案例展示 | 为蓝色经济区添一抹绿

　　——山东省第一地质矿产勘查院实施“山东省文登-荣成-威海地区深部地热资源调查”项目纪实

　　◎  本报记者 谭红梅

　　威海，位于山东半岛最东端，三面环黄海，是我国重要的海洋产业基地和滨海旅游城市，2020年全市生产总值达到3018亿元。威海位于山东胶北断块隆起的东端，南侧与胶莱坳陷的东部边缘接壤，断裂构造发育，地热资源丰富。山东半岛有16个天然温泉，仅威海就占9个，被中国矿业联合会授予“中国地热之乡”。

　　技术人员在编录岩心

　　齐鲁新能，使命担当

　　作为绿色能源的地热，如何为山东半岛蓝色经济区助力？新时代绿蓝如何交融？一直是当地政府思考的问题。近年来，他们做出决定，首先要摸清家底，制定全面开发利用地热资源的中长期规划。在此背景下，2018年5月，原山东省国土资源厅下达了“山东省文登-荣成-威海地区深部地热资源调查”项目任务书，实力雄厚的山东省第一地质矿产勘查院在招标中胜出。

　　山东省第一地质矿产勘查院是以打硬仗出名的综合性地勘单位，拥有甲级资质19项，各类先进设备仪器1800台（套）。业务领域涉及多个方面：地质矿产勘查、生态保护与修复、勘察施工、测绘地理信息、探矿设备研发制造、地质实验测试等，技术精湛，信誉上佳。

　　山东省的地热资源分布广，禀赋优，主要有浅层地温能、水热型地热能和干热岩三种。经初步估算，仅200米以浅的浅层地温能在冬、夏两季利用交换资源量，就相当于131亿吨标准煤。而在威海实施的这个项目，主要瞄准了深部地热资源，包括具有更好远景的干热岩。

　　要在威海探新能，且探能在超深处，难度显而易见。同时，新时代又有新命题——寻找绿色能源，更要实施绿色勘查。

　　责任矩阵，涵盖围圈

　　“汤泉，在卫东北五十步，泉热如火。”这是清乾隆版《威海卫志》的一段记载。“泉热如火”，说明水温较高。根据已发现的9处地热资源，大都出水温度在60摄氏度~90摄氏度也印证了此言不虚；但是境内地热资源规模究竟有多大？深部有没有更高温度？必须通过调查才能得出科学结论。

　　要区域展开，还要重点突破，必要时要依赖深部钻探求奥秘。受生态环境的约束，项目实施无疑有相当大的难度。

　　山东省第一地质矿产勘查院党委书记、院长常洪华说：“对我们来说，这是一个重大的挑战。既要拿下这个项目，取得好成果；又要实施绿色勘查，处处把生态环境保护放在首要位置。也就是说，只有这两个仗都打胜了，才是胜利。”由此，他对项目组提出了24字的要求：预防为主、防治结合，因地制宜、分类实施，注重实效、依靠科技。

　　这个项目的研究内容十分全面：开展地热地质调查，干热岩测温孔钻探施工，钻孔测温、岩心热物性及放射性元素含量测试等。重点是获取干热岩开采所需的指标参数，为下一步开发利用干热岩提供依据。

　　标准高、任务重、工序繁、难点多是这个项目的特点，从哪里入手？该院新创了“责任矩阵、涵盖围圈”的管理模式，即管理条块设计为“矩阵”，内涵设计为“围圈”，达到“分级（岗）管理严丝合缝，管理内容围圈兜住”。这种管理模式的好处是，人人都是被管理者，人人又都是管理者，目标就是全面创优。他们编制了《山东省文登-荣成-威海地区深部地热资源调查绿色勘查实施方案》。常洪华院长说：“这就是我们绿色勘查的‘准则’。”

　　在“准则”的统领下，该院迅速成立了绿色勘查监督管理委员会，负责对绿色勘查项目的设计、施工和成果进行审查；对项目实施进行检查监督及验收评价。项目部绿色勘查环境保护小组也应运而生。主要职责是，对绿色勘查成果加以总结、推广，对项目运行中出现的问题认真分析、及时纠正，对违反“准则”的行为进行调查，提出处理意见。项目负责是绿色勘查环境保护小组组长，权责统一。组员由地热地质调查小组、工程施工监管组、钻探小组、炊事班、驾驶班等组成，然后往下再责任到人。

