地热能作为一种可再生的新型清洁能源，在国家能源结构中已占据较大的比重。合理地开发利用地热资源，对于促进经济社会的可持续发展、改善生态环境、合理配置资源、完善能源结构及服务于国家绿色能源战略具有十分重要的意义^[1-5]。山东地区是中国地热资源富集区，全省17个地级城市皆发现有地热资源^[6-8]。据中国地质调查局公布的数据，山东地区地热资源量折合标准煤693.22×10⁸t，地热可采资源量折合标准煤1.16×10⁸t。山东地区地层发育较齐全，除缺失奥陶系上统、志留系、泥盆系等地层外，其他均有出露^[9-10]。总体来说，鲁西、鲁北平原地区老地层均被第四系覆盖; 鲁中南中低山丘陵地区地层发育较全，以太古宇泰山群为结晶基底, 古生界发育; 鲁东低山丘陵地区以胶东群、粉子山群、蓬莱群为结晶基底，缺失古生界。本文中，将前新生界岩石地层中的热储称为基岩热储，其中最重要的热储为寒武系—奥陶系基岩岩溶热储。由于山东地区地热地质条件复杂，对基岩岩溶热储的分布和可利用地热资源的开发利用潜力研究较少，严重影响了地热项目的发展规划，主要体现在：①重点区块地热分布规律及富集程度不掌握; ②基岩岩溶热储的地热资源特征不够明确; ③地热开发的有利目标区不清晰。这些问题导致在地热资源勘探开发整体布局，以及具体地热项目选址和建设过程中较为盲目，开发风险较大。因此，基岩热储资源的综合研究分析至关重要。本文全面研究、分析了山东地区重点区域内寒武系—奥陶系基岩岩溶热储资源的岩性特征、热物性特征、分区特征、温度及流体化学特征，并对相应的地热资源潜力进行评价，为该类型地热资源的合理、有序开发利用提供技术支撑。

山东地区以中低温地热资源为主，其特点是热储分布广、类型多、开发利用条件较好。依据地热流体的赋存条件，山东地区的热储可分为层状热储和脉(带)状热储两种类型^[11-12]。层状热储按热储岩性特征及孔隙、裂隙和岩溶发育程度，可分为层状裂隙—岩溶型热储及层状裂隙—孔隙型热储; 前者主要发育于古生界寒武系—奥陶系石灰岩中，储集空间以溶蚀裂隙、溶孔及溶洞为主，构造裂隙次之，主要分布于济阳坳陷和临清坳陷的基底凸起部位，在山前倾斜平原的中部也有少量分布; 后者主要发育于古近系—新近系砂岩中，储集空间以孔隙为主，裂隙次之，热储具多层叠加的特点，广泛分布于济阳坳陷和临清坳陷内^[13-15]。脉(带)状热储多分布于鲁东隆起和沂沐断裂带内，在鲁西隆起的断陷盆地内也有分布; 热储主要发育于中生界花岗岩和前寒武系变质岩系中，储集空间以构造裂隙、风化裂隙为主。根据热储所处的地质及构造条件、热储类型及埋藏条件等因素，山东地区可划分为鲁西北坳陷地热区、鲁西隆起地热区、沂沐断裂带地热区和鲁东隆起地热区4个地热区。

作为山东地区基岩岩溶热储的主要赋存地层，寒武系—奥陶系广泛分布于山东各地热区域内。

根据钻孔和区域研究资料，长清群位于寒武系下部，属陆表海碎屑岩—碳酸盐岩沉积岩系，由上到下划分为李官组、朱砂洞组及馒头组，总厚度约为276~731m;九龙群是跨系的岩石地层单位，属中上寒武统—下奥陶统，主要由碳酸盐岩组成，由下而上划分为张夏组、崮山组、炒米店组及三山子组，地层厚度一般为600~1000m，最大厚度达1500m左右; 马家沟组在山东分布较广泛，由下而上划为东黄山白云岩段、北庵庄石灰岩段、土峪白云岩段、五阳山石灰岩段、阁庄白云岩段、八陡石灰岩段、新汶白云岩段7个段，总厚度为561~1267m;原亮甲山组、冶里组和凤山组二段组成了下奥陶统三山子组，总厚度为110m左右，其中凤山组二段厚度约30m，冶里组厚度约40m，亮甲山组厚度一般为40m左右。

