综合开发利用建设牛驼地热产业区

五彩神牛

地热作为洁净高效能源，其经济效益、社会效益、环境效益已为越来越多的有识之士所认可，地热资源的开发和地热的应用范围日益增多。目前已应用于供暖、疗养、洗浴和养殖等领域，而且随着综合利用水平的提高，正焕发出勃勃生机。牛驼镇地热田是华北地区地热条件最好的大型地热田之一。选择各方面条件较好的牛驼镇一带，建立地热产业园区，不仅能实现对地热资源的综合开发、梯级利用，充分发挥地热效益，同时也为尾水回灌提供了有利条件，以保证资源的可持续利用，减少对环境的影响。

1  自然地理概况
牛驼镇地热田位于河北省境内，热田中心在廊坊市固安县牛驼镇，故得名。廊坊市境内的热田面积281km2,分布于固安县、霸州市和永清县三县市交界处。该热田北距北京60km，东到天津70km，西至保定125km，离廊坊也只有59km。区内有106国道穿过，廊霸路和四通八达的省、市、县级公路使本区的交通十分便利。地热田处于河北冲洪积平原上，土壤土质以土壤为主，农业发达，是廊坊地区主要棉产区。当地农民素来就有种花，养鱼的传统，近年来固安县致力于调整农业结构，干鲜果品、花卉、蔬菜种植、水产养殖快速发展，已发展成为环京津最大的菜园子，并且已经初步形成了固安县无公害蔬菜基地。
良好的区位优势，方便的交通条件和坚实的农业基础条件为本区地热资源的大规模开发打下了良好的基础。

2 地热资源状况
牛驼镇地热田呈北东向展布，在廊坊市主要分布在固安县牛驼镇、马庄镇、霸州市南孟镇和永清县的龙虎庄乡一带，热田中心部位位于牛驼镇的林城至龙虎庄一带，中心盖层薄，第四系和上第三系明化镇组直接覆盖于基岩上，向两侧盖层逐渐增厚，最厚可达4000～5000m。下伏基岩最小埋深仅799m，基岩除东部分布有厚薄不均的古生界寒武—奥陶系地层外，主要以蓟县系白云岩为主，局部有长城系地层分布。基岩热储作为热水良好的储存空间，热储厚度大而且比较稳定，控制边界牛东断裂是深部热水对流循环的有利通道，断裂坡面被下第三系覆盖，深部热水在断裂坡面受阻后上涌补给了凸起顶部，使得该区域形成了较高的地热异常和较丰富的水量。热田中心的地温梯度高达8.88oC/100m。
牛驼镇地热田具双层热储结构，上部为上第三系明化镇组热储，下部为基岩热储，各热储层的水文地质条件如下：
明化镇组热储：本组地层为一套河流相沉积，沉积厚度变化较大，区域上表现为上粗下细的反旋回沉积韵律，本热田范围内呈现下粗上细的正旋回沉积建造特征，岩性为中、细砂岩，砂砾岩与泥岩互层，底界埋深800～1000m，层厚350～500m，含水层为半固结砂岩，砂砾岩，热田中心区底部以大套砂砾岩与下伏基岩不整合接触，砂层最大单层厚度30～37m，砂厚比25.3～53.4%,孔隙度28.5～31.9%,热储中部温度38.8～58.7oC,单井涌水量一般均可达1500m3/d以上，井口水温40～60oC。如热田内的9717井，井深997.67m,成井段798.6～985.52m,井口水温57oC，矿化度1.384g/L。
基岩热储：牛驼地热田下伏基岩除东部分布有厚薄不均的古生界寒武—奥陶系地层外，主要以蓟县系白云岩为主，局部有长城系地层分布。热田内基岩埋藏较浅，顶面埋深799～2300m.寒武—奥陶系灰岩热储层主要由奥陶系的马家沟组、亮甲山组、冶里组和寒武系的府君山组构成，主要岩性为灰岩、白云质灰岩、鲕状灰岩。奥陶系地层储厚比32%，寒武系地层储厚比16.5%，蓟县系地层主要以雾迷山组白云岩为主，由于经过漫长地质历史时期的剥蚀、风化、淋滤作用，其溶隙、溶孔发育地层储厚比一般可达30%，平均孔隙度3.3%，是区内地热条件最好的热储层。据牛驼镇地热田内的地热井资料统计，热储厚度130～654m，热储中部温度73.3～103.1oC，单井涌水量1200～2400m3/d，井口水温73.3～92oC，矿化度2.6～3.0g/L。
据廊坊市地热资源调查成果,牛驼镇地热田(廊坊市境内部分)上第三系明化镇组地热水储存量179.2×108m3，热资源量209.99×1016 J，相当于7165.1万吨标准煤。地下热水可开采量10.15×108m3，可开采热资源量12.41×1016 J，相当于423.57万吨标准煤，折合热能39.36MW；基岩热储地热水储存量41.09×108  m3  ，热资源量118.54×1016 J，相当标准煤4045.4万吨。地下热水可开采量3.21×108m3 ，可采热资源量9.46×1016J，相当标准煤322.7万吨，折合热能29.98MW。以上数据是在静态情况下计算的,按100年的地热井服务年限,其可开采热资源量尚不足热储层蕴含热量的5%,何况众所周知,地球深部热量是源源不断地流向地表,通过地表向外散发的，因此开采地下热水对热储层温度的影响是极其微弱的。通过热田内现有地热开采井近20年的开采，热水出水温度没有发生变化，从这种意义上说，本区的地热资源可以说是取之不尽，用之不竭的，是一个巨大的能源库。