　　“管理矩阵和涵盖围圈，让我们知道管什么，谁来管。”项目负责人江海洋介绍说，“绿色勘查涉及方方面面，光领导来管，不好管也管不住。我们把项目分拆成几十个环节，都制定了绿色标准。比如，负责钻探的要注意泥浆的渗漏污染，要保证机台施工后表土回填和植被恢复；负责修路和场地修建的要尽可能避免对原生地貌的破坏，能避则避，实在避不了的也要在项目结束后恢复原状。就连炊事员和驾驶员都有分工。炊事员负责生活区的垃圾分类清理工作，保证生活、工作垃圾按环保措施要求处理；驾驶员要规划车辆行驶路线，禁止为图方便随意变道，压损植被、庄稼地。总之，每个岗位都有按‘准则’规定的‘绿色职责’。当然，我们在实际运行中也在不断完善，不断提升。做得好的，奖；做得差的，罚。”

　　威海属温带季风气候，雨量充沛。据多年的气象记录显示，威海平均年降水量770毫米，以夏、秋降雨尤甚，这时又是野外施工的黄金季节。为了防止钻探现场污染土地，项目组专门依据地势建起了三级雨污水收集系统，避免雨水流入泥浆池造成溢流而污染周边的环境。

　　在项目施工中，总有少数影响施工的树木，项目组采取的办法是，一是绕开；二是栏护；三是移栽。移栽费工费时，但项目组的理念就是尽可能不砍一棵树，此举获得了当地老百姓的称赞。

　　一般人认为，保证绿色勘查总是会多花点钱的。这个项目一算账，大概多花了55万元，约占项目投资的10％，为了环境效益这个钱应该花。常洪华院长则从另一个视角看问题——他认为，实施绿色勘查，是会赚钱的。这是怎么回事呢？

　　科技生金，绿蓝交融

　　客观地讲，多花点钱，保证绿色勘查措施到位是应该的。但是，这部分钱在过去的项目预算中是没有的，需要业主自行消化。该院领导班子认为，要深入理解绿色勘查理念，它确实有多花钱的地方，但它也有生出钱来的地方。

　　该院的实践是，从科技进步中要效益。因为在勘查中依靠科技降低物耗、能耗，减少碳排放，也是“绿色”之意。

　　实施本项目，有一个攻坚战役——要打一口3000米的深钻，打废了，地质成果拿不到，投资也泡汤，环境更是负资产。

　　该院的技术人员广泛收集资料，反复论证钻孔的井位，终于于2018年11月开钻。他们知道打深钻的难度非同一般，于是联合了中国地质大学（武汉）的专家，研发了“深孔钻探智能监测系统”，这个系统可以实时、智能化地调整和监测钻探的钻进参数，根据岩石软硬程度，可对钻探压力和泥浆配比随时做出变更，大大提高了钻进效率，避免了卡钻等事故。

　　尤其让人惊讶的是，他们还安装了远程实时监控系统，在济南办公楼的控制室随时可观察钻探现场的施工情况，遇到问题，及时会商，及时解决。

　　行业内的人都知道，打深钻最怕钻具脱落，搞不好会使钻孔报废。针对这一关键环节，他们自主设计开发了“捞矛头锁止打捞装置”，这个装置名字挺拗口，用起来挺好使，处理钻孔事故比过去大约节约一半的时间，并在2019年12月获得了国家专利授权。

　　钻头的研发和应用对钻探效率也有直接的关系，但这里有一个成本的考量，并不是钻头越贵越好。该院经过反复试验，最终设计确定了钻头的参数，在成本不增的前提下，平均寿命从钻进30米提高到70米，被大家谑称为“长寿金刚石钻头”。

　　打深钻，钻机长期高负荷运转，液压油温过高的问题始终挥之不去。于是，他们召开“诸葛亮”会，经过群策群力后，终于研发了土法的液压油辅助降温装备，在回油管外接散热片进油口，出油口接入钻机液压油箱，并将散热片放置在冷水箱中，这样无须外接动力设备，成功将油温控制在安全范围内。仅此一项，就节约钻机液压油系统升级改造资金20万元。

