河南省沉積盆地區(qū)熱儲(chǔ)勘探價(jià)值分區(qū)方案研討

龔曉潔 田良河 李自濤 唐輝 寇亞飛 郭曉靜

摘 要：河南省沉積盆地區(qū)廣泛分布著中低溫地?zé)豳Y源。為了制訂科學(xué)合理的勘探開發(fā)方案，本文根據(jù)熱儲(chǔ)空間分布特征，結(jié)合開采和勘探現(xiàn)狀，綜合考慮地區(qū)對(duì)地?zé)豳Y源的需求，并根據(jù)資源條件和勘探價(jià)值進(jìn)行熱儲(chǔ)勘探價(jià)值分區(qū)，分為無(wú)勘探價(jià)值地區(qū)、近期可勘探地區(qū)、未來(lái)五年可勘探地區(qū)、未來(lái)二十年可勘探地區(qū)，為河南省地?zé)峥碧奖Ｗo(hù)提供借鑒。

關(guān)鍵詞：沉積盆地區(qū);地?zé)豳Y源;熱儲(chǔ)特征;勘探價(jià)值分級(jí);開發(fā)利用方案

中圖分類號(hào)：P314.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2019）10-0118-05

Abstract： Medium-temperature and low-temperature geothermal resources are widely distributed in sedimentary basins of Henan Province. In order to formulate a scientific and rational exploration and development plan， according to the spatial distribution characteristics of thermal reservoirs， combined with the current situation of exploitation and exploration， this paper comprehensively considered the demand for geothermal resources in the area， and divided the exploration value of thermal reservoirs into non-exploration value areas， near-future exploration areas， prospectable areas in the next five years and prospectable areas in the next 20 years according to the resource conditions and exploration value. It provides reference for geothermal exploration and protection in Henan Province.

Keywords： sedimentary basins;geothermal resources;preservative features;exploration value classification;development and utilization program

地?zé)崮馨凑掌鋬?chǔ)存特征可劃分為淺層地?zé)崮苜Y源、水熱型地?zé)豳Y源及干熱巖資源，其中水熱型地?zé)豳Y源是目前開發(fā)利用的主要地?zé)豳Y源[1，2]。因此，本次以河南省沉積盆地區(qū)水熱型地?zé)豳Y源作為研究對(duì)象展開論述。

河南省18個(gè)省轄市均有中低溫地?zé)豳Y源分布，潛力巨大[3-5]，但與國(guó)內(nèi)外地?zé)衢_發(fā)先進(jìn)地區(qū)相比，仍存在開發(fā)利用模式單一、管理模式粗放[6-10]等問(wèn)題，總體開發(fā)利用程度較低。合理開發(fā)利用地?zé)崮苜Y源，不僅在調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、保證國(guó)家資源安全、促進(jìn)國(guó)家節(jié)能減排戰(zhàn)略目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)等方具有非常重要的意義[11]，而且能帶動(dòng)第三產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，產(chǎn)生的間接經(jīng)濟(jì)效益更加巨大。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

根據(jù)地殼活動(dòng)性和穩(wěn)定程度的差異，大致以欒川-確山-固始深大斷裂為界，河南省在地質(zhì)構(gòu)造上跨越中朝準(zhǔn)地臺(tái)和秦嶺褶皺系兩個(gè)一級(jí)大地構(gòu)造單元。由于斷裂切割形成一系列隆（凸）起、斷（凹）陷，這些深大斷裂往往構(gòu)成地?zé)崽锏倪吔鏪12-13]（見圖1）。

