(山東地礦工程集團有限公司，濟南250013)
作者簡介:朱友強(1956-)，男，教授級高級工程師，現任山東地礦工程集團公司董事長、總經理。
文摘:黃河三角洲地區地熱資源豐富，開發潛力巨大。地下熱水主要賦存於新近系館陶組和古近系東營組的碎屑沈積巖中，屬於層狀孔隙-裂縫熱儲層，構成該區主要熱儲層組。區內有54～83℃地熱井14口，利用地熱供暖面積達4.0×105m2，地熱開發前景十分可觀。
關鍵詞:黃河三角洲；地熱資源；發展前景
1概述
黃河三角洲是中國三大河口三角洲之壹，也是世界上最新的、發展中的三角洲，具有臨江臨海的優勢。自1964年組織石油會戰，在黃河三角洲逐步建成中國第二大油田勝利油田以來，國內外各界對黃河三角洲的發展給予了極大的關註。國家把黃河三角洲列為農業綜合開發區，把東營列為沿海經濟開發區。山東省將黃河三角洲的開發列為兩個跨世紀工程之壹。2001年初，聯合國工業發展組織(UNIDO)中國投資促進辦公室與東營市簽署了《支持黃河三角洲可持續發展項目合作協議》。聯合國工業發展組織將黃河三角洲開發建設列為重點支持區域，將東營市列為“國際特色產業示範區”。在九屆全國人大四次會議上，“發展黃河三角洲高效生態經濟”被列入“十五”計劃綱要。這些都標誌著黃河三角洲進入了大發展時期，必將促進黃河中下遊乃至整個黃河流域的經濟發展和繁榮。
地熱能作為壹種可開發利用、發展前景巨大的新型可再生能源，具有巨大的經濟發展潛力。地熱礦泉水用途廣泛，易於開發，成本低廉，無環境汙染。已廣泛應用於供暖、家庭洗浴、熱水理療、暖池遊泳、溫水養殖、溫室種植、高效農業等領域，發展前景十分廣闊。地熱資源的勘探開發必將為區域循環經濟和高效生態經濟、節約型社會的建立和發展提供技術支撐；對實現東營市政府提出的“經濟快速發展、環境清潔優美、生態良性循環”的總體目標，緩解黃河三角洲能源短缺，促進經濟可持續發展具有重要意義。
2地熱地質背景
2.1地層和結構
黃河三角洲位於華北平原東南部，華北地臺遼冀向斜東部。中生代以來受燕山運動和喜馬拉雅運動的影響，緩慢下降，沈積了巨大的新生代地層。
泰山群變質巖(Ar)構成該區基底，凸起區埋深壹般為1 ~ 2 km，凹陷區最深為9km。古近紀晚期，在城東隆起、陳家莊-青坨子隆起、賓縣隆起南部有露頭，巖性為紅色、褐色、綠色花崗片麻巖。寒武-奧陶系主要出露於城東隆起東北部、義和莊隆起、陳家莊-青坨子隆起北部和廣饒隆起。巖性為淺灰色、灰黃色和灰黑色石灰巖。
古近系屬幹旱溫帶-亞熱帶氣候條件下形成的河湖相和山前沖積相，沈積厚度變化較大，凹陷厚度達1500 ~ 2000 m，無隆起。孔店組(Ek)分布廣泛，僅在各凸起區缺失。主要與紫紅色、棕紅色泥巖、砂巖、鈣質砂巖、粉砂巖互層。沙河街組(Es)僅在各凸起區缺失，自下而上分為四段。沙河街組第四段為灰色、灰褐色泥巖和頁巖，局部含碳酸鹽巖、油頁巖或白雲巖；沙三段主要由塊狀細砂巖、粉砂巖、油頁巖、泥巖和頁巖組成。東營凹陷沙河街組二段非常發育，主要由灰綠色、深灰色、紫紅色泥巖、砂巖和含礫砂巖互層組成。沙河街組壹段為灰色泥巖夾灰巖、白雲巖、油頁巖和粉砂巖。東營組主要發育在東營凹陷和沾化凹陷，上部為灰綠色和灰白色砂巖、細砂巖和泥巖。中部為棕紅色泥巖和細礫巖；下部為灰白色和灰綠色細礫巖、細砂和泥巖。