根据基岩热储层系、岩性的不同，山东地区内除下古生界寒武系—奥陶系基岩存在层状热储外，其余全部为带状热储。自震旦纪后，华北断块整体上升，遭受剥蚀，早寒武世中期华北断块高出海面，为古陆剥蚀区; 而后开始下降，并且海侵范围逐渐扩大，沉积了寒武系—奥陶系。寒武系和奥陶系碳酸盐岩地层是山东地区最重要的基岩岩溶热储，也是地热资源勘探开发的重点领域^[16-21]。

山东地区寒武系—奥陶系基岩主要包括石灰岩和白云岩两大类岩性^[22-23]，最常见的岩石类型有：鲕粒灰岩、竹叶状(砾屑)灰岩、砂屑灰岩、生物屑灰岩、泥晶灰岩、白云岩、叠层石灰(云)岩、膏溶角砾状灰(云)岩等。

采集滨古9井、桩古斜47井和滨古26井的19个样品进行岩石热物性参数的测试。虽然3口井都分布在鲁西北的济阳坳陷，但鉴于样品条件和样品代表性，可以认为这批样品的分析数据能代表山东地区寒武系—奥陶系基岩岩溶热储。由表 1可知，19个寒武系—奥陶系碳酸盐岩样品中，岩石密度分布范围为2.5395~2.7591g/cm³，平均为2.6722g/cm³，在后续计算中采用此平均值作为热储岩石密度参数。通过选取4个特定温度点(20℃、50℃、100℃和150℃)进行比热分析，不同样品岩石比热容分布在0.58570~0.95856J/(g·K)，同一个样品不同温度下测得的岩石比热容也有轻微差别(表 1)。为了更能代表不同埋深和岩性、热物性的热储特征，选择全部19个样品50℃和100℃两个测试温度点的比热容数据平均值0.78625J/(g·K)作为热储岩石比热容参数。此外，岩石热导率的差别也是造成地热资源在不同地热系统中富集的重要原因之一。在4个特定温度点下，不同样品岩石热导率分布在1.485~3.527W/(m·K)，且不同样品岩石热导率值变化较大，这表明不同岩性、热物性的岩石传热能力有较大差别(表 1);同一个样品不同温度下测得的岩石热导率也有差别(表 1)，但相对不同样品之间的差别而言，同一块样品在不同温度下的热导率差别较小。

