恒有源科技發(fā)展集團（微信號：HYYESSTD）專注于淺層地能作為建筑物供暖的替代能源的科研、開發(fā)和推廣。致力于原創(chuàng)技術的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，實現(xiàn)為建筑物無燃燒智慧供暖(冷)，大力發(fā)展地能熱冷一體化新興產(chǎn)業(yè)。
剛剛過去的供暖季，陜西西咸新區(qū)灃西新城度過了一個不燒煤的溫暖冬天。那是因為我國首個干熱巖供熱PPP項目在該新城啟用，這項技術屬于新型綠色供熱技術。采用干熱巖供熱技術，能同時制熱、制冷。更重要的是，供暖過程不產(chǎn)生污染，空氣環(huán)境也有了保障。
中國屬于地熱資源豐富的國家，開發(fā)潛力巨大。早在1970年，當時的地質(zhì)部部長李四光就曾高瞻遠矚地提出“地下是一個大熱庫，是人類開辟自然能源的一個新來源，就像人類發(fā)現(xiàn)煤炭、石油可以燃燒一樣”。而如今，地熱能作為清潔能源中的一支，也得到了“十三五”規(guī)劃的重視。
有能量的干熱巖
所有的地熱資源當中，最具潛力的恐怕要屬干熱巖型地熱。可以說，站在地球的每一個角落，腳下幾千米深處的巖石，都是熱源。與傳統(tǒng)化石能源相比，干熱巖地熱能是一種清潔可再生能源；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。但也有專家認為，由于技術、設備等原因，我國對干熱巖的開發(fā)利用仍尚待時日。
干熱巖也稱增強型地熱系統(tǒng)（EGS），或稱工程型地熱系統(tǒng)，是一般溫度大于200攝氏度，埋深數(shù)千米，內(nèi)部不存在流體或僅有少量地下流體的高溫巖體。在中科院院士汪集旸主筆的《中國大陸干熱巖地熱資源潛力評估》一文中，干熱巖的定義如上。
干熱巖的能量來自于地球內(nèi)部的熱能，理論上隨著地球向深部的地熱增溫，任何地區(qū)達到一定深度都可以開發(fā)干熱巖，因此干熱巖的資源潛力非常巨大。但是，由于技術和手段等限制，我們現(xiàn)在開發(fā)利用的干熱巖專指埋深較淺、溫度較高、有開發(fā)經(jīng)濟價值的熱巖體。
在第五屆中深層地熱資源高效開發(fā)與利用會議上，記者了解到，干熱巖絕大部分為中生代以來的中酸性侵入巖，可以是中新生代的變質(zhì)巖，甚至是厚度巨大的塊狀沉積巖。干熱巖較常見的巖石有黑云母片麻巖、花崗巖、花崗閃長巖以及花崗巖小丘等。
“花崗巖、花崗閃長巖密度大、熱傳導率高，花崗巖本身含有較高濃度的放射性元素，放射性元素不斷衰變并釋放能量，從而增加熱量供應，因此能夠成為干熱巖并提供大量能源?！北本┦械刭|(zhì)工程勘察院的工作人員王卓卓在提交的報告中寫道。
開發(fā)干熱巖資源的勘探主要是通過物探與化探等手段，找到干熱巖體。物探方法有二維、三維地震，大地電磁測深，可控源大地電磁測深及重力及磁力等。
干熱巖開發(fā)主要是通過打井。據(jù)中國地質(zhì)科學院勘探技術研究所研究員冉恒謙介紹，一般的做法是從地表往干熱巖中打一眼井（注入井），封閉井孔后向井中高壓注入溫度較低的水。在巖體致密無裂隙的情況下，高壓水會使巖體垂直最小地應力的方向產(chǎn)生許多裂縫。若巖體中本來就有少量天然開裂，這些高壓水使之擴充成更大的裂縫。隨著低溫水的不斷注入，裂縫不斷增加、擴大，并相互連通，最終形成一個呈面狀的人工干熱巖熱儲構造。在距注入井合理的位置處鉆幾口井并貫通人工熱儲構造，這些井用來回收高溫水、汽，稱之為生產(chǎn)井。
高溫蒸汽和水用于地熱發(fā)電和綜合利用。利用之后的溫水又通過注入井回灌到干熱巖中，從而達到循環(huán)利用的目的。注水井和生產(chǎn)井數(shù)量根據(jù)不同的情況而異，井的配置方式有兩井模式、三井模式、五井模式等。據(jù)了解，根據(jù)各國試驗站經(jīng)驗，一般采用一口注入井、兩口生產(chǎn)井的三井模式。