新近系館陶組(Ng)在本區分布廣泛，穩定性較好，僅在陳家莊凸起部分地區缺失。主要由灰白色礫質砂巖、細砂巖、灰綠色細砂巖和棕紅色泥巖組成，底部為含應時和黑色火石的礫質砂巖和砂礫巖。新近系明化鎮組(Nm)分布廣泛，主要為土黃色、棕紅色泥巖、砂質泥巖和灰白色砂巖。第四系平原地層(Q)分布廣泛，上部為淺棕黃色、淺綠色和灰色砂質粘土，粘土夾粘土質粉砂巖；下部為淺黃色、淺灰綠色粉質粘土或淺灰綠色粘質粉砂。
黃河三角洲地區在大地構造單元上屬於華北地臺(ⅰ)的遼冀向斜(ⅱ1)的東部。陵縣-渤海農場斷裂將其劃分為兩個三級構造單元，即成寧隆起(ⅲ1)和濟陽坳陷(ⅲ2)。成寧凸起由車鎮凹陷(ⅳ1)和義和莊凸起(ⅳ2)組成。濟陽坳陷由沾化凹陷(ⅳ3)、孤島隆起(ⅳ4)、陳家莊隆起(ⅳ5)、青坨子隆起(ⅳ6)、東營凹陷(ⅳ8)、廣饒隆起(ⅳ9)等構造單元組成。
受燕山運動和喜馬拉雅運動的影響，本區斷裂構造發育，構成本區主要構造單元的邊界，均隱伏在新近系之下。主要斷裂有齊河-廣饒斷裂、沂南斷裂、陳南斷裂、廣南斷裂等。斷層走向主要為東西向、北西向和北東向。喜馬拉雅運動時期，該區以斷塊斷裂和差異隆升運動為主，並伴有少量玄武巖等巖漿活動。
2.2地熱田特征
黃河三角洲位於近東西向的莫霍面隆起帶，莫霍面深度約32 km(陳墨香，1988)。地溫梯度高於平原區其他地區，最高為4.5 ~ 7.2℃/100 m，地溫密度為56 ~ 79 MW/m2。恒溫帶溫度為14 ~ 15℃，對應恒溫帶深度為15 ~ 17m。據該區深孔測溫資料統計，廣饒、孤島、義和莊凸起地溫梯度大於4.5℃/100m，陳家莊凸起北側大於4.0℃/100m；凹陷區地溫梯度壹般為3.1 ~ 4.0℃/100 m。
2.3地球化學場特征
黃河三角洲地下熱水的水化學過程主要是離子交換、濃縮和生化作用，因此鹽度和某些元素含量高，富含微量元素。在東營凹陷，館陶組、東營組等疏松巖石中層狀熱水儲層的化學類型主要為Cl-Na型水，但礦化度差異較大。館陶組壹般為8 ~ 20g/L，東營組為18 ~ 23g/L..寒武-奧陶系巖溶裂縫中熱水儲集的化學類型也為Cl-Na型，礦化度為3 ~ 10g/L，隆起區館陶組熱儲層往往與寒武-奧陶系連通良好，水化學特征發生了變化。在凸起之上，館陶組地下熱水的礦化度在增加。在垂直方向上，地下熱水的鹽度也有由淺至深逐漸增加的趨勢。
受圍巖、地下熱水循環交替條件和水文地球化學環境的影響，偏硼酸、偏矽酸、氟化物、溴化物、鍶、鐵、鋰、鋇等微量元素均有不同程度的富集。館陶組地熱水中溴化物和鍶的含量分別為8 ~ 30 mg/L和22.8 ~ 49.72mg/L；分別是。東營組地熱水中溴化物和鍶的含量分別為39.43毫克/升和62.56毫克/升；分別是。寒武-奧陶系灰巖熱儲地下熱水中偏矽酸和鍶的含量分別為59毫克/升和48毫克/升，均達到礦泉水標準。
3熱儲層的地質特征
黃河三角洲的經濟地熱資源有溫水和熱水，並伴有低溫地熱資源。新近系明化鎮組熱儲層巖石多為粘性土，結構致密，熱阻好，但富水性差，導熱系數低。另外，它埋藏淺，溫度低，所以作為下伏熱儲層的隔熱蓋層進行研究(劉貴義等，2001)。凹陷區古生界和古近系孔店組埋藏較深，目前鉆井深度難以達到。沙河街組雖然埋深不大，但砂層呈膠結狀態，多為低孔隙度和裂隙含水層，是主要含油層。地下熱水大多含有石油汙染，其熱水開發對油氣生產影響很大。因此，孔店組和沙河街組的地熱水不適合作為地熱資源開發利用。