3  地热资开发现状、存在问题及原因分析
牛驼镇地热田是上世纪六、七十年代进行农田水文地质勘探时逐步发现的，七十年代华北地区石油地质勘探进一步为地热异常的分析研究提供了基础资料，八十年代经过长达8年的详查，基本查清了该区域地质构造、地温场特征、热储层特征及水文地质条件，为后续开发打下了坚实的基础。之后有关部门、单位陆续在此设立了基地，开发地热资源。初步建立了小规模地热产业。到目前为止，热田内共有地热开发企业5家，7口地热井，年开采量80×104m3，主要用于供暖、洗浴、种植、养殖，取得了一定的经济效益。但对某一家企业来说仍然存在利用形式单一、综合利用程度不高，造成了一定的资源浪费现象。究其原因，主要是单个企业开发项目单一，企业间缺乏资源交流配置机制，如地下热水在一家企业单纯供暖后，由于没有后续项目利用，而将较高温度的地热尾水直接排掉，白白地浪费了资源，无法充分发挥出地热资源巨大的经济效益。

4        地热资源综合利用方式
地热资源是通过漫长的地质作用形成的集热、矿、水为一体的具有复合优势的矿产资源，具有多重开发利用价值。首先是热能资源，可为烘干、采暖、化冻、孵化、制革、印染等工业项目提供热能；其次是热矿泉资源，由于地热水中含有锶、锂、锌、硒、氟、偏硅酸、偏硼酸等多种对人体有益的微量元素和温度，而具有一定的理疗功能，可用以进行洗浴、疗养、游乐设施建设。再就是水资源，本区地热资源为水热型，地热能是以水为载体开发出来的，在充分利用其热能和矿泉资源后，地热尾水经水质处理可作为水产品养殖、农业灌溉、替代生活用水和工业用水以及市政用水等。依据地热资源特点，在开发中应着重从三个方面进行综合利用，以充分发挥其社会、环境和经济效益。
4.1  热能的利用
针对供热对象不同，对热能品质要求的不同，将热能进行梯级开发利用。70oC以上的地热水可用于常规采暖设施的居民、车间直接供暖、工业烘干、制革、纺织业的漂洗、脱干、脱脂等；70～50oC热水可用于地板辐射采暖及农业温室大棚采暖，35～40oC的尾水可通过运用热泵技术，将温度提升到65oC以上再进行供暖，也可以直接用于冬季繁育鱼苗、农作物育苗、家禽孵化育雏等种、养殖领域。
4.2  理疗功能的开发
实践证明，地热水中含有的锶、锂、氟、偏硅酸、偏硼酸、二氧化碳及放射性元素氡等对人体皮肤、心脑血管、肠胃和运动系统具有一定的治疗和保健作用。因此，可利用45～50oC地热水的化学成分和温度、浮力、压力等物理作用，开展中药浴、桑拿浴、直喷浴、雾状浴、雨状浴等水疗养生项目，并配以针灸、推拿、按摩和中西药物治疗风湿病、皮肤病、心脑血管、肠胃及腰、腿、颈、肩等运动系统疾病，同时可依托30oC左右地热水，发展集游泳、娱乐、健身、餐饮、住宿为一体的旅游服务业。
4.3  地热尾水资源的利用
在当今地表水资源匮乏的今天，对于已进行热能提取和矿泉开发的地热尾水，进行水质净化处理后用以替代一部分地表水，既节约了地表水又消除了地热尾水排放对环境造成污染。因此，一方面可利用地热尾水进行热带水产养殖和名、特、优水产种苗的繁育，如可进行鳗鱼、白鲳、甲鱼、鲈鱼、罗非鱼等水产品的养殖和开发；另一方面，将地热尾水进行水质处理后，引入千家万户，进行洗浴和卫生洁具冲洗，此外还可利用地热尾水进行城区绿地灌溉，既节省了资源又减轻了环境污染。

