天津新区地热资源开发“转型”

开采地热九成用于供热

几十年来，地热水一直陪伴在滨海新区人的身边，而且正在与普通市民发生着越来越密切的关系。那么，地热水是从哪里来的呢？天津地热勘查开发设计院曾梅香副总工程师告诉滨海周刊记者，地球的地核、地幔由花岗岩、玄武岩组成，其中的放射性元素不断衰变，持续释放热量，加热岩层及蕴藏在岩层孔隙中的水，形成地下热水。
 

目前，滨海新区年可采地热水储量1774万立方米，实际年开采量约471万立方米。滨海新区地下热水层共六层：第一层明化镇层、第二层馆陶层、第三层东营层……第六层雾迷山层，其中第一至三层属孔隙型地热层，第四至六层属基岩型地热层。塘沽地处“黄骅凹陷”，基岩热储层深度在4000米以上，开发成本高，因此没有基岩层地热开采。整个滨海新区也以开发孔隙型的第一、第二储层的地热资源为主。这两层的地热水温度在40摄氏度到75摄氏度之间，属于中低温地热，占开采量的比重最大。
 

早在上世纪70年代，滨海新区就开始利用地热资源。当时，拥有技术、设备优势的渤海油田、大港油田，在全国率先开采地下热水资源。刚开始都是开采第一层明化镇层地热水。开发伊始，地下热水压力大，都是顺着井口自动往上冒，形成汩汩冒水的“自流井”。受当时地热水“取之不尽，用之不竭”观念的影响，地热采井遍地开花。
 

随着开采的深入，开采温度更高的第二层馆陶层地热水的单井逐渐多了起来。开采出来的地热水主要被用于集中供热，这种状态一直持续到现在。曾梅香告诉滨海周刊记者，截至目前，滨海新区共有122眼地热井，其中明化镇层地热井9眼，馆陶层地热井99眼，东营层地热井4眼，雾迷山层(基岩层)地热井10眼。滨海新区年开采地热水471万立方米，用于供热的应该在九成以上。
 

过量开采致水位迅速下降

早在上世纪70年代，滨海新区第一批地热开采井多位于渤海油田、大港油田，都是深一两千米的明化镇层“浅井”。地热水被抽上来，直接输入供热管道，用于集中供暖。后来，随着第二层馆陶层地热水被开发利用，大量功率更大、管径更粗的吸泵深入地下，源源不断地抽取来自地下的优质热源。曾梅香说，这种早期还是一种粗放型的开采，仅仅经过一、二级换热，高达三四十摄氏度的尾水就排放到了市政管网或明渠中，被作为废水白白浪费掉了。
 

与此同时，过量的开采使地下热水层水位骤降，以明化镇层为例，水位在以每年两到三米的速率下降；馆陶层水位更为严重，以每年三到五米的速率下降。滨海新区年可采地下热水储量1774万立方米，年开采量已达471万立方米。由于地下热水得不到及时补充，水位下降日趋严重。
 

原先，水泵下到100米深就可以了，现在得下到120米、150米甚至200米深。有的泵房开始出现“烧泵”的情况，一些地热井因“采不到水”废弃了。“地热井好比一个水杯，泵就像一根吸管，随着水被吸走，杯中水位在不断地下降着，直到水泵够不着水位……”曾梅香形象地比喻道。
 

截至目前，滨海新区开发的地热水大部分仍得不到及时回灌。塘沽地热试验研究中心从1998年就开始地热资源的开发研究，算是业内做得比较好的单位。但据该中心相关负责人透露，目前他们共有19眼地热井，其中回灌井数量只有6眼。整个滨海新区的情况更加不容乐观。目前整个新区共有122眼地热井，其中回灌井仅14眼左右。多数单位仍然以采井为主，回灌井建设相当滞后。
 

向保护性开采转型

地热水在被消耗着，它是一种短期内不可再生的绿色能源。以1立方米65摄氏度的地热水为例，可提供8千克标准煤的热量。一口年采20万立方米热水的地热井，可提供相当于1600吨标准煤的热量。以每吨煤400元计算，经济效益64万元。经济效益显著，环境效益更是无法估量。
 

为了保护地球母亲慷慨赐予的宝贵绿色能源，滨海新区早在上世纪80年代就开始了相关研究。1982年，天津地热勘查开发设计院开始利用大港的现井开展回灌试验，同时开始做数字模拟回灌实验。1992年，在塘沽建成第一口馆陶层回灌井，1995年开始回灌，但回灌率不到50%。1995年到现在，天津地热勘查开发设计院的研究一直在进行当中，直至攻克了基岩层100%自然回灌技术；2012年，又攻克了管陶层地热水“对井”100%回灌技术。
 

为了保护地热水，政府主管部门也积极行动起来，要求“开采多少，补充多少，实现100%回灌”。为此停止审批无法实现回灌的明化镇层地热井，对于新的管陶层或雾迷山地热井，要求务必使用“对井”(一口采井搭配一眼回灌井)技术，还对实施回灌技术的单位给予政策上的优惠，以此鼓励地热开采单位着眼长远，循环利用地热资源。除了要求供热单位严格执行回灌措施之外，主管部门严格控制温泉理疗、亲水娱乐、游泳健身、生活用水等纯消耗性用水。
 

为了保护性开发利用地热水资源，目前天津地热勘查开发设计院正在研究地表水回灌技术——将地表水经过处理，使之与地热水同质化，再回灌到取水层。“通过水处理，避免回灌后发生化学反应、细菌污染等情况。回灌水经地底加热，重新成为可供开采使用的地热水。一旦掌握了这一技术，地热资源就会成倍增加了。就像往银行里存钱一样……”曾梅香说。
 

对于滨海新区地热资源的未来利用之路，曾梅香认为首先要做好规划；第二，要明确新项目如何审批，由哪个部门审批；第三，对于老井要补建回灌井并保证回灌；第四，通过采用新技术提高资源的利用效率；第五，合理供给温泉洗浴、健身、医疗等纯消耗性用水，服务市民健康需求。