地熱資源開發利用的現狀與發展趨勢

地熱資源是世界上最古老的自然能量之一。地熱能起源于地球的放射性物質的衰變和熔融巖漿。地下水的深處循環和來自極深處的巖漿侵入到地殼后，把熱量從地深處帶至近地表層。它具有能量大、可再生、清潔等優點，是未來一種重要的生態型資源。發達國家在對地熱能的利用方面已經獲得了較好的經濟收益。中國地熱資源豐富，開發前景廣闊，地熱利用歷史悠久，1970年后，在廣東豐順、天津和西藏羊八井等地曾進行地熱發電、建筑物采暖、溫水育種等多方面試驗性開發工作，取得一定成果，但我國地熱資源總體開發利用率低，勘查開發技術相對落后。科學勘查和評價地熱資源是合理規劃和開發地熱資源的基礎，物探方法又是地熱資源勘查中的重要組成部分，其對圈定地下熱儲位置、評價熱儲特征以及研究相關地質構造有明顯效果。因此，為了合理勘探開發地熱資源，應對綜合物探工作給予足夠的重視。1地震勘探的原則綜合物探方法是在綜合應用多種單一物探方法的基礎上形成和發展起來的一類地球物理勘探技術，在其已廣泛應用于油田、煤田的地質勘探的同時，其已越來越多地應用于地熱勘探領域，在地熱勘查領域起著越來越大的作用。其在地熱勘探中具有如下獨特優點：(1)勘探效率高；(2)勘探成本低；(3)勘探深度大；(4)適用范圍廣。綜合物探方法廣泛應用于地熱資源的預查、普查、勘探和開發各個階段，一般多在地熱田普查階段進行，詳查階段選擇近期有開發利用價值的地段進行，較適宜于圈定地下深部熱儲的位置，確定與地下熱水相關的地質構造，其任務為：確定與地下熱水有關的地質構造，火成巖體的分布、規模和性質，查明各種斷裂的方向和性質，查明第四紀覆蓋層各含水層的水文地質特征，判斷地下熱水的分布與埋藏狀況等。當然，各種物探方法都有自己的“特長”，能很好地解決特定的問題。重力勘探適用于反映區域構造；磁法勘探適用于探測測區內火成巖和侵入巖體的存在和分布特征；地溫測量適于圈定地熱異常區，分析熱儲空間分布特征；而電法對于勘探精細構造和地層劃分特別是對于地層的電性特征的劃分具有獨特的優勢。因此，在實際工作中要根據需要把各種方法有機地結合起來，才能夠較準確地推斷出地下物質情況。2一些地熱資源調查的一般方法分析物探方法勘查地熱資源技術發展迅猛，方法較多，下面僅簡要介紹、分析幾種目前使用較多、勘查效果較好的方法：2.1振動器法的應用研究了地壓源2.1.1人工源頻率電磁測量深可控源音頻大地電磁測深（CSAMT）法是在大地電磁(MT)法、音頻大地電磁(AMT)法的基礎上發展起來的一種人工源頻率電磁測深。該方法最早由加拿大多倫多大學的D.W.Strangway教授和他的學生M.A.Goldstein提出，其基本原理為：基于電磁波傳播的基本原理和趨膚深度原理，由人工向地下供入音頻諧變電流建立電磁場，通過儀器在地面接收從地下反饋來的帶有地層特征的信息，根據不同時代、巖性地層電性特征達到勘查目的。2.1.2csamt法CSAMT法作為電法勘探的一種，配合其他電法勘探方法常可以解決如下地熱地質問題：(1)圈定地熱異常范圍和熱儲體的空間分布；(2)確定地熱田的基底起伏及隱伏斷裂的空間展布；(3)圈定隱伏火成巖體和巖漿房位置；(4)圈定地熱蝕變帶。CSAMT法勘探水資源工作效率高，勘探深度大，勘探環境適應范圍寬，在研究地下熱水方面優勢明顯。