渭河盆地地热水溶（氦）气资源前景展望

渭河盆地地热水溶（氦）气资源前景展望张阳;蔡鑫磊;王行运;李正【摘要】水溶气是一种溶解于地下水中而富集成藏的非常规能源，其溶解度随地下温度、压力的升高而增大。

当地下水被采到地表后，溶解在水中的伴生有用气体将会因压力与温度的降低而析出，成为与常规能源一样的工业燃料或原料。

地热水溶（氦）气是一种新型非常规资源，因富集伴生有用气溶解于地热水中，故称之为“地热水溶（氦）气”，其不仅拥有丰富水溶可燃气、氦气等，而且具有可用于供暖、发电的可再生能源——地热能，是狭义的水溶气。

随着技术进步、科技发展，渭河盆地地热开发初具规模的同时，水溶可燃气、水溶氦气资源的勘探也取得了重大突破，多资源型盆地已初现端倪，“一热两气”的神秘面纱逐渐被揭示。

通过研究、梳理及总结渭河盆地“一热两气”资源历史研究成果，以及近期的再勘探、再评价、再认识，宏观地陈述地热水溶（氦）气资源赋存状况和潜力，展望发展开发利用前景，对加快综合开发利用进程面临的挑战，提出了对策及建议。

【期刊名称】《天然气技术与经济》【年(卷),期】2016(010)004【总页数】4页(P23-26)【关键词】地热;水溶气;氦气;渭河盆地;综合利用【作者】张阳;蔡鑫磊;王行运;李正【作者单位】陕西燃气集团渭河能源开发有限公司，陕西西安 710016;陕西燃气集团渭河能源开发有限公司，陕西西安 710016;陕西燃气集团渭河能源开发有限公司，陕西西安 710016;陕西燃气集团渭河能源开发有限公司，陕西西安710016【正文语种】中文渭河盆地是中华民族发祥地之一，富饶的关中平原为古文明乃至当今陕西经济社会发展提供了发展空间。

渭河盆地地热开发历史悠久，但长期以来油气普查投入却相对较少，被公认为油气勘探的禁区，水溶（氦）气资源的发现也较为曲折。

近年来，在政府的大力支持和引导下，诸多企业、科研单位通过不懈努力，在地热规模化开发的同时，渭河盆地水溶（氦）气资源的勘探取得了重大突破，多资源型盆地初现端倪，“一热两气”的神秘面纱逐渐被揭示［1-3］。

笔者通过梳理及总结渭河盆地“一热两气”资源历史研究成果，以及近期的再勘探、再评价、再认识，宏观地展现地热水溶（氦）气资源赋存状况和潜力，展望发展开发利用前景，对加快综合开发利用进程面临的挑战，提出对策及建议。

1.1 地热开发初具规模截至2015年，在陕西关中地区已完成各类不同用途的地热井400余口，遍布关中“四市一区”。

由于热储条件优良以及经济发展相对较快，西安市区、咸阳市区是渭河盆地地热开发程度最高、开发规模最大的地区，共有地热井300余口，开发规模已位居全国前列，成为我国地热开发的重要区域。

此外，远离市区、且地热条件优良的咸阳市周至县、兴平市、武功县等地热供暖项目也已初具规模，供暖面积达到一百多万平方米。

渭南地区现有地热井70余口，主要集中于盆地北部洛河附近的富平、蒲城、大荔、合阳等地。

宝鸡地区地热井主要位于市区、眉县汤峪，共有各类地热井30余口。

在岩溶热储层流体发育的扶风、礼泉等地，业已完成多口试验探井和探采结合井［4-6］。

1.2 水溶气勘探突破近年，渭河盆地油气勘探思路有所转变，由单一的古生界转向固市凹陷新生界生物成因气和北部斜坡带古生界热解成因气并重（图1）。

2009年以来，部分地热开发企业在渭南市临渭区地热资源开发过程中，在不同区域、不同深度发现有甲烷、乙烷等7种烃类和氦气、氢气、氮气、二氧化碳等非烃天然气显示［7-9］，发现了一种新型非常规天然气类型——水溶气，经初步测试气水比可达1.3以上，甲烷含量达98%以上。