表 1

表 1 山东地区寒武系—奥陶系基岩岩溶热储岩石热物性数据表 Table 1 Thermal properties of the Cambrian-Ordovician bedrock karst reservoirs in Shandong area 序号 井号 层位 深度/m 岩性 密度/ (g·cm-3) 比热容/ [J·(g·K)-1] 热导率/[W·(m·K)-1] 20℃ 50℃ 100℃ 150℃ 20℃ 50℃ 100℃ 150℃ 1 滨古9 O1y—O1l 1999 灰色含砾砂屑白云岩 2.5395 0.67654 0.71365 0.72360 0.69663 2.799 2.620 2.817 2.602 2 C2z 2306 灰色含砂屑鲕粒灰岩 2.6873 0.65803 0.70860 0.73986 0.74157 2.718 2.578 2.486 2.309 3 C2z 2308.5 灰色含砂屑鲕粒灰岩 2.6535 0.68423 0.73785 0.76369 0.76530 2.160 2.410 2.207 2.094 4 桩古斜47 O2b 4191 棕灰色泥晶灰岩 2.5650 0.76497 0.83031 0.86684 0.86331 2.858 3.430 3.433 3.527 5 滨古26 O2mx 2431.34 灰色含砂屑泥晶灰岩 2.6762 0.72886 0.76429 0.79459 0.78280 1.810 2.298 1.997 2.058 6 O2mx 2437.2 灰色含砂屑泥晶灰岩 2.6559 0.70390 0.73736 0.75997 0.74332 2.264 2.296 1.830 1.943 7 O2mx 2442 灰色泥晶灰岩 2.6153 0.62337 0.69840 0.7400 0.74009 2.890 2.341 1.902 2.405 8 O1y—O1l 2513 灰色泥晶灰岩 2.6777 0.80236 0.87148 0.90992 0.91744 2.119 2.435 2.393 2.143 9 O1y—O1l 2516.5 灰色泥晶灰岩 2.6906 0.77641 0.81922 0.84763 0.85110 2.566 1.969 2.493 1.763 10 O1y—O1l 2518 灰色亮晶砾屑灰岩 2.7352 0.83431 0.83472 0.84019 0.82494 2.573 2.469 2.192 2.204 11 O1y—O1l 2540 灰色含粉屑泥晶灰岩 2.6830 0.74632 0.76218 0.74097 0.67720 2.697 2.369 2.328 2.142 12 C3f 2610 灰色含砾砂屑灰岩 2.7591 0.64795 0.68089 0.66558 0.62459 3.333 2.685 2.457 2.804 13 C3g 2750 灰色硅质含粉屑泥晶灰岩 2.6979 0.76707 0.80714 0.81451 0.79544 1.864 2.219 1.595 1.965 14 C2z 2791.5 灰色含油砂屑灰岩 2.6857 0.92069 0.93856 0.92825 0.91074 2.1280 2.282 2.089 1.787 15 C2z 2792.3 灰色含油砂屑溶孔灰岩 2.6672 0.76194 0.78521 0.77918 0.75464 2.025 1.897 1.870 1.934 16 C2z 2793.2 灰色亮晶砂屑灰岩 2.6869 0.87305 0.83273 0.79150 0.76485 2.101 2.001 1.856 1.789 17 C2z 2796 灰色泥晶砂屑鲕粒灰岩 2.6924 0.81257 0.79743 0.77162 0.74161 2.284 2.210 2.166 2.045 18 C2z 2798.3 灰色亮晶砂屑灰岩 2.6887 0.66295 0.67634 0.63606 0.58570 2.546 2.344 2.317 2.147 19 C2z 2803 灰色亮晶砂屑灰岩 2.7154 0.83473 0.87278 0.89441 0.89129 2.291 1.836 1.760 1.485 平均值 2.6722 0.75159 0.78259 0.78991 0.77224 2.422 2.352 2.220 2.166

表 1 山东地区寒武系—奥陶系基岩岩溶热储岩石热物性数据表 Table 1 Thermal properties of the Cambrian-Ordovician bedrock karst reservoirs in Shandong area

本文中，热储最小埋深的确定根据区内正常地温梯度推算，一般埋深大于500m时，热储温度才能满足地热要求。因此，本文研究的岩溶热储最小顶板埋深确定为500m;当前，地热资源的开采深度一般都小于3000m，热储最大埋深以3000m为准。此外，基岩岩溶热储主要赋存在寒武系—奥陶系碳酸盐岩地层中，其分布与寒武系—奥陶系分布基本一致，并受断裂控制。因此，根据寒武系—奥陶系埋藏分区线及断裂边界线，将山东地区基岩岩溶热储划分为12个地热区51个地热亚区，面积约为4.4×10⁴km²(表 2)，相应分区基岩岩溶热储特征见表 3。

