干熱巖：前景可期的新能源

張二勇 王璜 王貴玲

近年來，尋求清潔、安全、高效和可再生的新能源，已成為多數國家的共識和緊迫任務。賦存于地球深部的干熱巖，具有儲量大、清潔、安全、高效、可再生等特點，被國際社會認為是21世紀最有潛力的戰略接替能源。

干熱巖的定義

干熱巖是指埋藏于地球深部，不含或含少量水或蒸汽等流體，溫度高于150℃的高溫巖體，巖性主要是致密變質巖或花崗巖。干熱巖的概念，最早是在20世紀70年代，世界第一次石油危機期間，由位于美國新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯國家實驗室首先提出來的，最初設想是將地球深部高溫巖體中的熱能開發出來用于發電。

地球地表以下隨著深度的增加，溫度不斷升高，不同地區升高幅度表現不一，平均來說，深度每增加100米，溫度約升高3℃。理論上，隨著地球向深部的地熱增溫，任何地區達到一定深度都可以開發出干熱巖。但就現階段來看，由于技術手段和經濟條件等限制，通常認為，埋藏深度在3000米-5000米，溫度大于150℃的干巖體具有現實可行的開發價值。

干熱巖的開發方式

干熱巖開發的前提是地質勘查，只有在詳細查明干熱巖賦存分布地質條件、科學評價資源量的基礎上，才能實施科學有效的開發。干熱巖主要開發方式是建立增強型地熱系統，通過水力壓裂等工程手段在地下深部高溫、低滲透性干熱巖體中形成人工地熱儲層，其開采工藝和設備主要包括注入井、生產井、人工熱儲層、地面發電設備等。液體通過注入井注入干熱巖人工儲層中，流經裂縫系統，吸收熱量，形成高溫流體，然后從生產井中抽出，用于發電。流體發電后再通過注入井回灌到人工熱儲層中，重新加熱循環。整個過程綠色環保，不產生溫室氣體，不排放污染物，只有冷卻系統排放出水蒸氣。

干熱巖的儲量與分布

根據地熱資源評價體積法初步估計，地殼3-10千米深度干熱巖所蘊含的能量相當于全球所有石油、天然氣和煤炭所蘊藏能量的30倍。中國地質調查局初步評估表明，我國大陸3-10千米深處干熱巖資源總量為2.5×1025 J（合856萬億噸標煤），若能開采出2%，就相當于我國2016年全國能源消費總量的3900多倍。根據現有地質勘查資料，我國干熱巖有利靶區主要分布在藏南、滇西、青藏高原東北緣等地區。

干熱巖應用現狀

國際社會對干熱巖的研究僅有40余年的歷史，美國是最早實施干熱巖開發的國家。到目前為止，世界上已有多個國家開展了干熱巖勘查開發研究，其中美國、日本、法國、德國、澳大利亞均實現了試驗性發電，共計建立14處干熱巖試驗發電工程，目前尚在運行的有5處，總裝機容量為12.2兆瓦。其中，法國蘇爾茨項目于2013年實現了商業性發電，發電功率1.5兆瓦；美國沙漠峰干熱巖發電項目，是目前全球最大規模的干熱巖發電工程。但目前干熱巖開發過程中也存在一系列重大挑戰。部分項目由于缺乏持續經費支持而終止；部分項目因開發技術不成熟而被迫終止；還有部分項目受微地震等環境影響而終止。總體而言，全球干熱巖開發還處在試驗探索階段。

我國干熱巖資源勘查開發起步較晚。2013年，中國地質調查局啟動了全國干熱巖資源調查評價工作，初步評價了我國陸區干熱巖遠景資源量，圈定了我國干熱巖資源勘查開發的若干靶區。2017年中國地質調查局與青海省國土資源廳在青海共和盆地聯合施工的GR1井在3705m深處獲得236℃的高品質干熱巖體，取得重大突破。目前，我國正在加快推進青海共和盆地干熱巖勘查開發試驗。