水溶气的发现为渭河盆地油气勘探带来了新契机，为加大勘探力度提供了有利支撑，展现了固市凹陷良好的天然气资源前景。

1.3 水溶氦气研究不断深入2004年，西安市国土资源局对西安市内9口地热井伴生富氦天然气样品进行分析，氦气含量最高达1.51%，超过四川盆地威远气田的氦含量。

2006年10月“渭河盆地水溶含氦天然气资源评价及综合利用”被列入中国石化科研项目，该项目对渭河盆地水溶氦气资源进行了资源量评价，在常温常压下完成了对氦气的收集和提纯提浓（实验室条件）。

2009年，中国石化集团华北石油局在渭河盆地蓝田区块部署氦气预探井渭新1井，探索西安凹陷新生界含氦储层储集性能和含气性，落实富氦层位，建立该区新生界地层层序和岩性剖面。

自2009年底，专家王行运带领地热开发团队，持续开展了渭南市区234 km2地热开发利用与综合资源前景的评价，部署了一定的物化探工作量，在固市凹陷的不同深度发现了多种类型的水溶（氦）气资源，取得了突破性的勘探进展和研究成果，为渭河盆地地热水溶（氦）气资源评价提供了重要的研究资料和科学依据。

2013年，中国地质调查局立项《渭河盆地地热井氦及伴生气调查与综合利用评价》，预测富氦伴生气有利区，评价其综合利用远景，开展地热井氦及伴生气综合利用技术和方法探索。

根据《陕西关中盆地地热资源调查报告》地热流体资源预测成果，结合水溶气、水溶氦气再勘探、再评价、再认识，渭河盆地热储层在新生代盖层、中生界、古生界，甚至前古生界变质岩地层中均有分布；水溶气资源以张家坡组泥岩分布区为有利勘探区；水溶氦气资源主要受控于花岗岩侵入体分布、切割花岗岩体的深大断裂以及盖层分布，因而将秦岭北侧盖层的良好区域作为水溶氦气的有利勘探区域为宜。

3类资源在盆地纵向上、平面上相互叠置、交叉，共同构成了较为复杂的渭河盆地资源赋存体系，这里根据其不同组合将其划分为3大类12个区域（图2）。

2.1 资源纵向上叠置以陕西渭南地区某井为典型剖面（表1），高温地热能主要富集于高陵群及以下层段，其深度达到4 540 m，主要资源有地热和水溶氦气，可用于发电、烘干、采暖、氦气提取以及其他工业领域，但由于深度钻井成本过高，是后期探索的领域。

中温地热能分布于蓝田—灞河组中下部以及高陵群中上部，伴生资源包括水溶氦气和少量可燃水溶气。

低温地热资源分布于蓝田—灞河组上部以及以上地层，其中张家坡组含有丰富的水溶气资源，可作为低温地热资源的重要补充，亦可用于城市供暖、天然气调峰、城市燃气等领域。

2.2 资源平面上相互重合1）3类资源有利区地热、水溶气、水溶氦气3类资源有利区主要分布于西安凹陷的户县、长安以及固市凹陷华县、华阴地区，面积相对较小，但资源富集丰度较高、勘探开发保障程度高，是优选勘探开发区域。

其深部蓝田—灞河组、高陵群具有中、高温地热资源和丰富的氦气资源，浅层张家坡组具有可观的水溶气资源和低温地热资源，深浅两层均具有双重资源保证。

2）两类资源有利区两类资源有利区主要包括以地热和水溶氦气为主的周至—蓝田、临潼—蓝田等有利区，地热和水溶气为主的西安—三原—华阴、渭北、潼关等有利区，其具有面积大、资源配置优良、地面条件较好的特点，是未来的主要勘探区域。