表 2

表 2 山东地区基岩岩溶热储地热分区 Table 2 Geothermal zoning of the bedrock karst reservoirs in Shandong area 地热区 面积/km2 地热亚区 埕子口—宁津隆起地热区 1309.7 长官凹陷地热亚区、宁津凸起地热亚区 沾化—车镇坳陷地热区 1325.8 刁口凸起地热亚区、义和庄凸起地热亚区、孤岛凸起地热亚区、陈家庄—青坨凸起地热亚区、滨州凸起地热亚区 东营坳陷地热区 3040.9 广饶凸起地热亚区、双河凸起地热亚区、寿光凸起地热亚区、昌乐凹陷地热亚区 惠民坳陷地热区 344.6 王判凸起地热亚区、高青凸起地热亚区 临清坳陷地热区 1216.1 老城凸起地热亚区、馆陶凸起地热亚区、高唐凸起地热亚区、东明凹陷地热亚区 泰山—沂山隆起地热区 9461.2 阳谷—齐河凸起地热亚区、邹平—周村凹陷地热亚区、泰山凸起地热亚区、鲁山凸起地热亚区、沂源凹陷地热亚区 肥城—泰莱坳陷地热区 1365.6 肥城凹陷地热亚区、泰莱凹陷地热亚区 大汶口—蒙阴坳陷地热区 1316.0 汶口凹陷地热亚区、汶东凹陷地热亚区、蒙阴凹陷地热亚区 泗水—平邑坳陷地热区 2955.4 泗水凹陷地热亚区、平邑凹陷地热亚区 枣庄—韩庄坳陷地热区 1031.2 枣庄凹陷地热亚区、韩庄凹陷地热亚区 菏泽—兖州隆起地热区 16896.8 临濮凹陷地热亚区、菏泽凸起地热亚区、巨野—成武凹陷地热亚区、拳铺凹陷地热亚区、汶上凹陷地热亚区、宁阳凹陷地热亚区、嘉祥凸起地热亚区、济宁凹陷地热亚区、兖州凸起地热亚区、金乡凹陷地热亚区、武台凸起地热亚区、鱼台凹陷地热亚区、青崮集凸起地热亚区、滕州凹陷地热亚区 沂沐断裂带地热区 3591.5 寒亭凸起地热亚区、坊子凹陷地热亚区、安丘—莒县凹陷地热亚区、郯城凹陷地热亚区、铜井地热亚区、松山地热亚区

表 2 山东地区基岩岩溶热储地热分区 Table 2 Geothermal zoning of the bedrock karst reservoirs in Shandong area

表 3

表 3 山东地区不同地热区基岩岩溶热储特征 Table 3 Properties of bedrock karst reservoirs in different geothermal regions in Shandong area 地热区 热储顶板埋深/m 热储厚度/m 热储温度/℃ 矿化度/(g·L-1) 主要水化学类型 埕子口—宁津隆起地热区 1000~3000 800~1300 62.5~98.5 3~10 Cl—Ca、SO4—Na、HCO3—Na 沾化—车镇坳陷地热区 1000~3000 200~1500 52.0~98.5 5~20 Cl—Ca、SO4—Na、HCO3—Na、Cl—Na 东营坳陷地热区 500~3000 200~1500 39.0~98.5 3~20 SO4·Cl—Na、Cl—Ca 惠民坳陷地热区 1000~1500 1000~1300 65.0~70.0 5~10 Cl—Na 临清坳陷地热区 1000~3000 1000~1500 67.0~98.5 2~20 Cl·SO4—Na·Ca 泰山—沂山隆起地热区 500~3000 600~1500 32.5~92.8 0.5~7 Cl—Na、SO4—NaSO4·Cl—Ca·Na 肥城—泰莱坳陷地热区 500~2200 500~850 31.0~82.3 1~3 Cl·SO4—Na·Ca 大汶口—蒙阴坳陷地热区 500~1500 300~850 32.5~46.5 2~3 SO4·Cl—Na·Ca 泗水—平邑坳陷地热区 500~2500 300~1600 28.5~65.0 2~10 Cl—Na、SO4·Cl—Na、SO4·HCO3—Na 枣庄—韩庄坳陷地热区 500~1500 500~1000 31.0~55.5 1~3 Cl·SO4—Na·Ca 菏泽—兖州隆起地热区 500~3000 500~1300 31.0~98.5 1~5 SO4—Ca·Na、SO4—Ca 沂沐断裂带地热区 500~3000 300~1200 39.3~84.3 1~3 SO4·Cl—Na·Ca、SO4—Na·Ca、Cl·SO4—Na

表 3 山东地区不同地热区基岩岩溶热储特征 Table 3 Properties of bedrock karst reservoirs in different geothermal regions in Shandong area

