——江苏省地质调查研究院地热资源勘查工作纪实
◎ 陈娟 张宣 杨易臻
由江苏省地质调查研究院牵头完成的“长三角典型地区地热资源勘查评价关键技术研究与高效利用示范”荣获2022年度自然资源科技进步奖一等奖。记者日前在采访中了解到，该研究成果获得了广泛的推广应用，并产生了显著的经济、社会、环境效益。
如东小洋口旅游度假区
关键技术突破，勘查成功率大幅提升
热资源是指能够经济地为人类所利用的地球内部的地热能、地热流体及其有用部分。与其他能源相比，地热资源具有能量巨大、可再生、连续稳定、清洁环保、开采成本经济等优势。江苏省地质调查研究院基础所召集人杜建国介绍，江苏省位于我国东部沿海高热流异常区，大地热流强，深部地温高，具备形成多种地热资源的地质条件，是我国东部地热资源最具潜力的地区之一。
目前，世界各国地热资源开发利用主要有直接利用和发电两种，150℃以上的高温地热资源主要用于发电，150℃以下的中温和低温地热资源则以直接利用为主，用在供暖、制冷、干燥以及工业、旅游等方面。“地热资源是集热、矿、水为一体的珍贵矿产资源，从开发利用的角度来看，温度越高、利用价值也越高。而地热水的开发分为两种类型，其中一类是由于特殊的地质条件，地热水因为天然压力而‘冒’出地面，无需再人工开采；而在平原地区，则大多需要人工钻井开采，将地热水抽出后加以利用。”江苏省地质调查研究院邹鹏飞博士介绍。
“想要开发地热资源，首先要进行地质勘查，这通常涉及地热地质调查和地球物理、地球化学、遥感测量等方法，分析地下是否可能有地热水。而后就是根据勘查数据钻探地热井。”邹鹏飞介绍，基于多年的经验教训和探索研究，江苏省地质调查研究院研发了一套适宜长三角地区的勘查评价理论体系。
“首先是地热成因模式的建立，我们利用同位素等技术，通过对长三角地区深埋带状型地热资源成因机理的研究，发现了‘北西向断裂导水、北东向断裂深切’的规律，并在此基础上提出了“X型构造控热控水”成因模式。另外通过对多个地区隐伏对流型地热资源成因机理的研究，建立了‘对流主导、传导共生’的成因模式，这两种模式的建立，进一步完善了我国地热资源的成因理论。”
根据以上两种地热资源成因模式，江苏省地质调查研究院针对长三角地区不同的地质构造单元研发了以“热（波）阻异常”为核心的不同勘查关键技术方法组合，有效解决了长三角地区地热资源勘查成功率低的瓶颈问题。
“勘查关键技术上的突破，大大提高了勘查成功率，地热勘查从原来的不到50%提高到目前的95.2%。特别是在传统观念认为没有地热资源分布的红层、碎屑岩、火山岩、花岗岩、变质岩等非碳酸盐岩地层中取得了重大突破。”邹鹏飞表示。
滩涂变温泉，“小洋口模式”潜力无穷
冬日的江苏，多地迎来降雪，在气温降至零下时，位于如东小洋口旅游度假区76℃的温泉在日夜翻滚着，吸引着周边慕名前来的游客。很难想象，在10多年前，这里还是一片一望无垠的滩涂地，无人问津。2011年，江苏省地质调查研究院负责监理钻成的一口地热井，使得这片滩涂地产生了翻天覆地的变化。
小洋口位于我国东部沿海大地热流值高异常区。早在2005年7月，如东县金河钻井队在金蛤岛凿建一眼深层地下冷水井时意外发现，其水温竟达42℃。而后，江苏省地质调查研究院在此地开展过两次地热勘查工作，在2010年和2013年分别钻获两口水温达76℃和92℃的地热井。江苏省如东小洋口旅游度假区管理办公室在2018年又钻获82℃地热井，2021年在82℃井旁边钻获76℃地热回灌井一口，形成国内罕见的“一地四泉”自然奇观。其中，2013年诞生的小洋口2号地热井，作为江苏省第一口中温地热井，创造了江苏地热井出水温度最高纪录，也是目前我国东部沿海地区出水温度最高的地热深井。据奥地利权威机构测试，该地热属全球前三大最具疗效的温泉水之一。