中生代地層、石炭-二疊系砂巖、前震旦系花崗片麻巖裂縫中幾乎沒有水，屬於“熱無水”層，不能形成熱儲層。該區館陶組和東營組分布廣泛，砂體單層厚度大。熱儲層巖性為松散或半膠結的砂礫巖，埋藏條件壹般，構造條件相對簡單。在東營凹陷、沾化凹陷和車鎮凹陷，地下熱水主要賦存於新近系館陶組和古近系東營組的碎屑沈積巖中，屬於層狀孔隙-裂縫熱儲層，構成了該區的主要熱儲層組。隆起區新近系熱儲層下方還有壹個下古生界寒武-奧陶系灰巖熱儲層，埋深1，000 ~ 1，500m。由於受斷層的影響，巖溶和裂縫十分發育，屬於巖溶裂縫熱儲層。
3.1新近系館陶組熱儲層
除陳家莊凸起中部外，館陶組熱儲層幾乎在全區廣泛分布。與下伏的東營組、寒武-奧陶系和太古界地層呈不整合接觸。頂板埋深850 ~ 1250m，砂層厚度壹般為80 ~ 240m，占該層總厚度的20% ~ 40%。館陶組熱儲層巖性為灰白色礫石砂巖、細砂巖、灰綠色細砂巖與褐色泥巖互層，底部為礫石砂巖和砂礫巖，含應時和黑色火石。礫石直徑1 ~ 8 mm，圓度中等。礫石層成巖性差，疏松，孔隙度為25% ~ 35%。根據河口區Here 1地熱井資料，熱儲層段1793 ~ 1948m，孔口水溫73℃，出水量1920m3/d，水化學類型為Cl-Na型，礦化度10.678g/L
3.2古近系東營組熱儲層
義和莊凸起、城東凸起、陳家莊凸起、青坨子凸起、廣饒凸起及工區南部古近系東營組熱儲缺失。頂板埋深壹般為1200 ~ 1700 m，地層厚度壹般為200 ~ 500 m(圖1)。自下而上可分為由粗到細的三個沈積旋回，具有明顯的正旋回和正韻律沈積特征。頂部為灰綠色和灰白色砂巖、細砂巖和泥巖互層，以砂巖為主；中部主要為棕紅色泥巖和細礫巖；底部為灰綠色和灰白色礫石砂巖、細砂巖和泥巖。再看東營組砂層，三個沈積旋回下部以厚砂巖為界，底部厚礫石層最大。三個沈積旋回都只能出現在東營組最發育的部位。該組砂礫巖松散，顆粒分選差，不同地區孔隙度差異較大。東營凹陷孔隙度為26% ~ 31%。沾化凹陷20% ~ 25%。根據東營西城東熱11地熱井資料，利用熱儲層段1586 ~ 1722m，孔口水溫74℃，出水量1954m3/d，水化學類型為Cl -Na型，礦化度18.875。微量元素中，鍶含量為35.62mg/L，為鍶地熱礦泉水。
圖1東營凹陷東營組等厚圖
(根據勝利油田1990的數據)
1 ——東營組地層尖滅線；2—東營組地層厚度等值線圖(米)
3.3寒武-奧陶系熱儲
寒武-奧陶系熱儲隱藏在新生界之下的潛山熱儲中。熱儲層受地層結構、巖溶發育和構造控制。主要分布在義和莊隆起、城東隆起的南、北部、孤島隆起、陳家莊隆起和廣饒隆起的北部。受構造控制，各隆起區寒武-奧陶系頂板埋深差異較大。寒武-奧陶系以灰色和灰白色灰巖為主。義和莊隆起比較特殊。除灰色和灰白色灰巖外，還有鮞粒灰巖、豹皮灰巖和白雲質灰巖。寒武-奧陶系灰巖中巖溶裂隙的發育受巖性、構造和埋藏條件控制。壹般來說，埋藏淺的碳酸鹽巖比埋藏深的碳酸鹽巖更發育，孔隙度更大。大斷層附近的孔隙度和滲透率大於遠處的孔隙度和滲透率；奧陶系灰巖比寒武系裂隙巖溶更發育，孔隙度更大。裂隙巖溶地層占地層總厚度的15% ~ 25%，單井湧水量1000 ~ 2000m3/d，礦化度3 ~ 10g/L，井口水溫70 ~ 90℃。
4 .勘探、開發利用現狀及前景分析
