地热国内外发展现状1

构造地热学方面，近年来，在构造地质学中，应用地热理论与方法研究构造热演化、圈定地壳深部构造(闭合构造和区域性断裂) 及确定断裂的活动性，都已取得重要成果(熊亮萍，1982; 沈显杰，1992) 。

探矿地热学，通过地热异常的研究寻找含油气有利构造并取得一定成果(刘耀光，1982，汪辑安，1985; 王英民，1998; 吴乾番，1990) 。我国一些研究单位也开始研究油田(或古地温) 分布与油气的关系、研究成油规律及寻找找油的可能性。

水文地热学，地下水的运动是影响岩石圈上部温度场分布的主要因素，在不同的水文地质条件下(或对围岩起冷却作用，或起加热作用) ，常在隆起区相对低洼的地方或平原地区基底顶面相对隆起的地方，沿断裂构造带上涌形成局部地热异常。因此可以应用地热学理论和方法去研究和解决水文地质学中的某些实际问题。近年来，国内学者普遍采用根据地下水温度与围岩温度的平衡条件、地热参数及等温线在水平方向和垂直剖面内的变化形态等，确定地下水的流速与流向以及自流盆地或承压水系统的补给、径流和泄流条件，并取得一定成果(王世贵，2002) 。

在我国，3000年前，人们开始利用天然地热泉洗浴。我国是世界上地热直接利用最高的国家，年利用占世界的1/6。并且，随着我国国民经济的迅速增长，开发地热资源的增长速度将超过10%。

2012年10月24口，我国《能源开发“十二五”规划》通过，未来几年我国地热能开发的总路线出炉(计红梅、郭峰等，2012) ，所以地热资源的地球物理勘探将得到迅猛的发展。

目前，关于地热资源的地球物理勘探研究主要有:电法找水的应用和研究(傅良魁，1984; 李金铭，1994; 刘春华、王慎乾等，2003; 贾敬、刘国辉等，2008; 孙宝喜、吴春山等，2009); 可控源音频大地电磁测深在地热资源勘探上应用(石昆法，1999; 徐新学、夏训银，2004; 高景宏、咚铁钢、强建科等，2010; 武毅、封绍武等，2011); 核磁共振在找水中应用(曹光奇、周仲华等，2006) 高频大地电磁测深(EH4）在热储构造勘查中的试验研究(叶益信、邓居智、方振显等，2011; 物探测井在地热开发中应用(冯来泉，2000; 尉中良、邹长春等，2005; 王艳梅，2009); 大地电磁数据处理在地热勘探上应用研究(吴述来，2006; 孟银生、姚长利等，2011) 等。经过30多年的发展，地球物理勘探方法在地热勘探应用主要是直流电法(浅层地热) 和电磁法(深层地热) ，地温测量、物探测井以及数据处理的研究，取得了很大进展。

刚进入二十一世纪，人们开始对地热资源勘查开发技术进行系统研究。2009年冉伟彦和丁连靖发表了《大地面波(微动) 测深在地热勘查中的应用》等。近年来，关于瞬变电磁、可控源音频大地电磁测深、音频大地电磁测深、大功率激电仪、天然源大地电磁测深MT , EH4连续电导率测量系统、电阻率层析成像ERT 、频率域和时间域激发极化SIP/TDIP、纳米瞬变电磁NanoTEM 、谐波可控源音频大地电磁测深(HACSAMT、三维地震、放射性勘探的文章多在地热勘探中出现。在岩石物理学中也对岩石的热学性质进

行了详细阐述。说明对地热研究国内外己经引起了重视。但是所有这些都没有把地球物理方法系统地用在地热勘探中来，而且多是一种方法对地热进行勘探研究，并且真正打出地热成功的例子不多。所以必须对地热的地球物理勘查做全面的研究，才能确保地热勘探的成功率。

我国大陆地区的热流分布，盆地模拟技术，构造热演化及地热资源定量评价研究，地热分布特征与控制因素研究，典型地热系统，中国地热资源研究，地热资源勘探方法应用等等，但对于地热勘查阶段的地球物理特征研究和认识不够，仅有零星的文献出现，更没有系统的研究。

