干熱巖資源是一種什么樣的能源？它離我們的現(xiàn)實生活有多遠？

干熱巖地?zé)崮苁且环N清潔可再生能源

通俗講，干熱巖資源就是存在于巖石中的熱量，被譽為“來自地球母親的溫暖”。

地球內(nèi)部蘊含著巨大能量。地球通過火山、地震、地?zé)岬确绞?，源源不斷地釋放著?nèi)部能量。干熱巖是地球內(nèi)部熱能的一種賦存介質(zhì)，是一種不含水或蒸氣、埋深為3至10公里、溫度為150℃至650℃的致密熱巖體。在地下一定深度，這樣的高溫巖體無處不在，可以說干熱巖資源的潛力巨大。但由于技術(shù)和手段等限制，能被人類所勘查及開發(fā)利用的干熱巖資源主要集中在埋深較淺、溫度較高、有開發(fā)經(jīng)濟價值的地下熱巖體。

與傳統(tǒng)化石能源相比，干熱巖地?zé)崮苁且环N清潔可再生能源；與其他清潔能源相比，干熱巖能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定、可靠且安全的能源供應(yīng)。中國地質(zhì)科學(xué)院水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)研究所研究員、俄羅斯自然科學(xué)院院士王貴玲介紹，保守估計，地殼中干熱巖（3至10 公里深處）所蘊含的能量相當(dāng)于全球所有石油、天然氣和煤炭所蘊藏能量的30倍。

干熱巖資源開發(fā)利用的原理，是通過深井將高壓水注入地下3000至6000米的干熱巖層，使其滲透進入巖層的縫隙并吸收 干熱巖是一種沒有水或蒸汽的熱巖體，主要是各種變質(zhì)巖或結(jié)晶巖類巖體；干熱巖普遍埋藏于距地表2～6公里的深處，其溫度范圍很廣，在150～650℃之間。在學(xué)術(shù)界，干熱巖有時被稱為“熱干巖”，其英文名稱為“Hot Dry Rock”。

干熱巖無水或少水，裂縫欠發(fā)育，需要人工創(chuàng)建熱儲進行開發(fā)，增強型地?zé)嵯到y(tǒng)（EGS）是開發(fā)干熱巖資源的具體工程系統(tǒng)。

關(guān)鍵技術(shù)：

選區(qū)選址：優(yōu)選項目建設(shè)靶區(qū)

系統(tǒng)設(shè)計：精準(zhǔn)描述熱儲，設(shè)計運行參數(shù)

高效成井：形成循環(huán)采熱的路徑

壓裂造儲：人造高導(dǎo)流大面積熱儲

系統(tǒng)運行：運行與監(jiān)測，穩(wěn)定采熱發(fā)電

靶區(qū)優(yōu)選

難題：熱源埋藏深，地溫場非均質(zhì)性強，成因機理主控因素復(fù)雜，資源可動用性不清等

目的：基于現(xiàn)場試驗和研究，通過地質(zhì)、地球物理、地球化學(xué)、遙感等手段優(yōu)選經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)優(yōu)越的目標(biāo)區(qū)塊。

指標(biāo)：優(yōu)選指標(biāo)包括溫度、裂隙情況、大地?zé)崃鳌⒕永锩媛裆?、酸性巖體分布和控?zé)針?gòu)造特征等。

系統(tǒng)描述和設(shè)計

難題：孔縫結(jié)構(gòu)特征復(fù)雜，溫度場、應(yīng)力場、滲流場、化學(xué)場四場耦合難度大，開發(fā)關(guān)鍵指標(biāo)眾多等。

目的：根據(jù)已有的測試參數(shù)，地質(zhì)和工程資料，利用數(shù)值模擬、物理模擬、巖心分析等手段，掌握熱儲地質(zhì)工程特征，進行熱儲精細描述，設(shè)計熱儲換熱參數(shù)、井組、井網(wǎng)、井距、采灌制度等運行參數(shù)。

技術(shù)：壓前壓后人工裂縫地質(zhì)建模技術(shù)，滲流傳熱模擬技術(shù)，熱儲四場耦合模型建立與數(shù)值求解技術(shù)，熱儲運行效率和使用壽命分析技術(shù)。

