王春宇張祺

1. 東北石油大學(xué) 2. 渤海大學(xué)

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淺談干熱巖開發(fā)及我國(guó)干熱巖開發(fā)的前景

王春宇1張祺2

1. 東北石油大學(xué) 2. 渤海大學(xué)

地?zé)豳Y源是一種可利用的能源，并且具有對(duì)環(huán)境污染很小的特點(diǎn)，地?zé)豳Y源開發(fā)在全世界收到越來(lái)越多的關(guān)注和重視。干熱巖作為地?zé)豳Y源的一種，具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，尤其在地?zé)岚l(fā)電這方面，各國(guó)都在不遺余力的研究開發(fā)以干熱巖為主的應(yīng)用，本文簡(jiǎn)要的介紹干熱巖的開發(fā)方法和技術(shù)并對(duì)我國(guó)干熱巖的開發(fā)做簡(jiǎn)要的介紹和前景展望。

地?zé)豳Y源 研究開發(fā) 干熱巖

隨著傳統(tǒng)化石能源的開發(fā)難度加大以及化石能源對(duì)環(huán)境的不利影響，世界各國(guó)都在尋找可以替代傳統(tǒng)化石能源的新能源。地?zé)豳Y源的不斷研究開發(fā)讓人們眼前一亮，這種環(huán)境污染小并且儲(chǔ)量驚人的資源越來(lái)越受到世界各國(guó)的青睞。

1　地?zé)崮艿姆诸惻c干熱巖的定義

地?zé)豳Y源按深度可以分為淺層地?zé)豳Y源、中深層地?zé)豳Y源和干熱巖。其深度、溫度類型和用途分類如下表1所示：

表1　地?zé)豳Y源分類

干熱巖（Hot Dry Rock——HDR）是在地球深部的能量存儲(chǔ)在花崗巖等滲透性和孔隙性低的巖石中，通過(guò)一些物理化學(xué)的方法使巖石產(chǎn)生微裂縫進(jìn)而使巖石中的能量得以釋放進(jìn)而形成增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)（Enhanced Geothermal System）。這些能量可以被我們用來(lái)發(fā)電等其他用途。由于地球內(nèi)部是一個(gè)巨大的能量場(chǎng)，干熱巖的熱能來(lái)源于地球內(nèi)部的熱能。按照這種說(shuō)法我們?cè)谌魏我粋€(gè)地區(qū)向地球縱深不斷的鉆采就一定可以獲得干熱巖資源，但是由于現(xiàn)在我們的鉆采開發(fā)技術(shù)還不足以鉆入地球深部以及從經(jīng)濟(jì)方面的考慮，所以我們目前所研究開發(fā)的干熱巖資源都局限在地殼淺部（10km以內(nèi)）。10km之后的還需要我們科研工作者進(jìn)一步的研究開發(fā)鉆探技術(shù)。

由于花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖密度大、熱導(dǎo)率高，而且花崗巖本身含有高濃度的放射性元素，在放射性元素衰變的過(guò)程中會(huì)向外釋放能量，進(jìn)一步增加熱量的供應(yīng)。所以干熱巖一般是花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖等一些低孔隙度和滲透率的巖石。

2　干熱巖勘探開發(fā)方法與關(guān)鍵技術(shù)

目前開發(fā)干熱巖的技術(shù)是向地球縱深打井，到達(dá)一定深度后用人工方法封閉井孔，然后利用物理方法向打好的井中注入一些溫度低于地下溫度的高壓水。由于巖石中本身就有一些天然存在的節(jié)理或者裂紋，這些高壓低溫水水可以進(jìn)一步擴(kuò)大節(jié)理和裂縫，使他們最終形成一定范圍的干熱巖有利熱儲(chǔ)構(gòu)造區(qū)域，可以從這個(gè)區(qū)域開采干熱巖資源。與此同時(shí)我們還有在注水井附近鉆幾口井，這幾口井的作用是回收可以被我們直接利用的高溫水、汽，我們稱這幾口井為生產(chǎn)井。通過(guò)生產(chǎn)井回收的高溫蒸汽和水可以被用來(lái)進(jìn)行和地?zé)岚l(fā)電和其他的利用，盡量減少浪費(fèi)資源。