我国对地热资源研究开发首先是从研究地表出露温泉的分布规律和形成特征开始的(地质部水文地质工程地质研究所，1973 )，温泉是地热能在地球表面的一种重要显示，是地热资源中可以直接观察到的并容易开发利用的那一部分。但是温泉的分布仅限于局部地区，我国更为广阔的地区是无温泉出露而又具有隐伏地热资源潜力的广大平原地区，即有较厚覆盖曾的大、中型中、新生代盆地，为正确反映赋存于盆地地下的地热资源的全部情况，需要全面研究地热资源的分布与形成特征，并对其开发利用远景作出正确评价。

地热学的研究在我国也取得了重要进展，我国学者通过对地质、水文地质、地热和地球物理研究，累积了丰富的地热地质资料并取得了大量的科研成果，在地热基础理论和应用地热学研究方面，建立了岩石热物理测试系统，测试了我国第一批大地热流数据，并做出相应的解释(中科学地质研究所地热组，1979); 编制了中国大地热流图(伶伟，1981) 、中国温泉分布图(陈墨香，1992) 、中国沉积盆地地温图(王钧，1990) 、中国地热系统类型图(中科院地质研究所地热组，1981) 和青藏高原温泉、火山分布图(廖志杰，1990) ，系统的论述了地热系统的原理和研究方法，我国地热资源形成特点及其潜力评估，以及青藏高原热流和地体构造热演化问题。80年代以后我国在重点地区进行了地热勘探，如对华北盆地、东南沿海、攀西裂谷、西马拉雅山地热带进行了地热勘探; 对有些典型地热田，比如西藏羊八井、漳州及牛驼镇一束鹿的形成机制进行了深入的研究，得到一些新认识(陈墨香，1982; 沈显杰，1984; 熊亮萍，1990); 同时将地热研究扩展到海上，尤其是在南海和渤海进行了热流剖面的测量; 另一方面伴随油气勘探工作，我国主要的油田均进行了生油温度指标，生油深度和时间，热演化史等盆地模拟方面的研究(王英民，1998; 石广仁，1999) ，这大大地促进了地热的研究工作。

上述表明，国内外对地热研究虽然在理论和应用上取得重要进展，但对地热资源的形成及定量评价，特别是对沉积盆地热资源赋存条件、形成机理、演化特征以及定量评价方法和技术的研究仍存在不足。

（三）与中国石化主业发展的关联度

虽然在当今世界能源利用格局中，石油、煤炭、天然气等传统能源仍保持主导地位，

但是，因为传统能源的不可再生性而造成的传统能源日益紧缺及其环境污染压力，使得寻找环保型替代新能势在必行，可再生清洁能源和核能源所占的地位也日益凸显。以风能、太阳能、水能、生物质能、地热能、海洋能等非化石能源为代表的绿色新能源的开发利用已成为世界能源研究的热点。根据欧洲联合研究中心预测，到21世纪中叶，可再生能源利用比例将占到世界主要能源的20%-40%，到22世纪这一比例更将高达30%-80%。

地热资源是指在当前地质环境和技术经济条件下能够为人类开发和利用的地热能、地热流体及其有用组分。地热资源不仅是重要的可再生能源矿产，也可以用于医疗、旅游、工业和农业用途等，若开发合理，是一种取之不竭、用之不尽的清洁能源。地热资源可以分为四类:水热型资源、地压型资源、千热岩资源和岩浆资源。

作为重要的能源类矿产，高温地热资源可以用来发电，中低温地热资源可以直接利用，并且开发利用过程中排放很少的温室气体。合理的开发利用地热资源，对缓解能源束缚和环境压力，促进能源结构调整和优化，提高经济增长的质量具有重要的意义，也是实现大力开发新能源，实现能源清洁发展、安全发展、环境友好发展和可持续发展的一项重要的战略举措。

