吉林省水热型地热资源勘查评价综述

高 鹤，何双凤，满晓兵

吉林省水文地质调查所，吉林 长春 130103

0 引言

与其他矿产资源及其他可再生能源相比，地热资源在开发利用方面具有明显的节能环保优势，开发利用地热资源对节能减排具有非常积极的意义。本文概括性阐述了伊通—舒兰断陷盆地、松辽盆地等地热田的地热地质条件、埋藏条件和地热流体的水温、水量等，并对地热田进行初步评价，为之后的深层地热资源开发利用给出可行性建议。

1 吉林省地热资源的分布概况

1.1 隆起山地型地热资源

主要以现代火山型和断裂构造型为主[1]，其中火山型主要分布在长白山天池瀑布北侧热储带与西坡梯子河热储带，温泉自流温度60～78 ℃，天然流量为578～6 300 m3/d,折合热能137 MW;断裂构造型主要包括抚松仙人桥大营温泉、长白十八道沟温泉和临江花山老三队温泉群。地热流体温度33～60 ℃，地热流体可开采量约2 657 m3/d。目前抚松大营、长白十八道沟、临江老三队温泉已部分开发利用外，长白山天池及周边温泉由于处在长白山自然保护区内暂未开发利用。部分地热温泉呈自然流淌状态，整体综合开发利用程度还有待提高，是具有开发利用潜力的区带。

1.2 沉积盆地型地热资源

1.2.1 伊通—舒兰断陷盆地

面积1 987.8 km2，是吉林省主要地热异常区和开发利用先导区。新近系和古近系沉积物隆起区厚度为1 350 m，凹陷区最厚达4 600余米。热储层为古近系砂岩、砂砾岩等碎屑沉积物，埋藏深度从目前勘探资料和开发利用的经济角度来看，一般为1 100～2 500 m。地热流体出口温度为40～73.8 ℃。单井产水量500～1 200 m3/d。

伊舒盆地内地热资源估算结果：全区地热流体储存量为7.35×1010m3，折合标准煤3.25×109t；地热资源可开采量1.60×1016kJ，折合标准煤5.48×108t；地热流体可开采量3.68×107m3/a，地热流体可开采热量9.26×1012kJ/a，折合标准煤3.21×105t/a。如果在回灌条件下(回灌率30%)，地热流体允许开采量达6.24×108m3/a，地热流体可开采热量1.56×1014kJ/a，折合标准煤达5.31×106t/a。热能为5 089 MW,属于大型地热田。

1.2.2 松辽盆地

热储层分布面积约36 900 km2。盆地内有较厚的白垩纪湖相碎屑岩沉积，最大厚度可达5 000余米。热储层埋藏深度800～2 000 m，热储温度52～70 ℃之间，地热流体出口温度50～61 ℃，单井地热流体产量200～768 m3/d。

松辽盆地估算地热流体储存量27 973×107m3,地热资源可开采量4 834×1013kJ，折合标准煤16 435×105t；地热流体可开采量13 986×104m3/a,折合标准煤92.45×104t/a[2]，也属大型地热田。

2 吉林省地热资源勘查项目成果

2.1 吉林省地质勘查基金项目

吉林省水文地质调查所2010年至2017年期间，共承担吉林省地质勘查基金地热资源找矿项目8个，累计完成勘查投资1.21亿元，提交和发现地热田矿产地5处。主要勘查成果如下(见表1)。

表1 吉林省地质勘查基金地热项目统计表

2.1.1 伊舒断陷盆地(桦皮厂—九站段)地热资源普查

该区位于伊舒盆地波太凹陷与孤店斜坡过渡地段，属于吉林省地勘基金与吉林市昌邑区政府合作勘查，项目投资3 766万元。施工地热勘探井6眼，钻探工作量13 255 m。热储层埋深1 378～1 903 m，热储层累计厚度126～233 m，热储层平均厚度2.90～4.10 m，单层最大厚度78.80 m。热储层数16～38层，热储层岩性为古近系渐新统万昌组、永吉组砂岩砂砾岩，单井产水量278～560 m3/d，地热流体出口温度44～72.6 ℃。在30 km2范围内，2015年12月审批地热资源可开采量14 949 m3/d，热能为65.74 MW，属于大型地热田。

2.1.2 伊舒断陷盆地(饮马河—岔路河段、岔路河—太平段)地热资源普查

此二个项目位于伊舒盆地的岔路河断陷,2015年11月及2017年3月完成CLH01井、昌热002地热勘探井施工，井深度2 500～3 000 m，热储层埋深1 715～2 381 m，热储层累计厚度105.50～120 m，单层最大厚度12.0 m。热储层数29～33层，热储层岩性为古近系万昌组和永吉组砂岩、砂砾岩。地热流体单井产量达1 094～1 135 m3/d,地热流体出口温度53～60.8 ℃[3]。地热勘探效果良好，目前已批准在上述区域，增加地热勘探井二眼，进一步扩大勘探成果(1)吉林省水文地质调查所.吉林省伊舒断陷盆地(饮马河—岔路河段)地热资源普查[R].长春：吉林省水文地质调查所，2019.(2)吉林省水文地质调查所.吉林省伊舒断陷盆地(岔路河—太平段)地热资源普查[R].长春：吉林省水文地质调查所，2019.。

