作者:张保淑 来源:人民日报海外版 发布时间:2017/12/9 10:22:18
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瞄准世界科技前沿:让干热岩上绽放美丽中国

 

 
 

 
近日,随着国土资源部一则关于我国非常规能源发展前景的新闻向外界发布,一种名为“干热岩”的新型地热资源又一次进入人们的视野。
 
很多社会公众可能对这一名词颇感陌生,对这一新型资源更是不甚了解。干热岩究竟是一种什么样的地热资源?与常规能源和其他类型地热资源相比,它有什么特点?其在世界和中国的储藏量和开发前景如何?在中国,何时能实现商业化运作,进入寻常百姓家?这些无疑是人们普遍关注的问题。
 
绿色 稳定 高效
 
干热岩对很多人来说是个新鲜词,但是对其的试验研究和开发利用已经有了40多年的历史。中国地质大学地球科学学院教授李德威介绍说,干热岩作为一个概念,有不同的界定,目前比较认同的定义是“一种不含水或蒸气、埋深为3-10公里、温度为150-650℃的致密热岩体。”
 
干热岩的形成与地球的结构有关。我们知道,地球是由地壳、地幔和地核组成的,地核的半径大概在3500公里左右,而地核是由铁和镍这样一些金属,在7000多摄氏度形成的炽热的熔浆,其热量向上传导,穿过地幔会接近到地壳,而地壳不含水等流体或者流体极少的岩石层就会获得高温能量,就形成了干热岩。李德威指出,干热岩有广义和狭义之分,前者着眼于其形成的科学原理,后者则强调其作为地热能发电的经济性和可行性,将其范围进一步缩小,定位为相对容易开发的地下8公里深以内、温度为200-350℃等类型的岩石。中国地质科学院水文地质环境地质研究所研究员王贵玲持有类似看法,他指出,从理论上说,随着地球向深部的地热增温,任何地区达到一定深度都可以开发出干热岩,因此干热岩又被称为是无处不在的资源。但就现阶段来看,由于技术和手段等限制,干热岩资源专指埋深较浅、温度较高、有开发经济价值的热岩体。
 
干热岩形成原理决定了它是一种丰富的可再生清洁能源。其开发过程不仅可以做到安全、环保,而且高效节能。就发电而言,只需在初期钻井时投入,之后就可靠自身能量运转。此外,与太阳能和风能相比,干热岩产生的地热能更加稳定;应用领域更加广泛,不仅可以发电而且可以拓展至栽培、养殖业等领域。
 
储量丰富 开发挑战大
 
关于干热岩能源的储量,王贵玲介绍说,保守估计地壳中干热岩(3-10 公里深处)所蕴含的能量相当于全球所有石油、天然气和煤炭所蕴藏能量的30倍。他援引据麻省理工学院2006年报告的数据,只要开发3500-7500米深度2%的干热岩资源储量,能量就将达到美国2005年全年能源消耗总量的2600倍。中国地质调查局以同样的方法评价了我国陆区干热岩资源潜力,3-10公里深处干热岩资源总量相当于860万亿吨标准煤,按2%的可开采资源量计算,相当于我国2010年能源消耗总量的5300倍。从事矿产勘查及评价研究工作的河北省煤田地质局田兰兰曾撰文分析了中国高温岩体干热岩地热资源储量的地区分布。该文指出,中国东部地区地壳薄,有利于开发传导型地热,东部沿海地区如广东、福建等省区位于太平洋板块边缘,是地热利用的有利地区。西藏南、滇西、川西属喜马拉雅地热带,有资料介绍钻2000米即可获得 200℃的高温热水,是地热最有利地区。钻探勘查表明其他地区如松辽盆地与渤海湾盆地等干热岩资源储量也很丰富。
 
人类对干热岩资源的开发利用试验始于上世纪70年代。王贵玲介绍说,1974年,美国在新墨西哥州启动了世界上第一次利用干热岩资源的项目,随后在国际能源署协调下,英国、法国、德国和日本相继加入该计划,进行了开创性的工程研究,取得了相当有价值的成果。英国、日本、瑞典、德国等之后也启动了本国的干热岩项目。
 
