吉林省中深層地熱能供暖資源量評估研究及資源評價(jià)分析

化石能源消耗所產(chǎn)生的CO2等污染物對環(huán)境造成了極大的破壞，控制CO2排放量以解決溫室效應等環(huán)境問(wèn)題是世界各國的共同目標，我國承諾：力爭于2030年前達到碳排放峰值，努力爭取2060年前實(shí)現碳中和。

吉林省中深層地熱能供暖資源量大，熱流值高，開(kāi)發(fā)利用前景廣闊。首先對吉林省地熱能資源形成條件和大地熱流特征進(jìn)行分析研究，并對省內中深層地熱能資源量進(jìn)行評估，最后系統地對吉林省地熱能供暖開(kāi)發(fā)的適宜性進(jìn)行資源評價(jià)分析。

1 吉林省地質(zhì)概況

1.1 地體構造特征

吉林省地體構造經(jīng)歷了前寒武紀古陸核增生，古元古代地體裂解，新元古代過(guò)渡殼增生；早古生代時(shí)期，伊-舒斷裂兩側存在著(zhù)不同的大地構造，以東是吉林-延邊早古生代增生褶皺帶，以西為華北板塊活動(dòng)陸緣島區；晚古生代經(jīng)過(guò)兩次裂陷拉張和聚合，地殼逐漸發(fā)育成熟；晚古生代晚期地體碰撞、拼合；中生代吉林省統一為后陸殼階段。

1.2 地層特征

吉林省的地層自下而上為:太古界、下元古界、震旦亞界、震旦及寒武系、奧陶系、志留系、泥盆系、石炭系、二迭系、侏羅系、白堊系、第三系、第四系。地層巖體劃分為：①巖漿巖建造包括塊狀堅硬花崗巖巖組，薄層狀軟弱花崗巖風(fēng)化殼、塊狀堅硬玄武巖組，塊狀-厚層狀較堅硬的火山碎屑巖巖組；②沉積巖建造包括碎屑巖和碳酸鹽巖兩種；③變質(zhì)巖建造由混合巖、片麻巖、板巖、千枚巖、片巖等組成。

1.3 區域構造演化

吉林省區域構造演化主要分為兩個(gè)階段。

第一階段是地幔物質(zhì)的熱動(dòng)力向地表方向發(fā)育，使巖體向相反方向移動(dòng)，表現于研究區域的前期發(fā)育階段；

第二階段是板塊運移對吉林省所處的板塊受到碰撞擠壓，使巖體相向移動(dòng)，對研究區域的后期發(fā)育階段產(chǎn)生作用。

前者使研究區域受到張力的影響，后者使研究區域受到壓力的影響。兩種不同方向的壓力作用于研究區域，促使研究區域發(fā)生了不同形式的構造演化。

2 研究區地熱條件分析

2.1 地熱形成條件

儲存在巖層中的熱量稱(chēng)為熱源；熱能大量存在的地層巖組稱(chēng)為熱儲；在熱儲之上覆蓋著(zhù)一層滲透率較低且能夠阻斷大部分熱量向太空傳導的沉積巖組，稱(chēng)為熱儲蓋層；巖體之間的裂隙，有助于各熱儲之間及深部熱能與儲層之間的熱量傳遞，稱(chēng)為熱通道。

1）熱源條件分析。相關(guān)學(xué)者對研究區的勘察資料分析表明：地層中的萬(wàn)昌組、永吉組、土門(mén)子組、暉春組、登婁庫組、泉頭組、青山口組均有砂巖、砂礫巖、玄武巖、泥巖及火山灰巖分布，并且熱量充滿(mǎn)各個(gè)巖組裂隙，熱量大，豐度高，為研究區提供了良好的熱源條件。

2）熱儲層分析。研究區水熱型熱儲層主要包括長(cháng)白山天池瀑布北側熱儲帶與西坡梯子河熱儲帶、撫松仙人橋大營(yíng)溫泉、長(cháng)白十八道溝溫泉和臨江花山老三隊溫泉群、伊通-舒蘭斷陷盆地和松遼盆地；干熱型熱儲層廣泛分布于研究區砂巖和基底花崗巖中，研究區具有良好的熱儲層條件。

3）熱儲蓋層分析。登婁庫組頂部發(fā)育為較厚的細粉砂巖泥巖互層，滲透率低于30 md(1 md=10-3μm2）；泉頭組頂部發(fā)育滲透率在30 md～40 md泥質(zhì)砂巖與泥巖互層；營(yíng)城組營(yíng)一段頂部發(fā)育厚度可達240 m的火山巖[地熱資源儲存量評估

吉林省地熱能資源分布相對均勻，在吉林省東、中、西部均有分布。其中，吉林省東部包括長(cháng)白山天池溫泉群等地；中部包括伊通盆地等地；西部包括松遼盆地主體等地。其地熱資源儲存量利用《地熱資源地質(zhì)勘查規范》所提倡的熱儲法計算，計算公式如下:

熱儲面積及孔隙度通過(guò)整理吉林省東、中、西部熱異常區現有的地熱勘察資料確定。熱儲層巖石和地熱流體密度及比熱的數據通過(guò)查閱《地熱資源評價(jià)方法及估算規程》進(jìn)行取值，水的密度取998.2kg/m3，比熱取4 183 J/kg·℃。因為地熱井井身埋藏于地下，井筒和周?chē)貙又g會(huì )產(chǎn)生傳熱現象，所以研究區熱儲厚度取地表至地下3 000 m的深度。由于地溫梯度的影響，故將研究區熱儲厚度劃分為0～200 m的淺層地熱能、200 m～1 000 m和1 000m～3 000 m的中深層地熱能進(jìn)行計算。

各熱異常區熱儲面積、孔隙度、厚度及巖石密度和比熱

吉林省中深層地熱資源儲存量為2.81×10²²J，折合標準煤量1.59×10¹¹tce；地熱資源儲存量可開(kāi)采量為2.25×10²¹J，可開(kāi)采地熱資源量折合標準煤量1.27×10¹⁰tce。

4 結論

1）吉林省地層中含有較高熱量的巖組，并且擁有大量的溫泉群和熱儲帶，熱源條件優(yōu)越，同時(shí)廣泛分布著(zhù)滲透率較低的泥巖，具有較好的隔熱性能，阻斷大部分熱量向空氣中流失，區域內發(fā)育的斷裂系統具有方向多元、層級豐富的特點(diǎn)，是熱量較快傳遞的重要保障。因此，研究區具有較好的地熱生成條件。

2）吉林省熱儲深度在3 000 m以?xún)鹊?a href="http://m.keyinmall.com/t/中深層地熱資源.html" >中深層地熱資源儲存量為2.81×10²²J，折合標準煤1.59×10¹¹tce；可開(kāi)采地熱資源量為2.25×10²¹J，可開(kāi)采地熱資源量折合標準煤1.27×10¹⁰tce，且在大地熱流的熱補償作用下中深層地熱能具有較好的地溫恢復性。

3）吉林省屬于寒冷地區，供暖周期長(cháng)，燃煤供暖經(jīng)濟成本高并且污染環(huán)境，若能將吉林省中深層可開(kāi)采地熱資源量加以開(kāi)發(fā)利用，可減少CO2排放3.03×10¹⁰t，在當前政策和能源背景下，適宜大規模推進(jìn)淺-中-深層地熱能清潔供暖項目。