黃河三角洲地熱資源的發現源於20世紀70年代勝利油田的石油勘探。在石油勘探中，已鉆探水溫高於50℃的地熱井十幾口，其中5號樁所在區域的12號樁地熱井，井口水溫達98℃，居山東省之首。這些地熱井都是在開發石油的過程中形成的，而且井的質量很差，地熱資源的開發利用程度很低。僅用於洗浴、水產養殖和地震觀測研究，大部分未被開發利用。真正的地熱勘探開發始於20世紀90年代末。1998以來，隨著經濟的發展，上級主管部門和東營市對黃河三角洲地熱資源進行了專項調查，初步圈定了地熱遠景區，啟動了地熱井鉆探示範工程。同時，山東地礦工程集團公司和部分地熱開發企業籌資2000多萬元，用於商業性地熱風險勘探開發。申請勘探面積約600km2，提交了3份地熱調查報告。東營東西城、河口、孤島共鉆水溫54 ~ 83℃地熱井14口，每口出水量在1500 m3/d以上..這些工作壹方面拉開了黃河三角洲地熱資源勘探開發的序幕；另壹方面，為黃河三角洲地熱開發提供技術支持。
黃河三角洲地熱資源屬於低溫熱水型，井口溫度54 ~ 83℃，適合直接利用。目前，該地區已有十余口地熱井得到不同程度的開發利用。主要開發項目包括溫泉洗浴、浴池遊泳、生活供水和供暖。東營賓館、孤島芙蓉、孤島軍馬場、中建八局魯班公寓、勝東龔建新村利用地熱供暖面積3.0×105m2，洗浴、遊泳、洗浴、娛樂發展也各具特色，已初步形成壹定規模，取得了顯著的社會、經濟和環境效益，展現出廣闊的發展前景。據初步計算，黃河三角洲可利用地熱資源5.888×1019J，熱水資源5.63×108m3/a，折合標準煤2.009×109t，潛在經濟價值高達10000億元。隨著經濟的發展和人們環保意識的提高，地熱能作為石油枯竭後的替代能源逐漸被人們所接受，其發展前景十分可觀。
5地熱勘探開發的主要建議
黃河三角洲的地熱能開發利用尚處於起步階段，開發利用的規模和取得的經濟效益都有待進壹步提高。因此，建議:
(1)加快制定地熱資源勘查開發規劃。黃河三角洲地熱資源豐富，但缺乏合理系統的地熱資源開發利用規劃和發展藍圖。在壹定程度上影響了地熱產業的發展和地熱開發整體經濟效益的提高。
(2)地熱勘探精度有待進壹步提高。黃河三角洲地熱遠景面積7425km2，地熱專項調查實際調查面積不到600km2。已查明的地熱資源儲量僅占總資源的1/12，專門尋找深埋熱儲量的地熱地質勘探尚未開始。加強地熱資源勘探，提高資源儲量水平，確保地熱資源的可持續供應。
(3)增強綜合開發利用意識，加快地熱應用產業化進程。黃河三角洲地熱開發僅停留在供暖、洗浴等少數項目，處於自發、分散、粗放利用階段。地熱企業管理粗放，開發利用少且單壹，綜合開發利用率低。盲目追求高額利潤導致地熱資源浪費嚴重。
(4)建立具有帶動作用的地熱資源應用示範項目和科研機構。國內外地熱資源開發利用綜合研究經歷了地熱資源勘查、示範項目立項、綜合開發的過程。建立地熱資源開發利用產學研壹體化示範工程是推進地熱資源梯級開發和綜合利用產業化進程的最佳途徑。
(5)加強地熱勘查管理和地熱專業法規建設。地熱是礦產資源的壹種，屬於采礦法的調整範圍，但目前部門之間管理混亂。影響了地熱資源勘查和開發利用的有序開展。
參考
陳墨香。1988.華北地熱。北京:科學出版社。
劉貴義，孟慶豐。2001.德州市低溫地熱資源及其開發利用研究。見:九五地質科技重要成就論文選編。北京:地質出版社。