地熱，京津冀現實(shí)的綠色能源

京津冀地區是我國政治、經(jīng)濟和文化中心，千里沃土，人煙稠密。燕山聳立其北，太行山屏幛其西，東南為渤海灣，構成了特殊的自然地理環(huán)境。每當大氣圈寧靜少風(fēng)的時(shí)候，林立的煙囪，滾滾的汽車(chē)流，人類(lèi)活動(dòng)造成的煙霧塵埃難以擴散，頻頻郁集成霧霾。這里是我國打贏(yíng)藍天保衛戰的重點(diǎn)戰場(chǎng)。

京津冀地區大部份位于著(zhù)名的渤海灣盆地里。由于地幔柱上拱，這個(gè)盆地是一個(gè)裂陥盆地，是一個(gè)“熱盆地”。油氣資源豐富，地熱資源也十分豐富。人們很早就利用“溫泉”洗浴和醫療。從上個(gè)世紀六十年代開(kāi)始，這里先后開(kāi)展了大港、華北和冀東石油會(huì )戰，隨著(zhù)油氣田的發(fā)現、開(kāi)采，地熱資源利用也隨之逐步實(shí)現了規?；?、多樣化。當前主要用于五個(gè)方面：

1、冬季供暖。大港油田利用地熱供暖，1995年就達到70萬(wàn)m2。華北油田書(shū)苑居小區，12萬(wàn)m2；霸縣采油二廠(chǎng)21萬(wàn)m2，地熱安全供暖分別達到了18年和20年。油田所在地任丘及其周緣的18個(gè)縣市，不同規模地都在用地熱供暖。中石化清潔能源公司在本區地熱開(kāi)發(fā)利用上也發(fā)揮了重要作用。

2、種植養殖。華北油田采油二廠(chǎng)，利用地熱給15000m2花卉蔬菜大棚保溫，每畝產(chǎn)值達到33000多元。大港油田鉆井一公司利用地熱進(jìn)行水產(chǎn)養殖，每畝產(chǎn)值曾達到10萬(wàn)元以上。林業(yè)部與河間市共建的花卉公司，80余畝大棚用地熱保溫，曾年產(chǎn)月季花500萬(wàn)支，價(jià)值400余萬(wàn)元。

3、管線(xiàn)伴熱輸油。華北油田用地熱伴輸，減少了18臺加熱爐，每年節省燃油7300多t。北大站、南大站和畄一聯(lián)合站，利用脫油后污水余熱，保溫20萬(wàn)m2。

4、中低溫地熱發(fā)電。華北油田與天津大學(xué)、西安交通大學(xué)聯(lián)合攻關(guān)，在國內開(kāi)創(chuàng )螺桿發(fā)電機和汽輪發(fā)電機利用1100C熱水發(fā)電的先河。發(fā)電后熱水梯級利用，年節約燃油5400t。

5、洗浴、醫療。本區以“溫泉”為標識的賓館、景點(diǎn)和療養院比比皆是。如北京昌平的小湯山療養院，建有20多間水療室，每天可浴療1000余人次以上。

舉世公認，地熱是綠色、環(huán)保能源。實(shí)踐證明本區地熱資源極其豐富，目前尚處于開(kāi)發(fā)初期，是打贏(yíng)藍天保衛戰不可或缺的力量。

本區熱儲層有兩類(lèi)：淺層，上第三系以碎屑巖為主的孔隙性?xún)?；深層，前中生界基巖以碳酸鹽巖為主的孔隙、裂縫“雙重介質(zhì)”儲層。前者儲層溫度40-900C；后者90-1400C左右，均屬于“中低溫地熱”。熱田上覄蓋層的地溫梯度帶走向北北東，和大地構造單元走向基本一致；高地溫帶和正向構造單元(隆起、凸起和潛山等)基本一致。這個(gè)規律有助于降低開(kāi)發(fā)地熱的風(fēng)險和成本。

