地熱資源開發(fā)利用

地熱資源的開發(fā)與保護方法

  開發(fā)地熱資源開發(fā)其他固體礦產資源不同,它是通過鉆探地熱井采取熱儲層中的地熱水來實現的,但它又與常溫地下水有常年性的補給來源不同,在一定意義上是不可再生的自然資源之一,資源開發(fā)與保護應并重。依據地熱資源的特點和我國多數地熱田開發(fā)利用的實踐,為合理開發(fā)有效利用地熱資源,一般的作法是:
 
  1) 開采深度取決于熱儲層的埋藏深度及當前的開采技術經濟水平。構造隆起區(qū)受斷裂構造控制的對流型地熱田,深部的地熱水沿斷裂循環(huán),在適宜的構造部位排出地表,通過勘查,可在淺部找到來自深部溫度較高的地熱水,地熱水的開發(fā)深度一般都比較淺,如近年來在海南等沿海地區(qū)勘查開發(fā)地熱田,開采利用50~80℃的地熱水,開采深度一般都在300m以內。處于沉積盆地主要靠地熱增溫的傳導型地熱田,只有達到相當深度的熱儲層才有實際開采意義,因而地熱水的開采深度均比較深,如華北盆地區(qū)的大多數地熱田,欲開采40℃以上的地熱水,熱水井深度一般須達到1 000m以上。就當前我國地熱水開發(fā)的經濟技術水平而論,開采深度超過2 500m的地熱水已不經濟了。
 
  2) 大多數地熱田實行邊探邊采或滾動式勘查開發(fā)。由于地熱資源的開發(fā)是通過勘探打井直接取地熱水實現的,不論是地熱勘探孔還是地熱水源井一經打成,就可用于地熱水的開發(fā),因此地熱資源開發(fā)并不需要等到勘探工作結束后。中國不少地熱田的勘探經驗也證明了這一點,即地熱勘探孔,結合地熱開發(fā)的實際需要進行,勘探結束后,轉入開發(fā)利用;一些地熱水開采井,結合地質勘探進行,又為全地熱田的勘查提供信息。兩者相結合,既解決了地熱勘查工作投資大,經費不足的問題,又解決了開發(fā)單位急需利用地熱資源的矛盾,收到了事半功倍的效果。
 
  3) 地熱田開發(fā)一開始,就需加強動態(tài)監(jiān)測。地熱資源是在特定地質條件和一定的地質歷史時期里形成的,其補給來源受到特定地質構造條件的限制,補給量有限,有的基本沒有補給,在一定意義上講是不可再生的資源,開發(fā)一點,就消耗一點,開發(fā)得多,消耗得多,這一變化都將在地熱水的動態(tài)變化中顯現出來。中國絕大多數地熱田,隨著開采量的增加,地熱水水位逐年下降就是很好的例證。系統地取全取準地熱開采動態(tài)觀測資料,尤其是開采量與相關的水溫、水位、水質動態(tài)監(jiān)測資料,是重新評價地熱田的可采資源,對地熱田實行科學管理的重要手段和依據。動態(tài)觀測在地熱田勘查開發(fā)一開始就應引起足夠的重視。
 
  4) 地熱回灌是提高地熱資源利用率的必要手段。中國一些地熱田在短短幾年、十幾年的開采中,就形成了數十米的水位下降,為減少水位下降不得不嚴格控制其開采量。如北京東南城區(qū)地熱田,每開采150萬m3的地熱水,水位平均就下降1m,因而不得不將其年開采量控制在400萬m3左右。天津塘沽、西安等地熱田,每年也以2~3m的速度下降??墒?,按其采出的水量進行熱量換算,按目前的開采水平進行限量開采,100年內采出的熱量僅僅是熱儲層中儲存熱量的1%~2%,儲存水量的2%~5%,顯然,地熱資源沒有得到有效的開發(fā),其原因在于熱水資源補給不足,已開發(fā)的地熱水資源是靠降低水位,消耗已有的儲存量來實現的,增大開采量,必然加大地熱水水位的降低。為提高地熱資源的利用率,可通過對熱儲層進行人工回灌來實現,法國巴黎盆地地熱資源開發(fā)有這方面的經驗,中國天津濱海地區(qū)也開始了這方面的試驗研究。
 
  5) 地熱開發(fā)必須同時重視環(huán)境保護:地熱水開發(fā)相應地可引起兩個環(huán)境地質問題:一是隨著開采量的增大,在開采影響區(qū)內,引起地下水位下降,進而造成地面沉降,尤其是淺部熱儲層為軟弱松散層的地區(qū),因開發(fā)地熱水,局部地段已引起了數十厘米的地面沉降,造成了一些危害;二是高礦化度或含有害成分超標的地熱廢水排放,對當地淺層水形成的污染。這是開發(fā)地熱水應引起重視的。