2.1干熱巖開發(fā)井有三種配置模式

（1）1口注水井和1口生產(chǎn)井結(jié)合開采；

（2）1口注水井和2口生產(chǎn)井結(jié)合開采；

（3）1口注水井和4口生產(chǎn)井結(jié)合開采。

其中注水井和生產(chǎn)井?dāng)?shù)量可根據(jù)不同的情況做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。1口注水井和1口生產(chǎn)井是經(jīng)過(guò)許多試驗(yàn)站經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出來(lái)的比較適合的一種配置方案。

2.2干熱巖開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)主要是

（1）大規(guī)模設(shè)備集成配套及鉆探安全保證；

（2）鉆具系統(tǒng)（液動(dòng)沖擊器、鉆頭）的工作壽命；

（3）高溫下測(cè)斜儀器的穩(wěn)定性、靈敏性；

（4）高溫下鉆井液的穩(wěn)定性。

這四項(xiàng)技術(shù)是干熱巖開采的關(guān)鍵，當(dāng)然，還需要科研工作者進(jìn)一步的研究開發(fā)，從而更好的開發(fā)我國(guó)的乃至世界的干熱巖資源。

3　我國(guó)干熱巖的有利分布區(qū)

我國(guó)處于全球歐亞板塊的東南邊緣，在我國(guó)東部和南部分別與太平洋板塊和印度洋板塊接壤，由于這些特殊的地質(zhì)構(gòu)造原因使我國(guó)成為地?zé)豳Y源較豐富的國(guó)家之一。我國(guó)的干熱巖資源分布比較廣泛，內(nèi)陸地區(qū)有東北，華北的沉積盆地，以及吉林長(zhǎng)白山、云南騰沖、黑龍江五大連池等近代火山區(qū)域以及青海、西藏兩省中的板塊匯聚地區(qū)。沿海地區(qū)有福建、廣東等高熱流花崗巖富存區(qū)。我國(guó)的干熱巖分布不均，其中大陸地區(qū)約1/5的干熱巖資源量分布在青藏高原南部，由此可見我國(guó)的干熱巖資源十分豐富，青藏高原分布著我國(guó)許多地?zé)岚l(fā)電站例如羊八井、那曲、郎久電廠。在2014年我國(guó)的科研人員在青海鉆獲181℃高溫，這是我國(guó)首次鉆獲大范圍的干熱巖資源。通過(guò)這次成功的鉆探，首次填補(bǔ)了我國(guó)沒(méi)有勘查干熱巖資源的空白。2015年中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局又在福建省漳州進(jìn)行了干熱巖的科學(xué)鉆探深井，以及在黑龍江五大連池實(shí)施干熱巖勘探孔作業(yè)，進(jìn)一步勘探開發(fā)我國(guó)的干熱巖資源。

4　結(jié)語(yǔ)

我國(guó)干熱巖的開發(fā)呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展的勢(shì)頭，干熱巖分布范圍廣，儲(chǔ)量大，進(jìn)一步開發(fā)利用干熱巖將為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展建設(shè)添磚加瓦。

［1］ 汪集旸， 胡圣標(biāo)， 龐忠和， 等. 中國(guó)大陸干熱巖地?zé)豳Y源潛力評(píng)估［J］.科技導(dǎo)報(bào)， 2012， 30（32）： 25-31

［2］ 楊峰田.深層地?zé)豳Y源成因與潛力評(píng)價(jià)T；以蘇北盆地為例拍［D］. 北京；中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所.2011

［3］ 楊方，李靜，任學(xué)嬌.中國(guó)干熱巖勘探開發(fā)現(xiàn)狀［J］.資源環(huán)境與工程，2012，26（4）：339-341