热储温度一般可通过井内测温或抽水时井口测温获得。井内测温可以最直观地反映热储温度，代表了热储不同深度的实际温度。井口测温是通过测量出水井口热水的温度，间接获得热储温度。区内岩溶热储温度在不同地区存在一定差异，这主要是由于岩溶水在补给区、径流区及排泄区的水动力条件不同，且受断裂、地层岩性组合、岩溶发育程度、岩溶地层埋藏深度等因素影响，使得地球深部热流在向上传导过程中的再分配存在不均匀性。

在垂向上，基岩岩溶热储温度一般随深度的增加而增加，但基岩岩溶热储地温梯度一般较上部小。如孤岛地区孤古2井钻孔平均地温梯度在3℃/100m左右，而寒武系—奥陶系基岩岩溶热储地温梯度约为2℃/100m，明显小于上部盖层地温梯度及全孔平均地温梯度(图 1)。这在鲁西南及鲁中南等地区表现更为明显，寒武系—奥陶系基岩岩溶热储地温梯度更低。如菏泽、郓城地热井测温资料表明，岩溶热储温度随深度变化很小，地温梯度大大小于全孔平均地温梯度及盖层地温梯度。岩溶热储地温梯度较小的主要原因是深部热储岩溶发育，地下水交替活动强烈。并不是所有地区的岩溶热储地温梯度都较其盖层地温梯度小，或寒武系—奥陶系碳酸盐岩地层不增温，如曹县庄寨地热井第四系地温梯度为6.3℃/100m，新近系地温梯度为2.3℃/100m，古近系地温梯度为3.9℃/100m，奥陶系地温梯度为3.1℃/100m(图 2)。

图 1

图 1 孤古2井地热剖面图 Fig. 1 Geothermal section of Well Gugu 2

图 2

图 2 庄寨地热井地温梯度曲线示意图 Fig. 2 Schematic diagram of the geothermal gradient curve of Geothermal Well Zhuangzhai

根据地热井的测温资料与石油钻孔测温资料，山东地区基岩岩溶热储温度一般为40~90℃，属温热水—热水型中低温地热资源，部分地区最高超过100℃，最小仅30℃左右。总的来看，鲁西北地区热储温度最高，一般为50~90℃; 鲁西南地区次之，热储温度一般为40~60℃; 鲁中南地区热储温度相对较低，除肥城安驾庄及平邑—临沂一线以北等部分地区基岩岩溶热储温度相对较高外，其他地区岩溶热储温度一般均小于50℃。

根据水质分析测试结果，山东地区鲁西北坳陷地热区基岩岩溶热储水化学类型(表 4)主要以SO₄—Na、Cl—Na、SO₄·Cl—Na为主，热水矿化度为3.9~17.2g/L，pH值为7~8.2。鲁西隆起地热区范围内：鲁西南地区基岩岩溶热储水化学类型包括Cl—Na、SO₄·Cl—Na、Cl·SO₄—Na·Ca、SO₄—Ca、SO₄·Cl—Ca·Na、SO₄—Ca·Na、SO₄·Cl—Na等，热水矿化度为1.4~5.5g/L，pH值为6.9~7.6;鲁中南地区基岩岩溶热储水化学类型包括SO₄·Cl—Na·Ca、SO₄·HCO₃—Na、Cl—Na、SO₄·Cl—Na等，热水矿化度为0.6~8.1g/L，pH值为7.2~8.1。沂沐断裂带地热区基岩岩溶热储水化学类型包括Cl·SO₄—Na、SO₄·Cl—Na·Ca，热水矿化度为1.9~2.8g/L，pH值为7.7~7.8(表 4)。

