地热地质特征及地热资源的开发利用分析 王志雷

地热地质特征及地热资源的开发利用分析王志雷

摘要：某省内地热资源较为丰富，在注重统一规划的基础上，对地热资源进行

合理开采，有助于本地区温泉旅游业的发展。本文以某省为例，对某省内地热地

质特征及地热资源开发利用情况进行了分析。

关键词：地下热水资源；资源禀赋；地热资源开发

引言

地热流体资源是一种可持续再生的绿色能源，具有极高的开发利用潜力。直

至2017年全球地热能发电站的总装机容量达到14GWh，对改善能源结构和减少

化石燃料使用过程中的碳排放有积极的意义。现代分析测试技术在地热资源的开

发利用过程中扮演了十分重要的角色，涉及地热资源开发的多个方面，包括地热

流体成因解释、类型评价、潜力评估、水源补给以及开采过程中结垢问题等。测

试参数包括元素、有机组分和同位素比值等。测试对象包括水、气体、岩心、包

裹体及沉积物等。测试手段包括离子色谱、气相色谱、气相色谱-质谱、同位素质谱、扫描电镜及能谱、X-射线荧光、原子荧光、液闪技术和在线监测等。对近年

来地热流体开发利用中的分析测试方法及应用进行了归纳总结。

1某省内地热水资源的形成原因

某省内地热资源较为丰富。地热资源开发与旅游开发之间的结合，可以为当

地旅游业提供较为广阔的发展前景。根据一些学者的研究结果，本地区地下热水

主要以重碳酸盐型水和硫酸盐型水为主。赤水和习水等地分布有少量的氯化物型水。通过对本地区地热水资源的形成原因进行分析，地热田中的地热水循环形成

于区域性循环系统，它与地壳深处热传导之间存在着一定的联系。在大气降水沿

断层带向地下深处下渗的过程中，地壳深处热传导作用会让地下水的温度逐渐升高，进而在溶解岩石中的矿物元素以后形成热矿水。在地热水温度不断升高的情

况下，其与来自地表浅部的冷水之间的对流循环，会为地热水的运移提供帮助。

以某毕节地区为例，当地温泉水多在田坝断裂控制下移出地表。本地区地形特征

也和地下水的形成过程之间存在一定的联系。以某毕节地区为例，当地地形与区

内断裂发育为主，断层走向为北-北东和北东-东。田坝断层与燕家寨断层是当地

的两大主要断层。当地地水资源以碳酸盐岩岩溶水、基岩裂隙水与第四系松散岩

类孔隙水为主。碳酸盐岩溶水含水岩组具有岩溶化程度高、含水丰富的特点。地

下水资源的丰富性可以为地下热水资源的大规模开发提供一定保障。

2.某地热资源开发利用情况

2.1水质微量元素测定

地热流体中蕴藏丰富的微量元素。微量元素的含量及组成可以直接反映储热

岩体的种类及特征，同时地热流体也是一种潜在的金属矿产资源来源地。电感耦

合等离子体质谱法（ICP-MS）是目前测定水中的微量元素组分的最佳手段。其优

点是检测精度及灵敏度高，可同时实现几十种微量元素的高通量测量，样品用量少。但是，由于地热水大多数盐度均较高，因此ICP-MS在测定地热水微量元素时应充分考虑盐度效应以及干扰效应，必要时需进行基体消除或富集浓缩操作。为

了满足多组分（硅、钾、银、砷和汞等）的测定，通常还需配置电感耦合等离子

体发射光谱仪（ICP-OES）和原子荧光仪（AFFS）等。对埃塞俄比亚某地区的泉水、地热井水、地表水以及地下水中的部分微量元素As、U、Mo和B等进行了测定，研究结果表明这些微量元素应来自该地区的流纹岩。采用ICP-MS、ICP-OES和AFS 对冰岛地热流体中的微量元素铁、铜、镍、铷、银、铬、铅、钨、钼和钴等进行

了测定，并研究了这些元素随温度变化在地热流体中的溶解情况。根据地热流体

中微量元素的组成和含量，通过一种多变量的统计学方法对加纳某地区的地热流

体进行了聚类统计分析。

2.2洗井质量检测

在正式抽水试验前进行试抽水试验，第一次试抽持续１４ｈ，水量、动水位、水温已处于稳定状态。后下油管探底，采用泵冲洗循环，提油管至上部再次气举

洗井。热水变清后进行了第二次试抽水试验，试抽延续时间１８ｈ，水量、动水位、水温也已处于稳定状态，经过对两次试抽试验的数据对比分析，两次试抽水

温相同，水位与水量的变化规律符合设计中试抽水试验的要求，同时证明洗井工

作达到了要求。

2.3提升地热资源开发利用水平

地热资源开发利用水平的提升，可以在提升热能利用效率的基础上，为地下

热水资源的产业化发展提供保障。以某毕节地区为例，七星关区海子街镇水田温

泉度假综合旅游开发区建设，是提升温泉旅游产业化水平的重要措施，该旅游度

假区构建的滨水度假酒店服务区、温泉及亲子戏水区等活动区域可以满足游客的

多元化需求。集观光、休闲娱乐等多种功能于一体的综合旅游开发区的建设，有

助于温泉旅游品牌形象的提升。

2.4水质水简测定及应用

地热流体水溶性总盐度（TDS）、pH值以及氯离子、硫酸根、重碳酸根等腐

蚀性离子的测定对研究地热开发中管路的腐蚀、结垢等问题有重要的意义。同时，水简参数也多用于对不同类型地热流体的划分归类。通常水简测定参数包括TDS、电导率（EC）、pH值、碳酸根、重碳酸根、氟、氯、硫酸根、硝酸根、锂、钠、钾、镁和钙等。TDS、pH值、EC、碳酸根和重碳酸根通常在现场测定。若现场条

件不允许，碳酸根和重碳酸根可在现场经过密封包装后及时送至化学实验室进行

测定。氟、氯、硫酸根、硝酸根、锂、钠、钾、镁和钙采用聚乙烯塑料瓶经密封

包装后送至实验室，建议采用离子色谱法进行测定。GUOQi等人通过测试得到中

国西藏康定地区地热水中高含量的Na、K、F、Li和其他痕量元素推测出该地区为

花岗岩型储热岩。MarenBrehme等人就基于地热流体的基本化学参数开发了一种“自组织图”的算法对两处地热资源进行了分类。田春艳、路明等人通过水质基本

参数的研究对比和划分，并根据应用领域分别对广州市新田地热水和北京市地热

流体进行了划分和归类。根据其用处通常分为医疗用水、农作物灌溉用水、渔业

用水和生活用水等几个方面。

2.5加强地热企业管理

针对地热开发管理体系缺乏完善的问题，政府部门也需要在地热资源开发过

程中，加强对地热企业的管理。为鼓励企业科学开发、利用地热资源，政府部门

可以为一些坚持可持续开发理念的企业提供一定的优惠政策。根据省内不同地区

的实际情况，开展地热示范工程建设，也可以为地热资源的可持续开发利用提供

保障。以贵阳乌当区为例，地下热水资源开发与城镇规划之间的结合，可以在改

善人居环境质量的基础上，促进地热资源开发的生态环境效应、社会效益与经济

效益的提升。

结语

某省地下热水资源以断裂对流地层类型为主。地下水资源具有可利用性强的

特点。以可持续发展为核心的地热水资源开发体系的构建，是某地区提升地热资

源利用效率，推动国民经济可持续发展的有效措施。地热资源勘查程度的提升、