中国自上个世纪90年代实施计划经济向市场经济转轨以来，地热开发商业积极投入中国地热产业，特别是在大中型城一市和沿海地热资源-赋丰富的地区形成开发热潮，强劲的市场需求和投资热促进了中国地热开发向规模化、产业化发展。同时，近年来，国内相继出台了《节能中长期专项规划》、《可再生能源建筑应用专·项资金管理暂行办法》等政策法规，在这些政策法规的保障下我国地热产业蓬勃发展。近年来，地热直接利用量一直位居世界首位，并以每年近10%速度稳步增长。全国已经基本形成了以西藏羊八井为代表的高温地热发电、以华北为代表的深层地热水供暖、以天津为代表的浅层地温能供暖、以东南沿海为代表的温泉疗养与旅游和以华北平原为代表的地热种植和养殖开发利用格局。到2010年末，全国高温地热发电总装机容量24兆瓦:浅层地温能供热(制冷) 面积达到1.4亿m 2常规地热供暖面积达到3500万m 2各种地热能利用方式所利用的地热能总量合计500万吨标准煤，总计每年约减少近5000万吨CO 2排放。总之，地热资源的开发利用为我国低碳经济发展作出了巨大贡献。

我国地热资源分布极为广泛，并有着悠久的地热资源开发和应用历史。在古代人们将出露地表的温泉用于取暖、洗浴等目的，人们经过长期洗浴发现用温泉洗浴能够治病某些皮肤和关节疾病，由此发展确立了用温泉洗浴治疗疾病的目的。我国地热系统研究始于30年代，陈炎冰1939年编著了“中国温泉考”，根据古籍记述了504处温泉分布及温泉概况，对温泉给予科学定义，论述了温泉成因，分析了中国各省温泉分布特点，为后来地热研究提高了帮助。1949年新中国成立后，随着地质普查工作深入开展，开始了对地热资源的系统研究，为建立和扩建温泉疗养院，对一些温泉进行地质调查，对某些地区温泉分布特点和形成机制进行初步分析探讨，首次编写了全国温泉分布图。

七十年代，在国际地热能作为一种新兴能源研究热潮的带动下，我国开始大规模研究地热工作，这期间我国先后在河北怀来、山东招远等地开展了中温地热发电和西藏羊八井高温地热发电的建厂实验研究，围绕中、高温地热能源发电技术、工艺及成本等相关问题进行了讨论，最终认为中温热水发电热能品位低，做功能力有限，发电量小，没有经济效益，随后相继中止了这些发电站的运行，而高温热水发电经济效益显著，鼓舞了国家和地方能源部门加速西藏羊八井地热开发过程，1981-1986年间又4台3MWe 的发电机组投入运行，到1990年底，装机总容量达25MWe ，截止2008年1月，己发电21亿千瓦时，这些地热发电站的建设缓解了拉萨供电紧张状况，为西藏经济建设发挥了积极作用，取得了较好经济效益同时也取得了高温地热应用的宝贵经验。此期间还在北京、天津西安等城市进行城市地温热水勘查，开展低温热水供暖、温室养殖、水产养殖、疗养、洗浴等低温热水综合利用研究试验，为地下水的合理开发提供了科学依据，取得了很好的经济效果，为大规模地热资源的利用开创了新局面。

在地热田勘查、开发等应用领域，地热田勘查方式和勘探目标也发生了重大及化探汞量测量等方法就可以追踪断裂构造走向、探测断层产状和破碎带位置，进而通过钻探发现深部的热储构造，获取更高的出水温度和出水量，达到扩大开发利用深部地下热水目的。但是经过多年地热勘查，出露地表的这部分地热资源己经基本开发完毕，为了满足人们对地热资源量的需求，必须开发那些深部传导型地热资源。深部传导型地热资源最近几年才开始大规模开发，这些地热田地热温度低，但是地热田分布范围广，热能储量潜力大，地热利用率高，并且一经开发成功可以多年受益，开发这些地热田己经显现出较高的经济效益，因此地热田开发热情高涨。但是由于这些地热田埋藏深，相应地勘查难度加大，过去常用的地热田勘查方法受到限制，迫切需要提出地热田深部热储构造勘查的新方法和新理论，提高地热田勘查效果。

在地热田勘查方法选择方面，由于过去只需要勘查浅部地质构造，地热田勘查较为容易，一些常规勘查方法就能够满足地热田勘查目的。但是现在地热田勘查一般都是深部地质勘查，热储构造埋藏深，地热田勘查难度大。从目前大多数地热田勘查开发结果看，大部分地热田的取水深度在2000米左右，北京个别地热井深己达4000米，因此要完成如此深地热田勘查工作除了要求具备较新的勘