地下熱水為地熱的重要來源，利用CSAMT方法勘查地下熱水為主的地熱資源可以圈定賦水區域以及查清熱源或導熱通道。CSAMT方法對低阻異常體有很強的敏感性，通過分析CSAMT斷面圖、擬斷面等資料就能夠精確劃定地下水賦存部位、規模及其連通性。利用CSAMT方法尋找熱儲水、界定儲水溫度高低可以間接通過尋找導儲地熱的有利構造的方法完成。而且該法探測深度較大（通常可達2km)，橫、縱向分辨率高，能夠較為精確地勘查深度大、地質地球物理條件復雜區域的地熱資源，是一種良好的深部物探方法。近年來，該法已在全國多個地區成功圈定了地下熱水，效果比較理想。因此，利用CSAMT法的優勢可以較為精確地勘查地下水資源狀態及生儲地熱的有利部位，可以說CSAMT法為勘查地下水資源乃至地熱資源的一種理想手段。2.2磁法勘探地質意義重磁勘探方法為重力勘探與磁法勘探的結合。重磁勘探在地熱資源勘查中主要作用是對地熱開發遠景區段作出評價。地熱的形成過程與基底斷裂、巖漿活動有密切的關系，而區域重磁勘查可以獲得區域性斷裂、巖漿活動的基礎資料，為地熱普查奠定基礎。重力勘查主要研究地下地質體密度不均引起的重力異常，地層分界面以及構造強烈變動區因密度變化大而往往具有較明顯的重力異常，因此，通過反演能圈定熱儲體的分布范圍，搞清測區基底的深淺起伏變化并查明基底斷裂等內部構造變動，效果較好。在三大巖中，只有巖漿巖磁性較強，有較明顯的磁異常，因此，磁法勘探在圈定火山巖及隱伏巖體分布范圍效果明顯。同時，磁法勘探在勘查規模較大的斷層或有巖漿巖充填的斷裂帶方面往往也有很好的效果，重磁配合推斷斷裂構造能起到相互認證和補充的作用。隨著現代工業技術水平的發展，一些高精度、自動化、強抗干擾、輕便化的重、磁力儀相繼研制成功并投入科研、生產工作，如美國ZLS公司研制的高精度BURRIS重力儀、G856F高精度智能磁力儀等。重磁勘探已成為地熱資源勘查的重要方法，相信該法在今后的地熱資源勘查領域將會發揮更大的作用。2.3物探測井研地熱資源物探方法勘查地熱資源的重要任務就是研究熱儲體（或地下熱水）的地溫場（反映了熱田地下空間形態）以及判斷含水層(帶)。物探測井勘查地熱資源的方法主要有視電阻率測井、溫度測井、流量測井等。該法結合地質鉆探對鉆孔內的水文地質狀況進行精確探測就能達到上述勘查目的，特別是在勘查地熱資源時采用無芯鉆進或取芯不足時，測井更是不可缺少的探測手段。3地熱資源勘查的難點(1）相關業主、勘探、設計及政府部門對物探技術不夠了解，對地熱物探工作的重視程度低。(2）地球物理資料反演的非唯一性產生地球物理反問題多解性的原因：(1)不同的物質形態和性質變化對地球物理場的影響具有等效現象；(2)正演問題的非線性；(3)觀測數據的有限性。反演的非唯一性為精確勘查地熱資源帶來一定的困難。(3）地熱資源勘查深度加深、技術難度加大隨著我國經濟的高速發展，資源不斷消耗，我國本土資源的勘探開發已由淺層逐漸向深層發展，地熱資源也是如此（特別是在城市地區）。深部地熱資源的勘查，技術難度大，主要表現在：向深部探測區域建立地球物理場難度大；探測區域建立的地球物理場強度小，不利于觀察與研究；信號易受干擾等。4非聚合物性地層勘探的方法組合為提高實際勘查效果，作者建議做好以下幾點：(1）解釋推斷時要綜合考慮區域地質構造，充分結合地質、水文、鉆探等方面的資料，切不可就物探而物探，孤立地解釋分析。(2）在實際工作中要因地制宜