規(guī)模利用尚待時日
作為一種新型的地熱能源，干熱巖是地熱中開發(fā)相對較晚，開發(fā)難度相對較大，所需技術相對較高的一種地熱能源，其與淺層地溫能和常規(guī)地熱能的特點各不相同。
淺層地溫能埋藏深度一般較淺，在0~200米之間，屬于低溫地熱資源，溫度低于90℃，可直接利用；常規(guī)地熱能埋藏在200~3000米深度，屬于中溫地熱資源，溫度在90℃~150℃，可直接利用或發(fā)電；干熱巖埋藏在3000~10000米深度，屬于高溫地熱資源，溫度往往高于150℃，一般用于發(fā)電，也可直接利用。
王卓卓告訴記者，干熱巖目前仍須探索的主要內(nèi)容包括一項研究、兩項技術。所謂一項研究，是指干熱巖資源分布及潛力評估；兩項技術是指綜合地球物理勘查技術研究及干熱巖鉆探關鍵技術研究。
技術難點突出，包括兩項吻合程度和四項鉆探技術。兩項吻合程度是指地熱資源評價模型條件的確定與實際情況吻合程度以及物探勘查模型條件的確定與實際情況吻合程度；四項鉆探技術是指高溫下測斜儀器的穩(wěn)定性、靈敏性，鉆具系統(tǒng)（液動沖擊器、鉆頭）的工作壽命，高溫下鉆井液的穩(wěn)定性，大規(guī)模設備集成配套及鉆探安全保證。
目前，我國在鉆井、壓裂、微地震監(jiān)測、數(shù)值模擬等方面的技術雖然有了較大提升，但在建立干熱巖開發(fā)利用技術體系方面還面臨很多瓶頸。太原理工大學礦業(yè)工程學院教授趙陽升解釋說，高溫科學鉆探技術、大面積人工熱儲壓裂技術、人工熱儲裂隙跟蹤技術等關鍵技術研究還需要進一步加大力度。
與國外上世紀70年代開始開展干熱巖勘查與開發(fā)利用相比，我國對干熱巖的開發(fā)利用相對較晚，因此實現(xiàn)大規(guī)模開發(fā)需要更多的投入，才能達到或趕超國際先進水平。
干熱巖開發(fā)從未止步
雖然有很多技術難點待突破，我國的干熱巖開發(fā)從未止步。
2014年，青海地勘人員在共和盆地成功鉆獲溫度高達181℃的干熱巖，這是我國首次發(fā)現(xiàn)大規(guī)?？衫酶蔁釒r資源。在深度3080米的井下，地勘人員鉆獲的干熱巖資源具有埋藏淺、溫度高、分布范圍廣的特點，填補了我國一直沒有勘查發(fā)現(xiàn)干熱巖資源的空白。
2015年5月，中國地質(zhì)科學院水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)研究所在福建省漳州龍海市東泗鄉(xiāng)清泉林場實施干熱巖科學鉆探深井。鉆探深度將達4000米，設計溫度170℃，通過實施科學鉆探，將進一步研究深部干熱巖賦存特征和成因機制，評價干熱巖資源潛力。
2015年6月，中國地質(zhì)調(diào)查局水環(huán)中心與黑龍江省地質(zhì)礦產(chǎn)局合作在五大連池新生代火山區(qū)尾山火山錐西側實施干熱巖勘探孔，基本查明五大連池尾山地區(qū)地熱地質(zhì)結構，隨鉆測溫，定深采集巖心和相關樣品，完鉆后全孔段測井，評價干熱巖資源。
最新的報告成果是廣東陽江地區(qū)4~10 公里干熱巖的溫度范圍約在170℃~220℃之間。中國地震局第一監(jiān)測中心工作人員閆琳琳介紹說，這個成果來之不易。與該地區(qū)實測數(shù)據(jù)反演結果進行對比，綜合推斷該剖面中部存在一個高阻穩(wěn)定地塊，其深度大致在3~20千米范圍內(nèi)。
“我們當初的工作目標是淺部水熱型地熱資源，該研究結果是我們在淺部已有成果的基礎上所做的進一步研究。而是否在該區(qū)開發(fā)干熱巖有諸多因素需要考慮。”閆琳琳說。
源自_中國科學報