閆敦實(shí)、于英太等，曾對本區地熱資源進(jìn)行多年研究和開(kāi)發(fā)利用實(shí)踐，並依據原地質(zhì)礦產(chǎn)部《地熱資源評價(jià)方法》(ZD40_85)對經(jīng)濟型和亞經(jīng)濟型地熱資源進(jìn)行了定量計算和評價(jià)(詳見(jiàn)《京津冀油區地熱資源評價(jià)與利用》中國地質(zhì)大學(xué)出版社，2000年10月)。他們指出在河北南宮、故城一線(xiàn)以北63000Km2區域內，上第三系熱田，面積36890Km2，地熱資源1129.72x1018J，熱水資源28393.47x108m3；前中生界基巖熱田，面積11980Km2，地熱資源749.36x1018J，熱水資源1769.7x108m3。是一個(gè)巨大的能源賦存。華北油田采油二廠(chǎng)和書(shū)苑居小區，大體上每天2000m3的1000C左右的熱水，可以滿(mǎn)足12-21萬(wàn)m2房屋的保暖需要。若以此數據為標準，僅僅是基巖熱田的可采熱水就足以供暖2-4億m2。為了給“雄安新區”建設做出新貢獻，華北油田公司加快了開(kāi)發(fā)地熱的步伐，“以深層地熱資源為基礎，淺層地熱資源為補充，油田余熱就近利用為特色，形成多源互補、全面覄蓋的地熱利用模式”，計劃供暖能力2018年達到200萬(wàn)m2；2020年達到1000萬(wàn)m2，2025年達到1億m2。

和開(kāi)發(fā)烴類(lèi)流體礦床相比，開(kāi)發(fā)地熱具有地質(zhì)風(fēng)險較小，工藝技術(shù)基本成熟的特點(diǎn)。在油區開(kāi)采地熱更具有大量的地質(zhì)資料和閑置井(地質(zhì)報廢井、油氣產(chǎn)量枯竭井等)可供借用，可大幅度降低成本的優(yōu)勢。顯而易見(jiàn)，京津冀地區地質(zhì)和地表條件允許地熱開(kāi)發(fā)加快節奏，並且適合走“眾人拾柴火焰高”道路，可作為我國深化能源供給側改革，探索新機制新體制的“先導試驗區。“

為了實(shí)現高質(zhì)量、高速度、高效益利用地熱資源，避免重蹈“先污染，再治理”的覄轍，自始至終，要認真抓好下列四個(gè)環(huán)節：

1、因地制宜

本區地熱在空間分布上不均勻，“熱田”各自的特性(埋深、儲層類(lèi)型、水溫、水質(zhì)和產(chǎn)能等)不相同；另外，用戶(hù)本身的利用能力千差萬(wàn)別，因而不能用一種開(kāi)發(fā)辦法和模式到處套用。當前“直接供熱方式”顯然不適合過(guò)于分散的用戶(hù)，相反，若將“熱能”轉化“電能”，就可以解決這個(gè)矛盾。

眾所周知，開(kāi)發(fā)流體礦產(chǎn)要重視防止井間干擾，因為這將大大地降低效率和效益。為此要精心地確定井距和開(kāi)采強度。開(kāi)發(fā)地熱一定要從實(shí)際情況出發(fā)，要尊重客觀(guān)規律，切忌“一刀切”、“一窩蜂”和“層層加碼”。

2、保護資源，保護環(huán)境

本區開(kāi)發(fā)地熱，應堅持“用熱不用水”原則。即采出的熱水，通過(guò)熱交換，實(shí)現熱能利用，卸載熱能后的水，回灌(注)地下。這樣做有兩點(diǎn)好處：

一是，充分利用地熱能。據研究，地熱能95％儲存在巖石骨架中，5％儲存在地下水中。將涼水回注，經(jīng)過(guò)地下熱交換，再提升到地面卸“熱”，循環(huán)往復，方能使地熱得到永續利用。以往的實(shí)踐業(yè)已證明這是可行的。仼丘潛山油田采出一億多噸原油，注入了大體同等體積的冷水，但是油井井口溫度並沒(méi)有降低。北京京熱2井，注入100C自來(lái)水2000余m3，十五天后，就趨近地熱井溫。

