淺談干熱巖開發及我國干熱巖開發的前景

王春宇張祺

1. 東北石油大學 2. 渤海大學

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淺談干熱巖開發及我國干熱巖開發的前景

王春宇1張祺2

1. 東北石油大學 2. 渤海大學

地熱資源是一種可利用的能源，并且具有對環境污染很小的特點，地熱資源開發在全世界收到越來越多的關注和重視。干熱巖作為地熱資源的一種，具有很高的經濟價值，尤其在地熱發電這方面，各國都在不遺余力的研究開發以干熱巖為主的應用，本文簡要的介紹干熱巖的開發方法和技術并對我國干熱巖的開發做簡要的介紹和前景展望。

地熱資源 研究開發 干熱巖

隨著傳統化石能源的開發難度加大以及化石能源對環境的不利影響，世界各國都在尋找可以替代傳統化石能源的新能源。地熱資源的不斷研究開發讓人們眼前一亮，這種環境污染小并且儲量驚人的資源越來越受到世界各國的青睞。

1　地熱能的分類與干熱巖的定義

地熱資源按深度可以分為淺層地熱資源、中深層地熱資源和干熱巖。其深度、溫度類型和用途分類如下表1所示：

表1　地熱資源分類

干熱巖（Hot Dry Rock——HDR）是在地球深部的能量存儲在花崗巖等滲透性和孔隙性低的巖石中，通過一些物理化學的方法使巖石產生微裂縫進而使巖石中的能量得以釋放進而形成增強型地熱系統（Enhanced Geothermal System）。這些能量可以被我們用來發電等其他用途。由于地球內部是一個巨大的能量場，干熱巖的熱能來源于地球內部的熱能。按照這種說法我們在任何一個地區向地球縱深不斷的鉆采就一定可以獲得干熱巖資源，但是由于現在我們的鉆采開發技術還不足以鉆入地球深部以及從經濟方面的考慮，所以我們目前所研究開發的干熱巖資源都局限在地殼淺部（10km以內）。10km之后的還需要我們科研工作者進一步的研究開發鉆探技術。

由于花崗巖、花崗閃長巖密度大、熱導率高，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程中會向外釋放能量，進一步增加熱量的供應。所以干熱巖一般是花崗巖、花崗閃長巖等一些低孔隙度和滲透率的巖石。

2　干熱巖勘探開發方法與關鍵技術

目前開發干熱巖的技術是向地球縱深打井，到達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理或者裂紋，這些高壓低溫水水可以進一步擴大節理和裂縫，使他們最終形成一定范圍的干熱巖有利熱儲構造區域，可以從這個區域開采干熱巖資源。與此同時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井。通過生產井回收的高溫蒸汽和水可以被用來進行和地熱發電和其他的利用，盡量減少浪費資源。

2.1干熱巖開發井有三種配置模式

（1）1口注水井和1口生產井結合開采；

（2）1口注水井和2口生產井結合開采；

（3）1口注水井和4口生產井結合開采。

其中注水井和生產井數量可根據不同的情況做適當的調整。1口注水井和1口生產井是經過許多試驗站經驗總結出來的比較適合的一種配置方案。

2.2干熱巖開發的關鍵技術主要是

（1）大規模設備集成配套及鉆探安全保證；

（2）鉆具系統（液動沖擊器、鉆頭）的工作壽命；

（3）高溫下測斜儀器的穩定性、靈敏性；

（4）高溫下鉆井液的穩定性。

這四項技術是干熱巖開采的關鍵，當然，還需要科研工作者進一步的研究開發，從而更好的開發我國的乃至世界的干熱巖資源。

3　我國干熱巖的有利分布區

我國處于全球歐亞板塊的東南邊緣，在我國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構造原因使我國成為地熱資源較豐富的國家之一。我國的干熱巖資源分布比較廣泛，內陸地區有東北，華北的沉積盆地，以及吉林長白山、云南騰沖、黑龍江五大連池等近代火山區域以及青海、西藏兩省中的板塊匯聚地區。沿海地區有福建、廣東等高熱流花崗巖富存區。我國的干熱巖分布不均，其中大陸地區約1/5的干熱巖資源量分布在青藏高原南部，由此可見我國的干熱巖資源十分豐富，青藏高原分布著我國許多地熱發電站例如羊八井、那曲、郎久電廠。在2014年我國的科研人員在青海鉆獲181℃高溫，這是我國首次鉆獲大范圍的干熱巖資源。通過這次成功的鉆探，首次填補了我國沒有勘查干熱巖資源的空白。2015年中國地質調查局又在福建省漳州進行了干熱巖的科學鉆探深井，以及在黑龍江五大連池實施干熱巖勘探孔作業，進一步勘探開發我國的干熱巖資源。

4　結語

我國干熱巖的開發呈現蓬勃發展的勢頭，干熱巖分布范圍廣，儲量大，進一步開發利用干熱巖將為我國的經濟發展建設添磚加瓦。

［1］ 汪集旸， 胡圣標， 龐忠和， 等. 中國大陸干熱巖地熱資源潛力評估［J］.科技導報， 2012， 30（32）： 25-31

［2］ 楊峰田.深層地熱資源成因與潛力評價T；以蘇北盆地為例拍［D］. 北京；中國科學院地質與地球物理研究所.2011

［3］ 楊方，李靜，任學嬌.中國干熱巖勘探開發現狀［J］.資源環境與工程，2012，26（4）：339-341