2.1.3 敦化地热资源普查

该区地处敦密断裂带内，2017年施工地热勘探井一口，深度2 011 m，依据测井与录井资料，顶部新近系玄武岩厚度370 m，主要热储层为新近系与古近系土门子组、珲春组砂岩，热储层埋深828～1 784 m，热储层累计厚度272 m，单层最大厚度43.10 m，单井产水量283 m3/d，地热流体出口温度49.2 ℃。另外在区外东北段雁鸣湖施工的ZK1地热井，产水量720 m3/d,地热流体出口温度50 ℃。通过上述勘探工作，取得了该区域地热勘查找矿的较大突破(3)吉林省水文地质调查所.吉林省敦化地区地热资源普查[R].长春：吉林省水文地质调查所，2018.。

2.1.4 松原城区地热资源普查

工作区地处松辽盆地中心沉降带与东南隆起带的过渡地带，2017年6月施工了丰热1号地热勘探井，深度2 010 m，主要热储层埋深802～1 856 m，热储层厚度157 m，热储层岩性为白垩系泉头组三段—二段砂岩，单井产水量765 m3/d, 地热流体出口温度52 ℃。在松原地区首次勘探出水量之大、温度之高的地热井，并受到松原市政府和吉林省国土资源厅领导的赞誉。目前该项目已批准增加勘探工作量，进一步扩大勘探成果。

2.2 社会资金地热资源勘查项目

2011年至2016年期间，吉林省水文地质调查所为促进地方经济建设，加快服务业发展，为地方企业开展了从探矿权立项、挂牌出让、探矿权申报、勘查施工、探矿权转采矿权等一条龙服务业务。陆续承担和勘查了长春市双阳区奢岭、吉林市圣德泉、长春市双阳区小龙庙、吉林市永吉县万昌孤家子村、公主岭市范家屯新凯河等5个地热资源勘查项目，所施工的地热勘探井全部出热水，单井产水量435～1 200 m3/d，已提交大型地热田矿产地2处，小型1处。尤其在吉林省白垩系地热资源找矿中实现重大突破，取得了良好的地热找矿效果(见表2)。

表2 社会资金勘查项目统计表

2.2.1 长春市双阳区奢岭地热田地热资源详查

本项目地处伊舒盆地岔路河断陷西南部，勘查面积59.38 km2。全部由企业投资6 590万元，陆续施工地热井13眼，总计钻探进尺30 210 m。热储层岩性为古近系万昌组和永吉组砂岩、砂砾岩，热储层埋深1 047～2 542 m，热储层累计厚度101～643 m，热储层数33～38层，单层最大厚度29.8 m，砂厚比24.87%～44.99%。地热流体出口温度53～70 ℃，平均温度为58.9 ℃。单井产水量840～1 200 m3/d，单位产水量7.66～16.25 m3/d·m，属于较适宜开采区。热能规模59.90 MW，属于大型地热田。勘查成果报告2015年12月通过吉林省矿产资源储量评审中心审批，地热资源年可开采量494.41×104m3，日可开采资源量1.35×104m3。地热流体水化学类型为重碳酸钠型水，属于低矿化、氟、偏硅酸理疗型热矿水。此项目2016年9月荣获吉林省人民政府地质勘查成果二等奖。目前已建成国信南山五星级温泉酒店，用于地热供暖、理疗、温泉洗浴、农业温室和观光旅游等。带动了长春市双阳区地方经济发展。

2.2.2 吉林圣德泉地热田地热资源详查

该项目地处伊舒盆地的孤店斜坡与波太凹陷过渡地段，在49.97 km2探矿权范围内，陆续施工地热勘探井8眼，总计钻探工作量23 121 m。热储层岩性为古近系万昌组砂砾岩，热储层埋深1 033～1 426 m，热储层厚度205～508 m,砂厚比23.3%～80.27%，单层最大厚度47.4 m。地热流体出口温度43～62 ℃，单井产水量960～1 200 m3/d，单位产水量23.9～71.28 m3/d·m，属于适宜—较适宜开采区。热能规模28 MW,为中型地热田。地热流体水化学类型为重碳酸钠型水，属于中等—低矿化、氟、偏硅酸理疗型热矿水。2013年9月勘查成果通过吉林省矿产资源储量评审中心审批，年可采资源储量744.16×104m3，日可采资源量2.12×104m3。目前已建成四星级度假村，集地热供暖、理疗、温泉洗浴、农业温室为一体的观光旅游园区。