查技术和设备支持外，还需要资料处理和资料解释技术的改进，必要时需要多方法同时进行地质勘查，进行综合地质解释，只有这样才能提高地热田勘查的准确性，降低开发风险，这也是当前地热田勘查急需解决的问题。

地热田物化探勘查是一个新兴的地质勘查应用领域，目前全国各地对地热资源需求量非常大，地热田开发热情非常高涨，但是地热田勘查技术和相应资料的综合解释手段相对滞后，这一结果严重地制约了我国地热资源的勘查与开发进展，提高物化探地热田勘查水平和地热田勘查效果是地热资源开发利用的关键，如何在众多的物化探勘查方法中选择被普遍认可的地热田有效勘查方法，是当前需要解决的重要问题。

地热田勘查方法有多种，常用的勘查方法有:航空遥感测量、地面化探测量和地面物探测量，其中地面物探又包括:测温法、电(磁) 测深法、地震方法、重力方法及磁法等。由于每一种勘查方法测量参数不同，所反映的地热田热储构造信息不同，因此不同勘查方法能够完成的勘查目标也不同。此外还由于每一种勘查方法勘查目的、测量精度、勘查深度、施工条件以及勘查成本等原因，使得各种勘查方法在地热田勘查应用中又存在多选择性。如何在众多的勘查方法中选取一种或几种比较有效的地热田物化探勘查方法，提高地热田深部热储构造探测的准确性，降低开发投入风险，是目前地热田开发急需解决的问题。希望通过本课题的研究探讨，能够让人们更多地去关注地热田物化探勘查方法应用的有效性以及地热田勘查资料合理的综合解释，集思广义，最终提出比较有效的地热田勘查方法，提高我国深部地热田物化探勘查水平和勘查资料处理解释手段，促进我国地热资源开发进展。

太原市的地热勘查工作始于20世纪70年代。1972年，山西省第一水文地质队在太原、清徐一带进行过地热物探普查工作;1983年6月，山西省第一水文地质队编制并出版了《山西省地下热水分布图及说明书》;1983年12月，山西省地质矿产局环境地质总站出版了《山西地下热水志》;1993年，中国地质大学与山西省水资源委员会联合编制出版了《山西省地下热水及饮用矿泉水研究》。然而，在此期间，只针对太原地区的清徐县开展过一些零散的地热调查。1995年5月，山西省第一水文地质队在太原近郊的神堂沟施工了两眼热水井，首次打出了具有理疗作用的热水，并于1997年提交了《山西省太原市神堂沟地热田勘察报告》，揭开了太原盆地地热勘查与开发的序幕。此后，到2006年为止，在太原沙沟、农展馆、丽华苑、西华苑、汇锦花园、煤炭学校、伞儿树等地陆续施工17眼地热井，成井深度在1000-2000 m之间，井口水温在30 -63 0C 左右，单井出水量800-2000 m3/d。山西省地质工程勘察院曾于2004年和2005年分别进行过《山西省太原市西边山热矿水勘查》和《太原市地热水资源调查评价》研究，两次研究都进行了地热物探、钻探等勘查工作，对查明太原市西边山区域地热地质条件、地热田地质条件起了很大的作用。但原来的勘察工作以传统的探测手段为主，未对太原岩溶热水的形成机理进行过系统的研究。

目前为止，对太原地下热水的成因尚未形成统一的认识，对热水分布和形成机制还有待进一步的深入研究。

地热是一种新型的能源和资源，同时也是绿色环保能源，它可广泛应用于发电、供热供暖、温泉洗浴、医疗保健等领域。地热资源是指在当前技术经济和地质条件下，地壳内能够科学、合理地开发出来的岩石中的热能量和地热流体中的热能量及其伴生的有用组分。地热资源的热能一部分来源于地球深处的高温熔融体; 另一部分来源于放射性

元素衰变所产生的热。因此，地热能是通过漫长的地质作用而形成的集热、矿、水为一体的矿产资源。

地热资源按其在地下的赋存状态，可以分为水热性(地下100-4500m 、干热岩型和地压型地热资源3000-6000m ，其中水热型地热资源又可进一步划分为蒸汽型和热水型热资源。按温度高低，地热资源可划分为高温地热资源(>150 0C) 、中温地热资源(> 900C 且