表 4

表 4 山东地区基岩岩溶热储流体主要化学组分含量及特征表 Table 4 Primary chemical composition and characteristics of the Cambrian-Ordovician bedrock karst reservoir fluid in Shandong area 地热区 位置 K+/(mg·L-1) Na+/(mg·L-1) Ca2+/(mg·L-1) Mg2+/(mg·L-1) Cl-/ (mg·L-1) SO42-/(mg·L-1) HCO3-/ (mg·L-1) 矿化度/(g·L-1) pH值 水化学类型 鲁西北坳陷地热区 滨海 4.8 1430 140.28 57.85 404.77 2676.23 257.09 5 8.1 SO4—Na 孤岛 161.05 5620 676.4 85.4 10048.19 < 3 515.7 17.2 7 Cl—Na 昌乐 55 1175 71.82 5.44 981.86 1121.06 387.36 3.9 8.2 SO4·Cl—Na 鲁西隆起地热区 聊城 44.58 991.11 573.29 114.76 1453.28 1778.16 173.76 5.1 7.2 SO4·Cl—Na、Cl·SO4—Na·Ca 齐河 19.82 213.48 609.8 120.58 290.81 1851.99 170.22 3.3 7.4 SO4—Ca 油坊赵 9.65 88 237.87 61.91 95.1 693.48 220.99 1.4 7.5 SO4—Ca 桃园 34.88 734.43 745.71 162.92 1304.07 2022.65 171.38 5.2 7.4 SO4·Cl—Ca·Na 鸭旺口 68.75 1429.17 841.22 145.42 2366.62 2256.55 111.55 7 7.3 Cl·SO4—Na·Ca 淄博 83.58 904.17 367.04 75.81 734.4 2347.24 329.36 4.9 6.9 SO4·Cl—Na·Ca、Cl—Na、SO4—Na 菏泽 32.75 516.25 482.04 101.75 332.95 2057.51 169.37 3.7 7.3 SO4—Ca·Na 鄄城 20.67 499 517.92 128.05 310.28 2214.77 161.94 4 7.3 SO4—Ca·Na 郓城 25.5 270 656.51 136.11 310.59 2124.85 196.43 3.8 7.6 SO4—Ca 庄寨 47.24 490.37 496.19 81.82 473.33 1809.89 191.65 3.6 7 SO4—Ca·Na 肥城 17 470 213.23 9.53 307.58 1065.11 86.66 2.2 7.8 SO4·Cl—Na·Ca 泰安 5.43 133.2 186.17 22.57 75.13 519.48 253.87 1.3 7.2 SO4—Ca 汪家坡 7.3 141.2 27.1 4.53 33.62 216.19 141.23 0.6 8.1 SO4·HCO3—Na 临沂 27.47 2188.08 259.53 63.64 2818.6 1582.25 102.48 8.1 8 Cl—Na、SO4·Cl—Na 沂沐断裂带地热区 松山 42.25 752.5 172.37 4.16 1143.54 553.17 66.67 2.8 7.8 Cl·SO4—Na 铜井 21.65 447.95 156.59 7.2 263.81 909.67 101.91 1.9 7.7 SO4·Cl—Na·Ca

表 4 山东地区基岩岩溶热储流体主要化学组分含量及特征表 Table 4 Primary chemical composition and characteristics of the Cambrian-Ordovician bedrock karst reservoir fluid in Shandong area

山东地区基岩岩溶热储流体化学特征受沉积环境、埋深及构造条件等影响，流体化学性质较复杂，各构造单元或不同地区、不同深度基岩岩溶热储流体化学特征均存在一定差异，其总的分布特点如下：

(1) 平面上由东向西、由南向北，裂隙—岩溶型热储特点更加明显，热水补给和径流的途径越来越长，水循环交替条件越来越差，地下水基本处于很深的封闭状态，围岩中的化学成分被热水大量溶解，因此水化学成分越来越复杂，离子含量越来越高。在鲁西北坳陷地热区，岩溶热水矿化度一般都超过5g/L。垂向上也具有相似的分布规律，即热储埋藏越深，水化学成分越复杂，矿化度越高，这在鲁西北地区表现较为明显，如凹陷区热水矿化度明显高于凸起区。

(2) 基岩热储以裂隙—岩溶型为主且地下水径流途径相对较近的地区，如肥城安驾庄、临沂铜井等地，地下水交替条件较好，热水矿化度较低，水化学类型主要为SO₄—Ca、SO₄·Cl—Na·Ca等，水化学成分相对简单。