二是，京津冀地區因大量抽采地下水是我國“地表嚴重沉降”區域之一。開(kāi)發(fā)地熱，保持“采灌平衡”，既可防止地表沉降，防止高礦化度地下水對地表的污染；同時(shí)有助于保持熱儲層原始組織結構，從而保持熱水旺盛的生產(chǎn)能力。

開(kāi)發(fā)地熱是大規模改造自然活動(dòng)。鉆井完井的鉆井液、固井液；生產(chǎn)過(guò)程中套管損壞引起的竄流都會(huì )嚴重污染地下水體。消除這類(lèi)污染比消除大氣污染難度更大，耗時(shí)更長(cháng)。水資源並不富裕的京津冀地區，對此更要高度警惕，采取有力措施，防患于未然。

3、建沒(méi)合格的技術(shù)服務(wù)市場(chǎng)。利用地熱是一個(gè)厐大的系統工程。單就直接用熱而言，據華北油田的經(jīng)驗，至少包含資源評價(jià)、開(kāi)發(fā)方案優(yōu)化、符合環(huán)保要求的鉆完井和套管修復技術(shù)、高效換熱、中低溫發(fā)電和回灌(注)技術(shù)等環(huán)節。沒(méi)有資源評價(jià)，就無(wú)法確權登記，就無(wú)法進(jìn)行礦權流轉。沒(méi)有合格的鉆完井和套管修復技術(shù)，就不可能安全生產(chǎn)和綠色發(fā)展。要走“眾人拾柴火焰高”的發(fā)展道路，一方面要降低各類(lèi)資本進(jìn)入地熱行業(yè)的“門(mén)檻”；一方面必需有合格的技術(shù)服務(wù)市場(chǎng)。二者相輔相成，缺一不可。容忍“濫竽充數”的作業(yè)者，將會(huì )給地熱行業(yè)發(fā)展帶來(lái)災難。

要進(jìn)一步調動(dòng)油田公司開(kāi)發(fā)地熱的積極性。油田公司在開(kāi)發(fā)地熱中有兩大優(yōu)勢：一是實(shí)踐多年，形成了一支集研究與施工于一體的專(zhuān)業(yè)隊伍，可以成為新時(shí)期建設技術(shù)服務(wù)市場(chǎng)的基礎；二是數十年大規模油氣勘探開(kāi)發(fā)，積累了豐畐的地質(zhì)資料和擁有大量的閑置井可資利用。以華北油田公司為例，有三維地震資料25000多Km2，閑置井2137口。后者追加少量投資加以改造預計可日產(chǎn)熱水128000m3，足可以供暖200-300萬(wàn)m2。對油田公司各級政府要進(jìn)一步做好服務(wù)工作。當前要抓好三件事：一是協(xié)助油田公司增列地熱的探礦權和采礦權；二是協(xié)調企業(yè)與社會(huì )各方面的關(guān)系；三是協(xié)助企業(yè)拓寬融資渠道，實(shí)現“混合制”，增強央企的發(fā)展活力。

4、不斷提高熱能的利用效率。目前采出熱水的熱能利用率在50％左右，余熱利用還有很大的空間。為此，一要控制回注水的溫度上限；二要推廣“梯級利用”，當前由高溫到低溫，大體可分為取暖和發(fā)電；種植和養殖；以及其它等三個(gè)梯級。另外，也可以將冬季供暖與其它季節制冷，或者發(fā)電結合起來(lái)，以最大限度利用熱能，提高項目的經(jīng)濟效益，增加開(kāi)發(fā)地熱的新動(dòng)能。

本文刋于《中國能源報》2018.8.6第19版_國家節能環(huán)保專(zhuān)刋。

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