高效成井

難題：超高溫、地層高硬、研磨性強、裂隙發(fā)育、構(gòu)造復(fù)雜、熱破裂現(xiàn)象頻發(fā)、工程地質(zhì)條件復(fù)雜等；

目的：根據(jù)工程需求進行直井、定向井、水平井，復(fù)雜結(jié)構(gòu)井等深鉆施工，形成可靠的循環(huán)采熱的通道

技術(shù)：主要的技術(shù)包括：高溫硬地層破巖鉆頭和工具，耐高溫井下測量儀器，耐高溫井筒流體和工作液材料，高溫井下安全控制技術(shù)與地面冷卻設(shè)備，耐高溫保溫井筒密封材料和工藝。

壓裂造儲

難題：高溫度、高硬度，高應(yīng)力，高密度，未知性強，預(yù)測難度大，熱儲工程地質(zhì)條件復(fù)雜等。

目的：利用水力壓裂，酸化等手段，在致密（裂縫欠發(fā)育地層）高溫地層，建立大面積高導(dǎo)流裂縫發(fā)育空間熱儲。

技術(shù)：地質(zhì)力學(xué)參數(shù)求取技術(shù)，巖體破裂與裂隙展布評估與控制技術(shù)，耐高溫自支撐高導(dǎo)流壓裂液，裂縫監(jiān)測與壓裂效果評價技術(shù)。

系統(tǒng)運行

難題：熱力短路，熱儲四場動態(tài)變化監(jiān)測和系統(tǒng)運行關(guān)鍵參數(shù)準(zhǔn)確調(diào)整困難，水巖作用強烈，地面線路易結(jié)垢。

目的：維持系統(tǒng)運行壽命超過20年，保證出口流體的溫度和流量在運行過程中始終滿足發(fā)電要求，保障地下?lián)Q熱效率和地面發(fā)電系統(tǒng)管路通暢。

技術(shù)：系統(tǒng)運行監(jiān)測技術(shù)（示蹤技術(shù)），熱儲動態(tài)模擬和運行參數(shù)動態(tài)優(yōu)化技術(shù)，發(fā)電工藝優(yōu)選技術(shù)，管路除垢阻垢技術(shù)。

三.干熱巖開發(fā)現(xiàn)狀

國外EGS項目概況

美、法、德、英、日、澳等國家起步較早，已經(jīng)建立了25個試驗性質(zhì)的EGS工程（歐洲15項，美國6項，澳大利亞2項，日本2項），累積發(fā)電能力約12MW。

國外EGS工程概況

深度：干熱巖2000-5000m，上部1000-3000m多為高溫水熱型。

溫度：較成功的都在180-200℃以上，最高已經(jīng)達到400℃。

熱儲改造對象：有天然裂縫，相對容易形成體積裂縫的地層。

成井：大量采用定向井，裸眼完井，清水、泡沫等無固相低密度鉆井液。

造儲：水或鹽水，不用支撐劑。注入量視規(guī)模而定；排量分為低排量長期注入（3~6m3 /min），或者低排量和大排量交替注入。

監(jiān)測：多采用示蹤劑、微地震監(jiān)測和重力測量。

國內(nèi)——干熱巖的勘探開發(fā)還處于勘察階段

干熱巖資源調(diào)查：松遼盆地，東南沿海，青海共和及貴德，四川康定等

青海共和盆地恰卜恰進行了7口勘探井的施工，其中4口達到干熱巖標(biāo)準(zhǔn)。

貴德盆地扎倉溝進行了4口勘探井的施工，其中2口達到干熱巖標(biāo)準(zhǔn)。

福建漳州進行了1口干熱巖科探井的施工

總之，盡管國際上對干熱巖研究起步較早，但由于資金、技術(shù)等限制，目前僅有幾個小規(guī)模、試驗性質(zhì)的干熱巖（EGS ）發(fā)電示范工程，還沒有一個完全規(guī)模化、商業(yè)化正式運行的干熱巖（EGS）項目。

在目前的經(jīng)濟技術(shù)條件下，實現(xiàn)高效率開發(fā)利用干熱巖資源需借鑒國外先進經(jīng)驗，科研人員還需深入研究。

據(jù)統(tǒng)計，全世界已安裝的常規(guī)地?zé)岚l(fā)電裝機容量已達1.3萬兆瓦以上，而中國只有27兆瓦左右。中國上世紀(jì)90年代開始對干熱巖資源進行調(diào)查研究，目前干熱巖研究處在由調(diào)查評價、勘查和實踐探索階段進入試驗開發(fā)階段，但大規(guī)模商業(yè)化利用還需要解決一系列技術(shù)難題。