2 主要熱儲(chǔ)分布特征

河南省地?zé)豳Y源類型按照所處的大地構(gòu)造環(huán)境分為沉積盆地型和隆起山地型。其中，沉積盆地型地?zé)豳Y源分布在東部黃淮海平原和西部山間盆地，為河南省主要地?zé)豳Y源類型。根據(jù)儲(chǔ)層時(shí)代及儲(chǔ)水介質(zhì)特征，可分為新近系孔隙熱儲(chǔ)、古近系裂隙孔隙熱儲(chǔ)、古生界巖溶熱儲(chǔ)和元古界巖溶熱儲(chǔ)。垂向上按其結(jié)構(gòu)組合，可分為孔隙型層狀熱儲(chǔ)、巖溶型層狀熱儲(chǔ)和上部孔隙下部巖溶復(fù)合型層狀熱儲(chǔ)三種組合類型（見圖2）。

孔隙型層狀熱儲(chǔ)主要分布于靈三盆地、洛陽(yáng)盆地、南陽(yáng)盆地的外圍、潢川山前坳陷、濟(jì)源—開封凹陷、周口凹陷局部、東明斷陷西部，其次為內(nèi)黃凸起的核部、平輿凸起的局部、菏澤凸起的民權(quán)—商丘一帶。

巖溶型層狀熱儲(chǔ)僅分布在濟(jì)源—開封凹陷西南部及登封、通許凸起西部禹州。

上部孔隙下部巖溶復(fù)合型層狀熱儲(chǔ)主要分布在湯陰斷陷、東明斷陷南部蘭考、永城陷褶斷束、汝河斷陷、周口凹陷大部，內(nèi)黃凸起、菏澤凸起、通許凸起大部、平輿凸起上蔡—新蔡一帶。

3 開發(fā)利用現(xiàn)狀及分析

3.1 開發(fā)利用現(xiàn)狀

18個(gè)地級(jí)市中，除平頂山市城區(qū)、信陽(yáng)市城區(qū)外，其他城市均有地?zé)峋植肌＝刂?013年，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)（水利、國(guó)土在案），全省地?zé)峋倲?shù)1 106眼，鄭州市、開封市、新鄉(xiāng)市、周口市地區(qū)地?zé)峋當(dāng)?shù)量均超過(guò)100眼，合計(jì)占全省總井?dāng)?shù)的75%。

河南省地?zé)峋疃仍?00～3 318m，以開采低溫地?zé)豳Y源為主，開采深度多為800～1 300m，深度大于1 500m的地?zé)峋當(dāng)?shù)量較少。近年來(lái)，隨著石油鉆機(jī)的引入、地?zé)岢删に嚨牟粩嗤晟埔约暗責(zé)崛∨膽?yīng)用需求不斷增加，鑿井深度也在不斷增加。

2013年，全省地?zé)崴_采總量為6 781×104m3。其中，新生界地?zé)崴_采量為5 896×104m3，基巖裂隙熱儲(chǔ)地?zé)崴_采量為885×104m3;溫水、溫?zé)崴?、熱水、中溫水開采量分別為3 840×104、2 659×104、279×104m3和3×104m3，不同溫度地?zé)崴_采比例構(gòu)成見圖3。

從省轄市地?zé)崴_采量來(lái)看：商丘市、開封市、漯河市和鄭州市四市開采量居全省前列，其年開采量均在700萬(wàn)m3以上;水溫大于40℃的地?zé)崴_采量位居全省前三名的省轄市依次是漯河市、開封市、新鄉(xiāng)市，其次為鄭州市、安陽(yáng)市、平頂山市、周口市（見圖4）。

3.2 開發(fā)利用現(xiàn)狀的具體分析

河南省地?zé)衢_發(fā)始于20世紀(jì)70年代，原省地質(zhì)局水文地質(zhì)隊(duì)在鄭州西郊相繼施工了鄭熱1#（嵩山飯店）、鄭熱2#（空軍醫(yī)院），在全省拉開了勘探開發(fā)深層地?zé)豳Y源的序幕，此后打井取熱成為河南省地?zé)豳Y源開發(fā)利用的主要方式。