　　项目结束后，他们终于有了丰厚的回馈。经盘点，仅依靠科技对钻机进行技术改造，节约大量人力、物力，就降低项目成本约20%，达110万元。

　　在管理上，该院也精心谋划。根据钻孔设计深度、钻孔结构、施工地区条件、可靠性和经济性，他们用HXY-9型岩心钻机作为项目施工主力钻机。这种钻机结构简单紧凑，布局合理，可靠性强，可减少井场及道路修建所占面积，降低对草丛植被的破坏。在满足施工的前提下，采用130千瓦的电动机。相比柴油机，电动机噪音小、污染小。同时，他们选用的环保冲洗液还可以降解，保证了钻探过程中不会污染地下水和土壤。

　　这个项目的主战场是在威海市文登区。文登是历史名城，在西郊七华里处有远近闻名的“七里汤”。据《文登县志》记载，“此汤始建于齐，已有上千年历史”。“七里汤”水源足，热效好，泉温高达71摄氏度。此外，文登还有“大英汤”“汤村汤”“呼雷汤”“汤伯温泉”等，这些汤泉都赋存着对人体有益的微量元素，对神经系统、消化系统、心血管系统、呼吸系统等疾病有明显疗效。项目组长江海洋告诉记者：“新时代正面临一场能源革命。我们要多找新能源，让文登古城再度焕发青春。反过来，胶东的蓝色经济区发展了，政府和企业就有实力投资找更多的新能源、新矿产。这样不仅经济形成了良性循环，同时最大程度降低碳排放。”

　　并非尾声

　　历时两年多时间，“山东省文登-荣城-威海地区深部地热资源调查”项目终于收官，一批重要的成果闪亮登场：

　　一是通过收集研究区域重力、航磁、地质、水文地质资料，结合地热地质调查，初步查明了区内深部地热地质条件。

　　二是成功完成深部地热测温孔钻探，孔深3003.76米，实测孔底温度121摄氏度，提高了对深部地温场特征及深部地热资源潜力研究程度。

　　三是初步查明了工作区干热岩埋藏分布及参数特征，对文登岩体放射性元素生热率特征进行了分析。

　　四是初步建立了干热岩概念模型，利用体积法对文登岩体深部地热资源量进行了评价。

　　五是项目实施过程中不断优化结晶硬岩小口径高温地质钻探工艺，在高应力地层安全钻进、复杂破碎地层堵漏护壁、提高钻头使用寿命、钻探参数实时监测等方面取得了技术创新。

　　六是依托良好的地热勘查效果和绿色勘查示范工程，在2020年度省级地质勘查项目招标中争取到了项目续作，争取项目资金529.9万元。

　　专家的评议更为直接：此项目发现了我国东部目前赋存条件最好的干热岩，创下了该区域同深度勘探钻孔最高温度纪录。

　　专家们预测，根据高地温梯度热岩段规律，到4000米深处，热储层温度可高达150摄氏度。上级主管部门的眼光更是敏锐，他们不仅看到取得的丰硕成果，同时看到了山东省一院的绿色勘查实践大有举一反三的效能。2020年6月，山东省自然资源厅将本项目列入示范项目创建名单。同年10月，该厅组织专家对项目绿色勘查实施情况进行了验收，专家组通过现场检查和查阅项目过程资料，认为本项目绿色勘查效果明显，同意列入省绿色勘查示范项目名单，并推荐申报全国绿色勘查示范项目。

　　自然资源部地质勘查管理司有关领导曾在项目运营中期到现场调研，他向项目组详细询问了绿色勘查中的保证措施，当他看到施工班组交替班时釆用“安全宣誓制”大开眼界；又对需钻进3000米深的钻井场地仅占两亩地的“抠门”大为惊叹。事实可能就是如此，在耗用资源上“抠门”，绿色大门就会打开。

　　有资料显示，山东是地热资源丰富的省份，17个地市均有地热资源赋存。尤其近年来干热岩勘查与开发的兴起，展现了良好的前景。根据3年前山东省制定的新能源中长期发展规划，仅利用地热供暖面积这一项，在2030年将达到3亿平方米。这将使二氧化碳一年就减排2100万吨。

　　可以预想，威海蓝色经济区的航船有了绿色能源的助力，一定可以乘风破浪。