(3) 在济南北的鸭旺口—桃园—油坊赵一带，地热井的流体化学特征具有离子含量由东南向西北方向递减的变化，水化学类型由Cl·SO₄—Na·Ca、SO₄·Cl—Ca·Na、SO₄—Ca型依次变化。表明东部受东侧白垩系阻挡，地下水处于较封闭环境中，地热流体与现代大气降水循环交替条件较差，地热流体溶解了大量围岩中的化学成分; 西部地段地热流体与现代大气降水循环交替条件较东部强烈，尤其是位于奥陶系石灰岩条带上的油坊赵地热井，奥陶系石灰岩顶板埋深仅194m，石灰岩条带环绕济南岩体外围，南部岩溶水通过岩层裂隙或断裂与之沟通，地热流体与现代大气降水循环交替强烈，因此各项常规离子含量较低。

(4) 通过基岩岩溶热储流体与区内一般地下水(包括浅层地下水和奥陶系凉水)主要离子含量进行比较，基岩岩溶热储流体主要阴阳离子除HCO₃-含量远小于一般地下水含量、偏硅酸含量基本相似外，其他离子含量较一般地下水含量高，Na⁺、SO₄2-含量最为明显; 水化学类型较一般地下水复杂，矿化度也高。

本次基岩岩溶热储地热资源的计算以岩溶热储分区为基础，选择有基岩岩溶热储分布的地区进行计算。山东地区基岩岩溶热储主要包括12个地热区，共涉及14个行政地区及71个区(县)。

各计算分区面积利用MapGis进行计算; 根据区内的石油钻井、地热井等钻探与测井资料，寒武系—奥陶系底板埋深大于3000m的地区，地层厚度取3000m与顶板埋深之差。据区内一些钻孔资料统计，寒武系—奥陶系基岩岩溶热储厚度占地层厚度之比(热储厚度率)一般为15%~30%，其中寒武系的热储厚度率平均值为15%~20%，奥陶系热储厚度率平均值为20%~30%;一般水文地质条件地区热储厚度率取25%，鲁中南等水文地质条件较差地区热储厚度率取20%，鲁西南等水文地质条件较好地区热储厚度率取30%。鲁西北坳陷地热区地温梯度统一取3.0℃/100m，鲁西隆起地热区、沂沐断裂带地热区根据热储地温场特征取2.5~3.0℃/100m，其他地区取2.0~2.5℃/100m，局部地热异常区取3.0~3.5℃/100m。依据本文中19个样品的实测数据，寒武系—奥陶系岩石平均密度取2.6722g/cm³，岩石平均比热容为0.78625J/(g·K)。地热流体的平均比热容为0.4180J/(g·K)，地热流体的密度为1g/cm³; 寒武系—奥陶系热储属岩溶热储，根据《地热资源评价方法》(DZ 40—85)有关规定，岩溶热储地热可采系数取15%。根据《地热资源地质勘查规范》(GB 11615—2010)中的规定，中低温地热田保证开采年限为100年，年采出系数取1%。山东地区12个基岩岩溶热储地热区计算参数见表 5。