周至—蓝田有利区位于余下—铁炉子断裂以北山前区域，地热和氦气富集层位为蓝田—灞河组和高陵群，张家坡组仅有低温地热资源，因此深层是本区域的主要目的层位。

3）单类资源有利区单类资源主要是以地热为主体，包括武功—咸阳、秦岭北侧、长安—临潼有利区，具有资源相对单一的特点和一定的开发潜力。

武功—咸阳有利区面积较大，主要包括深、中、浅中低温地热资源，热储层主要分布于张家坡、蓝田—灞河组和高陵群，地热水井口温度为65～120℃。

秦岭北侧地热富集区位于余下—铁炉子断裂与秦岭北侧断裂之间，热储层以张家坡、蓝田—灞河组、高陵群为主，裂隙发育，山前温泉大量出露，且地层埋深较浅。

长安—临潼有利区主要处于长安—临潼断裂以东，沉积部位较高，地层沉积较为齐全，但厚度较薄，包括蓝田—灞河组、高陵群、白鹿塬组、红河组。

渭南—临潼有利区位于高陵—潼关断裂与秦岭北侧断裂之间，目前钻孔仅发现张家坡组、蓝田—灞河组，由于靠近山前断裂，发育沋河等几条河流，区内地下水补给良好，低温地热资源丰富。

据渭河盆地历史勘探和研究，渭河盆地固市凹陷（主要为渭南地区）具有大型生物气成藏的资源条件和资源前景，预测张家坡组生物气资源量可达1.18×1012m3；渭河盆地水溶氦气资源分布广泛、品位高，预测全盆地水溶氦气资源量约为（841.75～1 126.65）×108m3；根据《陕西省关中盆地地热资源调查评价报告》，渭河盆地地热资源预测储量高达3.23 ×1018kCal，相当于标准煤4.61×1011t，且地热水具有产量高、压力高、温度高、水溶气含量高和达标元素多的“四高一多”特征，埋藏深度适中，有利于整体连片开发。

渭河盆地生物气、氦气资源溶于地热水之中，三者相伴共生、不可分割，形成了独特的地热伴生水溶（氦）气资源，具有资源储量丰富、战略地位高、市场需求大的特点，开发利用的价值和潜力巨大。

随着盆地地热及伴生水溶（氦）气富集规律研究和盆地整体评价工作的进一步深入，其综合开发利用项目的逐步实施，渭河盆地将成为我国集地热、生物气、氦气于一体的新能源开发利用示范基地，省域战略地位也将进一步提高。

4.1 地热科学开发综合利用难于实施目前，我国诸多地方政府始终按照“一井一证”进行地热矿业权办理。

长期以来，企业在开展地热综合利用时无法获得区域矿权，诸多企业单位亦各自为政，甚至出现了破坏性的开采方式，不利于地热及伴生水溶（氦）气科学整体规划、持续开发，造成资源浪费与破坏。

4.2 水溶（氦）气新立矿业权办理困难国家规定水溶气为非常规天然气，但仍未被列入国家独立矿种。

若以水溶气申报新矿种、新发现，极有可能引起与常规天然气开发之争。

另外，按照《矿产资源法》规定，氦气是独立矿种，由各省矿业权主管部门负责探矿权审批。

但因我国贫氦，全国尚未有过新立氦气矿业权先例，地方政府对此较为谨慎，落实政策进程缓慢。

4.3 地热伴生气资源开发存在一定法律风险渭河盆地已被大型石油企业以油气名义进行探矿权登记，若其他企业在该区域大力开发地热的同时，回收集输“两气”资源，将会面临一定的法律风险。

相关单位“两气”研究成果和投入将引起法律纠纷，无法得到有效保护，“两气”产业可持续发展面临法律瓶颈。

1）渭河盆地发现丰富的水溶（氦）气资源，具有纵横向上相互叠置，横向上相互关联的特点，根据不同层系资源分布特征、赋存条件以及利于科学开发需要，将其划分为12个开发区域，开发的地热、水溶（氦）气资源根据资源品味可用于发电、烘干、采暖、氦气提取以及其他工业领域。

2）渭河盆地所在关中地区是陕西省最重要的能源消费区，大量燃煤使关中城市群成为全国大气污染最严重的地区之一，而天然气供应指标仍然短缺，因此渭河盆地地热水溶（氦）气资源开发前景值得期待。

3）早日将水溶气列入国家独立矿种，实现资源优势向经济优势的转化。

另外，在国家的引导和支持下，地方政府加快氦气矿权审批程序，让拥有氦气资源勘探和开发技术成果的单位尽快实现科技成果转化，为国家摆脱“贫氦”做出贡献。