20世紀(jì)80年代，大興“探采結(jié)合”，全省相繼鑿建10余眼地?zé)峋?，用于洗浴、游泳、礦泉水生產(chǎn)等。

20世紀(jì)90年代以來(lái)，隨著人們對(duì)新能源認(rèn)識(shí)的提高，地?zé)衢_發(fā)迅速發(fā)展，地?zé)岽蚓叱钡穑嵵菔?、開封市兩市發(fā)展最為迅猛，并向所轄縣市擴(kuò)展。此外，新鄉(xiāng)市、濮陽(yáng)市、漯河市、周口市等省轄市也不同程度進(jìn)行了地?zé)豳Y源開發(fā)。

在地?zé)衢_發(fā)利用方向上，20世紀(jì)70年代以前，河南省地?zé)豳Y源利用僅限于熱泉，汝州溫泉[14]、魯山溫泉[15]、濟(jì)源五龍口溫泉[16]、商城湯泉池、欒川九龍山湯池[17]、陜縣溫塘等溫泉，因含有豐富的礦物質(zhì)以醫(yī)療效果顯著而知名。此后，地?zé)豳Y源開發(fā)利用由單一溫泉，逐步轉(zhuǎn)變?yōu)殚_采平原區(qū)層狀熱儲(chǔ)地?zé)崴Ｖ饕_發(fā)類型包括洗浴及生活用水、休閑康樂(lè)、醫(yī)療、礦泉水生產(chǎn)、養(yǎng)殖、種植等。地?zé)豳Y源的開發(fā)，推動(dòng)了房產(chǎn)、賓館及酒店服務(wù)、公共洗浴、休閑康樂(lè)、礦泉水等行業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，取得了一定的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益。

目前，河南省地?zé)崂媚Ｊ骄鶠橹苯永?，且開發(fā)利用量逐年增加。開發(fā)用途除部分地區(qū)（如商丘市）用于城市供水外，其他地區(qū)主要用于洗浴（公共、家庭）及浴療，其次為養(yǎng)殖（魯山堿廠等）、礦泉水生產(chǎn)、旅游（如鄭州市郊區(qū)豐樂(lè)葵園、鄢陵花都溫泉）、供暖（如陜縣天鵝灣、龍飛花城等）等方面。洗浴及浴療占56.44%，城市供水占38.13%，種養(yǎng)殖占1.64%，礦泉水及飲料生產(chǎn)占0.26%，供暖占0.24%，其他用途占3.29%。

總體而言，河南地?zé)崴_采量已達(dá)到可觀的數(shù)量，就開發(fā)利用而言，主要是政府機(jī)關(guān)、企事業(yè)單位投資的福利性開發(fā)，以洗浴和生活用水為主要用途。商業(yè)性開發(fā)已經(jīng)起步，但仍處于低水平的初級(jí)階段，主要是小-中等規(guī)模的地?zé)峥禈?lè)業(yè)、洗浴、種植、養(yǎng)殖業(yè)、礦泉水等。地?zé)峁┡形吹靡酝茝V普及，但隨著地?zé)峁┡夹g(shù)的逐步成熟，河南省有一些新能源公司在中深層巖溶熱儲(chǔ)供暖方面也做出了有益嘗試，但是，地?zé)豳Y源開發(fā)應(yīng)用水平與先進(jìn)省（市）相比還有很大差距，也遠(yuǎn)未取得應(yīng)有社會(huì)、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益。

4 勘探價(jià)值分區(qū)

根據(jù)河南省區(qū)域地?zé)豳Y源熱量開采程度和勘探程度，結(jié)合各地區(qū)對(duì)地?zé)豳Y源的需求及經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，確定今后的勘探保護(hù)方向，并結(jié)合河南省地?zé)嵫芯亢烷_發(fā)利用的實(shí)際情況，進(jìn)行勘探價(jià)值分區(qū)。

4.1 無(wú)勘探價(jià)值區(qū)

分區(qū)依據(jù)：①地溫梯度<2.5℃/100m的區(qū)域;②4 000m勘探深度內(nèi)熱儲(chǔ)賦存條件差，不具開發(fā)利用價(jià)值。