“经多年勘查研究，小洋口地区深部具备形成中温地热资源的地质条件，我们在该地区成功发现并探明省内首个大型中温（90～150℃）地热田，面积约40平方千米。”杜建国介绍，“苏南地区的地热井通常在40℃-50℃左右，60℃以上的地热井已经实属稀有。小洋口是长三角乃至我国东部沿海地热地质条件最好的热田之一，开发利用潜力巨大。”
2020年，小洋口成功申报“中国温泉之乡”。依托丰富的地热资源，江苏省如东小洋口旅游度假区管理办公室和江苏省地质调查研究院共同打造了小洋口地热资源高效综合利用示范工程。
“目前，小洋口地区打造了集地热发电、干燥、供暖（制冷）、种植养殖、康养理疗、生活热水等于一体的地热梯级开发利用模式，使地热资源得到充分利用，并减少地热流体直接排放污染环境等问题。江苏‘小洋口’模式，也成为行业内普遍认同的我国地热资源综合高效利用的第三种模式，已被收录于《中国地热能发展报告(2018)》白皮书中。相比利用单一的广东丰顺模式和河北雄县模式，对地热资源的开发利用方式更充分、全面、高效。”杜建国表示，下一步，江苏省地质调查研究院还将联合地方政府开展中温地热能发电（水热型）研究及示范。
地热资源利用，挑战与机遇并存
地热资源是我国重要的绿色能源，在国家能源结构转型中有着重要地位。2019年12月，中共中央、国务院印发《长三角区域一体化发展规划纲要》，明确提出了生态绿色一体化发展的要求，地热资源勘查开发对长三角地区高质量发展具有的战略意义更加凸显。
江苏是经济大省，也是能源消耗大省，随着经济的快速发展，必然面临不断增长的能源需求和能源稀缺性问题。加快推动全省地热资源勘查及开发利用，对于调整能源结构，创建资源节约型社会，实现经济社会可持续发展具有十分重要的意义。据估算，若江苏省地热资源可利用量的10%被利用，每年可以节煤约1400万吨，相当于2022年全省煤炭年消费量的5.4%。
近年来，江苏省地质调查研究院积极推进多个省级地热资源勘查项目，包括“江淮生态经济区东南部地区中温地热资源(≥90℃)调查评价”“苏北农村住房条件改善清洁能源供暖示范区（沛县）地热资源勘查”和“江苏省沿海地区中高温地热能资源勘查评价及高效开发利用示范研究”等。江苏省地质调查研究院在沛县安国镇成功钻获高质量地热能资源（水热型）；发现并探明的南通小洋口、宝应黄荡-安宜镇大型中温地热田，为长三角地区近20年来仅有的两个大型中温地热田，实现了我国东部地区中温地热资源勘查零的突破。
研究成果的取得，为长三角和国内其他地区的地热资源勘查、评价及高效开发利用提供了理论指导和技术支撑，为未来的进一步开发利用成为可能。杜建国表示，“在资源评价方面，创新应用熵权法、TOPSIS 法、贝叶斯和水热耦合理论，首次系统查明了江苏省地热资源储量折合标准煤大约274亿吨，根据自然资源部发布的《中国矿产资源报告（2023）》，这个储量相当于山西煤炭资源探明储量的56.7%。”
“目前，江苏地热资源开发利用的方式较为单一，90%的用途为理疗保健、洗浴和旅游度假，少量被用于供暖和温室种植养殖，其他尚有少量被用于工业等方面。”杜建国表示，受限于江苏地热资源分布不平衡、勘查难度大的情况，想要规模化、高效利用地热资源，未来还有很长一段路要走。
