特等奖”。

  开拓进取再创辉煌

  作为新能源中固定储量最大、最稳定,具有极大开发潜力的地热能,其功能多、用途广,得到了全国各级政府的重视,大力开发势在必行。

  兰州运通大厦地热井成功开凿以后,在当地掀起了一股“地热”热潮。二勘院为促进地热勘查开发工作产业化,2004年在原研究所的基础上组建了“地热勘查开发总公司”,并在人、财、物方面进行了配备和补充。近年先后完成兰凯东岗物流、天庆深沟桥、安宁仁寿山等地热井勘查设计;完成青海省共和盆地、海晏盆地、贵德等地热物探勘查;完成贵阳市地下热水整装勘查物探工作,以及平凉、天水中滩等其它50余个商业性地热勘查工作。此外,还为其它十多个建设项目义务提交地热勘查开发可行性论证报告,力求将地热这种清洁环保资源向社会推广。

  2004年,二勘院在兰州市补充了可控源音频大地电磁测深(CSAMT)工作,并提交了《兰州市城区地热资源勘查报告》。2005~2006年,分别在兰恺物流中心、仁寿山(受三勘院委托)、雁儿湾院部等地进行了一系列物探勘查工作。2006年,在兰恺公司东岗物流中心打出的地热井。2007~2009年,开展了甘肃会展中心、什川疗养区、天庆通达(西固深沟桥)、九州创成园区等地的地热资源物探勘查工作。2009年,天庆房地产公司根据二勘院的设计方案在西固深沟桥成功实施了地热井,该井较以往在水温、水量上取得了较大突破。受安宁区城投邀请,二勘院专家根据前期勘查成果,编写施工设计,仁寿山地热井于2012年10月初成功开凿。2006年至2007年,配合甘肃省地质环境勘查院完成“甘肃省地热资源规划”,系统总结出甘肃地热资源敦煌-安西、河西走廊、陇西和陇东;北山-龙首山南缘、祁连山、西秦岭南带和南北构造带的分布规律。

  二勘院作为地热勘查开发的专业技术队伍,通过对地热能资源勘查开发的探索和研究,做出了有益的尝试。2012年完成的“兰州市浅层地温能潜力调查评价”项目,提出了兰州合理开发利用建议,编制了兰州市浅层地热能资源开发利用管理办法,为兰州地热勘查开发、改善兰州环境起到了积极的作用。这个项目使二勘院在浅层地温能开发利用领域迈出了关键的一步。

  地热研究硕果累累

  在近期颁布的《可再生能源发展“十三五”规划》中,明确提出要在开展资源勘查的基础上加强地热能开发利用。“地热的春天要来了,甚至可以说是夏天。”中国工程院院士曹耀峰提出了重新认识地热的三句话:“地热在未来能源结构调整中贡献突出;地热在应对气候变化中贡献突出;地热在治理雾霾中贡献突出”。为了更好地发展亮点产业,面对新的形势,二勘院在地热勘查开发的实践过程中,特别注重科研工作。

  2002年,根据勘查研究成果编写了“兰州地热资源综合勘查报告”,并撰写了《兰州断陷盆地地热勘查与热储分析》和《区域重力在兰州地热勘查中的作用和热储分析》,分别发表于2004年《甘肃地质学报》和《西北地质》刊物上。

  2004年以来,二勘院综合研究了兰州市城区以往地质、水文地质成果资料,并结合可控源音频大地电磁测深、地震勘探、区域重力剖面调查等多物探成果,分析论证了兰州市城区地热地质条件,地热热储特征以及地热资源开采的可行性,并完成了《兰州市城区地热资源勘查报告》。与此同时,二勘院科研人员先后在《甘肃地质》(《甘肃地质学报》)、《西北地质》、《西北地震学报》、《水文地质与工程地质》、《物探与化探》、《中国地球物理》、《矿产与地质》、《地热能》等专业杂志发表地热研究论文30余篇。经过多年地面勘查到钻探验证再到勘查成果修正的过程,不断完善对地热地面勘查成果的认识,将地热研究逐渐走向深入。

  2016年7月,根据二勘院高工李百祥等人在《甘肃地质》发表的论文《张掖-民乐盆地地质构造特征与张掖市地热资源开发可行性分析》,某公司在张掖成功开凿地热井一眼,体现了资料二次开发研究的重要性。《青海共和盆地存在干热岩可能性探讨》一文预测成果,已被后来在3000米深的钻孔证实,孔底温度187℃,有热无水。这些成果为今后地热勘查开发提供了建设性的思路。

  近十年来,二勘院累计派出11人次参加了地热能、浅层地温能以及物探等专业培训班、7人次参加研讨(交流)会,组织技术会诊(省外)2次,通过大量学习、交流,有力地提高了二勘院地热研究人员科学研究水平。

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