中国干热岩研究启动较晚,但发展很快。“十二五”期间,国土资源部、中国地质调查局安排开展了全国地热资源调查评价工作,同时启动了我国干热岩资源的研究寻找工作。之后,分别在福建、广东、海南、湖南等省份开展了区域地质调查与深部地球物理勘查。2015年5月,设计深度4000米的干热岩资源勘查深井在福建漳州市清泉林场开钻,这是中国地质调查局实施的中国第一个干热岩资源勘查深井。勘查表明,漳州干热岩地热能源储藏量丰富,开发地热发电前景广阔。今年9月,勘查人员在青海共和盆地3705米深处钻获236℃的高温干热岩体,这是中国首次钻获温度最高的干热岩体,以该地区2%作为可开采资源量计算,折合的标准煤为2016年全国能源消耗的3倍。
 
能源转型新机遇
 
今年7月底,国家863计划“干热岩热能开发与综合利用关键技术研究”项目顺利通过验收,这表明,经过3年攻关,中国在干热岩靶区定位技术与工程测试技术研究、开发实验模拟平台和相关材料等方面获得了关键技术支撑。对此,王贵玲指出,在肯定相关科技领域取得突破性进展的同时,也要看到,随着对干热岩研究的开展和实验性开发,很多相关科学和工程问题也逐渐凸显出来。他认为目前面临的最关键问题包括资源靶区定位技术、水力压裂储层改造等。
 
所谓资源靶区定位就是如何高效找准优质干热岩资源。王贵玲指出,这需要依托大地热流图,但目前相关数据不全,特别是缺少地温随深度变化的数据。水力储层改造技术是干热岩开发的最核心技术,包括高温高压条件下的深钻技术、水力压裂技术、裂隙系统监测等方面。王贵玲认为要在新型前沿钻的研发和降低成本方面继续下功夫。干热岩开发水力压裂方面,王贵玲认为,必须解决目前压裂的效果和裂隙系统发展难以预测的问题。
 
11月下旬召开的全国地热资源调查评价研讨会上传递的信息表明,我国干热岩勘查与开发力度将进一步加大。特别值得注意的是,会议提出“要坚决打好京津冀地热资源调查评价科技攻坚战”,重点在“雄安新区”等地区,探明深部地热储层地质结构,为京津冀地区地热规模化、可持续高效利用提供支撑。而在近期召开的雄安新区地热勘查开发学术研讨会上,多名专家认为,雄安新区中深层和浅层地热资源十分丰富,加强资源调查评价、理论与技术创新,有望建成地热能开发利用的全球样板。王贵玲在会上对雄安新区优质地热资源给予高度评价,认为具有埋藏浅、温度高、水质好、易回灌等特点。
 
雄安新区是继深圳经济特区和上海浦东新区之后又一具有全国意义的新区,其设立被称为“千年大计、国家大事”。今天,支撑其发展的绿色能源路线已经初步显现出来,而“建成地热能开发利用的全球样板”则彰显了地热资源将在其中扮演的重要角色。可以预见,将会有越来越多的中国城市借鉴雄安地热经验,加速向绿色转型。而干热岩作为一种新型地热资源,其勘查开发技术的进步将会推动其商业化进程,进而有望助力能源结构变革,为建设天蓝、水绿的美丽中国作出贡献。

 

 
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2017/12/10 16:17:44 lwg
目前比较认同的定义是“一种不含水或蒸气、埋深为3-10公里、温度为150-650℃的致密热岩体。”
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干热岩如此定义,如此认识令人担心——只看温度指标,不做相对较困难的“地热流值”测定,将可能造成勘探、开发过程中走弯路,造成巨大浪费。仅仅看温度指标是不行的,温度指标相当于电压、水位差指标,离开电流、水流强度指标(相当于地热流强度指标);对地热开发,几乎没有意义。
2017/12/10 8:58:05 xlsd
雄安新区有望建成地热能开发利用的样板。
2017/12/9 22:53:33 hnkdjzlcas
会不会影响地球内部/外部的热平衡?
目前已有3条评论
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