5  综合开发利用地热资源、建立地热产业区
牛驼地热田是华北地区条件最好的大型地热田之一，具有双层热储结构，上部明化镇组孔隙型热储埋藏较浅，可开采40～60oC热水，水量一般可达1500 m3/d，矿化度1g/L左右；下部基岩裂隙型热储埋深较大，成井深度1200～2000m，井口水温73～92oC，水量1200～2400m3/d。热水含有多种对人体有益的微量元素，是很好的医疗热矿水，但同时具有较强的腐蚀性，矿化度2～3g/L。良好的地热地质条件为地热资源大规模开发提供了坚实的基础。廊坊市和固安县政府一直筹划招商引资，在热田中心牛驼镇一带建立地热工业园区。此外，周边地区土壤条件适宜种植业的发展，当地农民素有种花、养鱼的传统，特别是近年来随着农业产业结构调整，大力发展特种蔬菜，反季节蔬菜、水果、花卉等种植业，该区现已成为京南地区最大的无公害蔬菜基地。优越的地理位置、便利的交通条件、广泛的市场需求为地热资源的开发提供了良好的外部环境和应用领域。为充分发挥地热资源的环境、社会和经济效益，地热产业园区建设中应着重抓好以下几个方面：
5.1  综合开发、梯级利用
制定地热资源开发利用规划，合理布置开采井及开采层段，实现两个热储层的共同开发。同时，按批准开采量进行开采，严禁超量开采，避免造成资源破坏。根据不同温度段、不同水质的适宜领域安排好开发项目，达到梯级利用。如70oC以上的基岩热水通过换热可进行供暖、烘干、孵化、制革、纺织等工业项目；50～70oC热水可开发浴疗、地板辐射采暖、温室大棚等项目，50oC以下可进行洗浴、游乐、种、养殖等项目的建设。尾水处理后尚可作为农业灌溉、水产养殖和市政用水。
5.2 合理布设建设项目、实现资源优化配置
为了避免现状条件下地热开发项目单一造成资源浪费的现象在大规模开发后重现，本区地热资源开发应向高起点、规模化、集约化发展，在进区项目布设上，应实现工业、旅游会馆、设施农业相间布置，制定相关政策，利用经济杠杆，实现资源优化配置，烘干、供暖尾水转供洗浴、疗养和种、养殖业，在减少固定设施投资的前提下，实现资源在企业间总体上的梯级利用，发挥资源综合效益。
5.3  借鉴先进经验、采用高新技术、实现资源充分利用
地热产业区建设应遵循高起点、规模化建设的原则，借鉴国内、外规模开发的成功经验，特别是国内已经命名的温泉之乡的先进建设经验，在进区项目上严格把关，选择适宜项目，合理布局。开发利用中加强采用地板辐射、热泵等先进的地热利用技术，提高地热开发的科技含量，发展节约型、效益型的开发利用模式，努力提高地热利用率，减少资源浪费。
5.4开展尾水回灌、保障可持续发展
本区域地下热能资源非常丰富，地下热水只是作为地热能的载体，地热水的大量集中开采会因其埋藏深度大、补充缓慢而造成超量开采，长期连续超采必然会导致热水位大幅度下降，不但会造成作为热能载体的热水资源枯竭，而且会引发地面沉降等一系列地质环境问题。把地热尾水集中起来进行水处理，然后回灌到热储层，是目前国内、外维持热储层产能，延长地热田的使用寿命，保证可持续开发利用的有效途径，通过尾水回灌使地热水形成良性循环，在循环过程中不断地将深部热能带到地表，从而使地热能得以持续利用。

总之，地热产业园区的地热综合开发利用是一项复杂的系统工程，但只要我们以科学发展观高度重视，认真研究，制定合理开发方案，采取有效措施，就一定能够开发好这一宝贵的能源资源，充分发挥其应有的环境、社会、和经济效益。

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