地球内部是一个高温高压的世界，是一个巨大的“热库”，蕴藏着无比巨大的热能。其内部所蕴含的热能即地热约为世界上油气资源能量的5万倍。据估算，仅地壳浅部5 km 内储存的天然热量就达14.2X1023kJ ，相当于标准煤5000亿t 。这些热能在温度差的驱动下，从地球深部远远不断地涌向辽阔的地球表面，以大地热流的形式散失在大气圈和水圈之中。其热流总量巨大，约为1.4X1021kJ 。20世纪70年代初期，全球出现石油危机，再加上自然环境口趋恶化，常规能源储量口渐减少，许多国家为了寻找可替代能源，掀起了一个以开发新能源和可再生能源的热潮。地热能以资源覆盖面广，对生态环境污染小，运营成本低等优势而受到人们的青睐。我国地热资源丰富, 资源潜力占地球总量的7.9, 高温地热资源(热储温度>1500C) 主要分布在西藏南部、云南西部、四川西部和台湾省，中低温资源则遍布全国。因此，我国是以中低温地热资源为主的国家。高温地热主要用于发电，西藏羊八井是我国唯一具有一定规模的地热发电基地, 装机25.18MW ，被誉为世界屋脊的一颗明珠。中低温地热主要用于非电利用, 目前，我国直接利用年产出能量和设备总装机量分别在世界排名第1位和第2位。地热是一种清洁的绿色能源，在世界和我国均得到了广泛的应用(汪集旸，2000; 郑克楼，2000) ，在我国的一些大城市的应用己经取得了良好的效益(陈建平，2000; 李春华、徐平，2000) 。

我国的地热学研究内容基本和国际研究内容相同。自1978年12月在广州召开第一次“全国地热学术讨论会，到1994年8月召开第四次“全国地热学术讨论会议”，我国的地热研究无论是开发实践，还是理论研究均有较大程度地提高。中国科学院地质研究所、北京大学地质系、天津大学、中国地质科学院水文地质工程地质研究所等单位相继成立了专门的地热研究机构或地热培训中心，这些地热研究培训机构的建立，促成了卓有效的工作，先后公开出版了多部专著，为我国地热理论事业的发展作出了巨大贡献。前期研究中，地热资源的形成机制和地热系统类型及特征基本上构成了探讨的基础和重点，国内，熊亮萍和汪集肠等通过对福建漳州地热田调查和研究编著了《中低温对流型地热系统》一书，探索了中低温深循环、对流型水热系统问题; 郑灼华等研究了天津地热热储模型与热流特征; 吴乾藩等系统研究了云南地区地热基本特征; 陈墨香等编写了《中国地热资源一形成特点和潜力评估》，较为系统而全面地阐述我国地热资源储存的地质构造一热背景、资源形成和分布特点及其潜力评估; 王东升根据大气降水和地下热水氢、氧稳定同位素组成的监测和研究，将我国地下热水划分为循环型和封存型两种基本类型。李学伦、栗广忠等研究了山东半岛温泉的地热属性、分布规律及其特征与成因，认

为该区温泉是板内中低温地热系统，形成于分布主要受断裂构造的控制，形成机理为深循环一地热增温; 王贵玲等论述了鄂尔多斯周边缘地质构造对地热资源形成的控制作用; 吕金波、张坷等分别探讨了京北地区地热系统和华南沿海温泉的成因。不少学者认为，地下热水数值模拟以及含水层中热能运移及温度场分布研究，对指导地热开采有重要意; 薛禹群等利用数值模拟在地下水热量运移、含水层储能等多个方面展示了其广阔应用前景; 周训等对深层地下热水运移三维数值模拟做了探讨。薛传东等建立了考虑温压变化和越流条件的昆明地热田深层基岩地下热水系统中水流和溶质运移的准三维非稳定流数值模型。在地热资源评价方面，地矿部水文地质公司于1985年以国家现状报告的形式，对外公布了我国地热资源的清单。在“七五”期间，地矿部水文地质工程地质所、北京大学地质系和中国科学院地质研究所分别进行了区域地热资源勘查。对我国地热资源的储存和分布的新特点获得了重新认识，对其潜力和远景作了评估。这些成果，在一定程度上为科学认识地热系统，更加合理地开发利用地热资源打下了坚实的基础。