表 5

表 5 山东地区寒武系—奥陶系基岩岩溶热储地热资源计算参数表 Table 5 Parameters for calculating the geothermal resources in the Cambrian-Ordovician bedrock karst reservoirs in Shandong area 地热区 评价单元面积/km2 热储平均厚度/m 热储平均温度/℃ 热储平均孔隙度/% 地热水密度/ (g·cm-3) 流体比热容/ [J·(g·K)-1] 岩石密度/(g·cm-3) 岩石比热容/ [J·(g·K)-1] 基准温度/ ℃ 埕子口—宁津隆起地热区 315.56 135.41 90.1 3.5 1 0.4180 2.6722 0.78625 15 沾化—车镇坳陷地热区 54.79 143.96 84.7 3.5 1 0.4180 2.6722 0.78625 15 东营坳陷地热区 646.01 190.9 72.37 3.5 1 0.4180 2.6722 0.78625 15 惠民坳陷地热区 303.26 286.5 67.1 3.5 1 0.4180 2.6722 0.78625 15 临清坳陷地热区 281.46 176.47 90.12 3.5 1 0.4180 2.6722 0.78625 15 泰山—沂山隆起地热区 141.11 290.71 64.85 3.5 1 0.4180 2.6722 0.78625 15 肥城—泰莱坳陷地热区 1125.72 123.33 40.1 3.5 1 0.4180 2.6722 0.78625 15 大汶口—蒙阴坳陷地热区 181.01 135 42.75 3.5 1 0.4180 2.6722 0.78625 15 泗水—平邑坳陷地热区 345.62 220.11 46.84 3.5 1 0.4180 2.6722 0.78625 15 枣庄—韩庄坳陷地热区 198.96 154 40.78 3.5 1 0.4180 2.6722 0.78625 15 菏泽—兖州隆起地热区 105.96 174.65 64.28 3.5 1 0.4180 2.6722 0.78625 15 沂沐断裂带地热区 362.57 188.89 59.92 3.5 1 0.4180 2.6722 0.78625 15

表 5 山东地区寒武系—奥陶系基岩岩溶热储地热资源计算参数表 Table 5 Parameters for calculating the geothermal resources in the Cambrian-Ordovician bedrock karst reservoirs in Shandong area

计算结果显示(表 6)，按地热分区统计，山东地区基岩岩溶热储地热资源量为998.74×10¹⁸J，折合标准煤340.86×10⁸t; 可采地热资源量为149.81×10¹⁸J，折合标准煤51.13×10⁸t; 年可采地热资源量为1.51×10¹⁸J，折合标准煤0.54×10⁸t。

表 6

表 6 山东地区寒武系—奥陶系基岩岩溶热储地热资源计算成果表 Table 6 Estimated geothermal resources in the Cambrian-Ordovician bedrock karst reservoirs in Shandong area 地热区 地热资源量/ 1018J 地热资源量 (标准煤)/108t 可采地热 资源量/ 1018J 可采地热资源量 (标准煤)/108t 年可采地热 资源量/1018J 年可采地热资源量 (标准煤)/108t 埕子口—宁津隆起地热区 31.50 10.75 4.72573 1.61 0.05 0.02 沾化—车镇坳陷地热区 31.47 10.74 4.72018 1.61 0.05 0.02 东营坳陷地热区 66.92 22.84 10.03857 3.43 0.10 0.03 惠民坳陷地热区 12.17 4.15 1.82509 0.62 0.02 0.01 临清坳陷地热区 38.13 13.01 5.72008 1.95 0.06 0.02 泰山—沂山隆起地热区 324.33 110.69 48.64939 16.60 0.49 0.17 肥城—泰莱坳陷地热区 10 3.41 1.49971 0.51 0.02 0.01 大汶口—蒙阴坳陷地热区 11.66 3.98 1.74928 0.60 0.02 0.01 泗水—平邑坳陷地热区 48.99 16.72 7.34912 2.51 0.07 0.03 枣庄—韩庄坳陷地热区 9.68 3.31 1.45262 0.50 0.01 0.01 菏泽—兖州隆起地热区 341.81 116.66 51.27142 17.50 0.51 0.17 沂沐断裂带地热区 72.08 24.6 10.81261 3.69 0.11 0.04 合计 998.74 340.86 149.81380 51.13 1.51 0.54

表 6 山东地区寒武系—奥陶系基岩岩溶热储地热资源计算成果表 Table 6 Estimated geothermal resources in the Cambrian-Ordovician bedrock karst reservoirs in Shandong area

本文采集山东地区寒武系—奥陶系主要岩溶热储层段代表性的19个样品，通过系统的岩石密度和热物性参数测试，为主要的基岩岩溶热储地热资源评价提供了基础参数，并为后续相关研究的开展奠定了数据基础。

在资源潜力评价的基础之上，应进一步开展针对山东地区基岩地热资源的开发利用模式研究，细分开发优先级区域，这对发展地热能、实现节能减排增效具有重要的价值和应用意义。