分布范圍：以隆起山區(qū)為主，包括山西臺(tái)?。òê幽鲜∥鞅辈康陌碴?yáng)西部、林州市，鶴壁西部，新鄉(xiāng)輝縣，焦作市、獲嘉縣北部、修武縣，濟(jì)源市北部）;華熊臺(tái)緣坳陷（包括河南省西部的洛陽(yáng)市除洛陽(yáng)盆地以外的其余縣市，三門峽市除三門峽盆地以外的其余區(qū)域，平頂山市除北部汝河斷陷、南部周口凹陷以外區(qū)域）;嵩箕臺(tái)?。ㄠ嵵菔形鞑?、新密縣、新鄭市、登封市、鞏義市）;秦嶺褶皺系（河南省南部的南陽(yáng)盆地外圍區(qū)域，信陽(yáng)市除東北角駐馬店凹陷以外的區(qū)域，駐馬店市南部、泌陽(yáng)縣、確山縣、正陽(yáng)縣西部）以及?？h隆起區(qū)。

4.2 近期可勘探地區(qū)

分區(qū)依據(jù)：①極具開采潛力;②熱儲(chǔ)地質(zhì)條件好，開發(fā)成本低;③經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)或政府有需求;④開展過(guò)不同精度的勘探開發(fā)工作，熱儲(chǔ)資料較多。

分布范圍：以平原區(qū)為主，包括內(nèi)黃凸起、東明斷陷、菏澤凸起、濟(jì)源-開封凹陷除滎陽(yáng)市以外區(qū)域，永城陷褶斷束，通許凸起，周口凹陷（漯河市，平頂山市舞陽(yáng)縣、葉縣南部，周口市鄲城縣、沈丘縣大部、項(xiàng)城市大部）。

4.3 未來(lái)五年可勘探地區(qū)

分區(qū)依據(jù)：①極具開采潛力;②熱儲(chǔ)地質(zhì)條件較好，開發(fā)成本較低;③經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)或政府有需求;④有地?zé)釂尉こ蹋猩婕氨緟^(qū)的區(qū)域地?zé)豳Y料。

分布范圍：濟(jì)源-開封凹陷（鄭州市滎陽(yáng)市）;平輿凸起。

4.4 未來(lái)二十年可勘探地區(qū)

分區(qū)依據(jù)：①極具開采潛力;②熱儲(chǔ)地質(zhì)條件較好，開發(fā)成本較低;③經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)或政府有需求;④有地?zé)釂尉こ?，有涉及本區(qū)的區(qū)域地?zé)豳Y料。

分布范圍：周口凹陷（平頂山市襄城縣、葉縣北部，周口市商水縣、淮陽(yáng)縣南部、鹿邑縣、鄲城縣），駐馬店凹陷，洛陽(yáng)坳陷，南陽(yáng)坳陷。

5 結(jié)語(yǔ)

河南省地?zé)崴_采以新生界熱儲(chǔ)的靜儲(chǔ)量為主，由于補(bǔ)給源遠(yuǎn)，徑流滯緩，屬消耗型熱水資源;在層狀孔隙-裂隙熱儲(chǔ)中若過(guò)量開采地下熱水，會(huì)引起熱儲(chǔ)中水位逐年下降而形成地?zé)崴德渎┒罚M(jìn)而引起地層內(nèi)孔隙水壓力降低，顆粒間有效應(yīng)力增加，可能導(dǎo)致地面沉降地質(zhì)災(zāi)害的產(chǎn)生。故應(yīng)嚴(yán)格控制地?zé)崴幌陆档纳疃扰c速度，以防止過(guò)量開采引發(fā)地面沉降等地質(zhì)災(zāi)害。

河南地?zé)峥碧介_發(fā)工作應(yīng)著眼于4 000m以淺，其用途應(yīng)轉(zhuǎn)為梯級(jí)利用為主，即針對(duì)不同地區(qū)不同用途制訂針對(duì)性開發(fā)利用方案，使地下清潔能源資源發(fā)揮最大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值。

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