2.2.3 公主岭市范家屯新凯河地热资源详查

2013年至2016年先后施工地热勘探井6眼，地热流体出口温度36～59 ℃，单井产水量458～1 248 m3/d。水化学类型为重碳酸钠型水，氟离子质量浓度3.7～3.78 mg/L，偏硅酸质量浓度25.77～38.09 mg/L。上述勘查初步结果，使吉林省松辽凹陷东南隆起区白垩系地热找矿取得重大进展。此项目引起了公主岭市政府的高度重视，为公主岭市推进服务业发展提供了新的增长点。

2.2.4 永吉县万昌镇孤家子村、长春市双阳区小龙庙地热资源详查

截止2017年3月已施工完成四眼地热井，地热流体出口温度45.7～61 ℃，单井产水量624～1 080 m3/d。水化学类型为重碳酸钠型水，属于氟、偏硅酸理疗型热矿水。目前勘查工作仍在进行中。

3 勘查工作研究重点与注意的问题

(1)加强古地理环境、物源条件的研究：通过吉林圣德泉、桦皮厂—九站、岔路河—太平、永吉万昌玉汤泉、双阳区奢岭和双阳区小龙庙等地热田勘查工作的初步总结，伊舒断陷盆地分布有14个二级构造单元，其中孤店斜坡带、靠山、大南及岔路河断陷内的新安、波太四个凹陷都与盆地古地理沉积环境有关，由于靠近西北缘断裂区域，古近系碎屑岩沉积厚度大，颗粒粗，渗透性和孔隙度较高，属于砂岩层状热储，具有多层热储结构(见图1)。因此，在充分分析油田地震资料的基础上，重点开展物源条件和热储结构研究，寻找和确定古砂岩体沉积范围、结构及厚度，以此确定勘探井位置，将起到至关重要作用。

图1 伊舒断陷盆地区域构造图(底图据[4])Fig.1 Regional structural map of Yishu Fault Basin(base map according to [4])

(2)根据公主岭市范家屯新凯河、松原城区等白垩系地热勘查中的初步成果，结合物探可控源勘查成果和地震资料，应进行深部古沉积环境研究，了解和确定物源范围、厚度，在此基础上依据物探和地震解释的断裂构造，寻找层状控水、构造富水的复合型地热资源，确定地热井勘探靶区，提高地热井勘探成功率。

(3)在钻探工艺方面，伊舒盆地由于地层属于半胶结岩类，泥质岩类塑性较大，在钻探施工中需保持设备的良好性能，选择适合与区内地层的泥浆配比，提高和加快钻探效率，单井钻井周期控制在一个月左右(包括固井和测井)。选择射孔成井工艺，为后续开采过程预留备用射孔层位；在中生代白垩纪地层，由于热储层胶结程度较好，渗透率和孔隙度没有古近系地层高，热储层位不宜进行固井作业，采用滤水管与射孔复合成井优于射孔工艺，同时进行泥浆破壁、加强洗井作业对提高地热井产水量起着至关重要的作用。

4 地热资源找矿工作的建议

4.1 伊舒断陷盆地地热资源勘查

根据吉林省长吉一体化建设的总体构想，推动加快服务业发展，在前期地方财政和企业投资勘查的基础上，结合地方经济发展需求，地方财政继续给予资金支持，选定近期优先勘查区域，加快推进地热资源普查工作[5]。

(1)桦皮厂—孤店段地热地热资源普查区，对桦皮厂附近已达详查精度的30 km2，划出坐标范围进行评估转让；保留现有探矿权面积，对勘查精度不足的区域，继续由财政给予支持，进一步扩大地热勘查成果。

(2)万昌—太平段、大南—齐家和伊通等地热资源普查区，面积占伊舒盆地总面积的70%，目前在岔路河、万昌、双阳奢岭等勘探研究程度较高，并已投入商业运行；其他地段勘探程度较低，建议财政给予必要的支持并承担部分风险，经施工后效果好的地热井实行单井评估转让，收回勘探投资，逐步走向滚动式勘查。

4.2 松辽盆地地热资源普查

建议由政府投资，选择经济条件较好的城市、县镇周边和旅游开发区等，寻找层状含水、断裂构造富水的复合型热储。对经勘查后地热资源条件具备开发利用的区块(地热井)，采取探矿权出让的方式转入商业开发，建立地热资源开发利用示范区。逐步推动地方服务业发展和松辽盆地地热资源勘查开发工作。

4.3 东部山区地热资源调查

加强新生代以来的地质构造和地热成因类型的研究，重点开展构造型带状热储调查，选择龙岗火山群、敦化火山群、长白山周边和已有的地热(泉)出露点外围等重点地区，建议首先由政府投资，开展地表热异常调查工作，根据调查成果投入必要的地球物理勘查工作。除寻找深部埋藏型热储采用可控源方法外，对于浅部构造型带状热储，根据国内大量的勘查经验，一般选用常规物探方法，如电测深、联合剖面、放射性等，圈定地表热异常范围，经专家论证后，再实施钻探验证，避免盲目施工造成资金浪费。对具有开发利用条件的区块(地热井)，以矿权出让方式转入商业开发。