我國干熱巖開發前景分析

中國共產黨第十九次全國代表大會上的報告指出“推進綠色發展，加快建立綠色生產和消費的法律制度和改革方向，建立健全綠色低碳循環發展的經濟體系。構建市場導向的綠色技術創新體系，壯大節能環保產業、清潔生產產業、清潔能源產業。推進能源生產和消費革命，構造清潔低碳、安全的能源體系。”中國煤炭地質總局作為國家能源資源勘查的主力軍，積極學習領會十九大報告精神，謀劃落實發展清潔能源勘查工作的方案措施。勘查研究總院積極貫徹落實黨的十九大精神和總局的部署，就我國干熱巖勘查開發前景作簡要分析。

　　國家高度重視和強力推進干熱巖開發利用

黨的十九大作出的一系列重大決策部署，為扎實推進經濟持續健康發展，大力發展清潔能源產業，堅持走綠色低碳循環發展的新路子提供了有力遵循。國家高度重視和強力推進干熱巖資源開發利用，大力發展清潔能源，優化能源消費結構，提高能源利用效率，陸續出臺了多項支持政策和推進措施，為干熱巖的勘查開發提供了良好的政策環境。2017年，相關部門出臺的《地熱能開發利用“十三五”規劃》明確提出，在“十三五”時期，開展干熱巖開發試驗工作，建設干熱巖示范項目，通過示范項目的建設，突破干熱巖資源潛力評價與鉆探靶區優選、干熱巖開發鉆井工程關鍵技術及干熱巖儲層取熱等關鍵技術，突破干熱巖開發與利用的技術瓶頸；開展萬米以淺地熱資源勘查開發工作，積極開展干熱巖發電試驗。

　　干熱巖勘查開發意義重大

一是干熱巖作為一種清潔安全的能源資源，其開發利用有利于增加清潔能源供給，優化能源結構，提高能源綜合利用效率，建立多元供應體系，對保障國家能源安全有著重要意義。二是我國干熱巖資源量巨大，初步估算3~10千米深處干熱巖資源總計為2.5×1025J，相當于856萬億噸標煤；若能采出2%，即相當于中國2014年全國一次性能耗總量（42.6億噸標煤）的4040倍。三是干熱巖開發過程中基本不會對自然生態環境造成影響，干熱巖發電技術可大幅降低溫室效應和酸雨對環境的影響，且不受季節、氣候制約，可以有效取代煤炭、石化能源消耗，有效保護生態環境。四是干熱巖開發成本低，將來利用干熱巖發電的成本僅為風力發電的一半，只有太陽能發電的十分之一。

　　我國干熱巖資源勘查開發研究現狀

上干熱巖的勘查開發已有30多年的研究歷史，目前美國、法國、澳大利亞、德國、日本等國家均已實施了干熱巖開發工程。我國干熱巖資源勘查工作起步較晚。2007年中國能源研究會地熱專業委員會與澳大利亞Pet r a t her m公司開展了“中國工程型地熱系統資源潛力的研究”交流項目，開展了干熱巖初步調查、分析測試、模型研究等工作。2009年11月底到12月初，中國能源研究會地熱專業委員會和中國地質環境監測院組團，對南澳大利亞Cooper盆地的干熱巖開發利用現場進行了實地考察。2012年，中國地質調查局啟動了“全國干熱巖資源調查評價與示范靶區研究”項目，評價了我國陸區3~10千米的干熱巖潛力，資源量達856萬億噸標準煤。編制了1∶5000000全國大地熱流分布圖、全國居里面埋深等值線圖、全國酸性巖體分布圖、全國控熱構造圖。提出了我國四種類型的干熱巖靶區，為干熱巖勘查開發奠定了基礎。2013年，國土資源部在青海共和盆地中北部鉆成了井深2230米、井底溫度達153℃的干熱巖井，對干熱巖地熱開發進行了探索試驗，后續鉆獲3705米深處236℃的高溫干熱巖體。2013—2014年，我國制定了《全國干熱巖勘查與開發示范實施方案》，初步評價全國干熱巖地熱資源與潛力，將我國干熱巖按照成因機制不同劃分為高熱流酸性巖體型、強烈構造型、沉積盆地型和近代火山型四種類型。2014年啟動了大型盆地和東南沿海典型地區深部水文地質調查項目，完成了福建、廣東、海南、湖南四個省的干熱巖資源潛力評價與場地選址工作，圈定了福建漳州等干熱巖開發靶區，施工了我國TOP ONE 4000米干熱巖科學鉆探，在干熱巖勘查方面積累了豐富的理論和技術經驗。2016年，山東省地礦局承擔“山東半島藍色經濟區干熱巖資源潛力調查評價”項目，在文登施工ZKCW 01鉆孔，孔深1240米處測得巖石溫度110℃。該鉆孔終孔深度2000.76米，實測孔底溫度為114.12℃，是目前中國東部干熱巖勘探鉆孔的MAX溫度。2017年，相關部門出臺的《地熱能開發利用“十三五”規劃》明確提出了突破干熱巖開發利用的關鍵技術瓶頸，開展萬米以淺地熱資源勘查開發工作及干熱巖發電試驗。2017年5月，國土資源部啟動行業標準制定科研專項“《干熱巖地質勘查技術要求》制定研究”，為干熱巖勘查開發提供技術支撐和規范要求。
目前，干熱巖開發尚存多項技術難題，國外也沒有成熟的理論技術可借鑒，亟須多學科聯合攻關，對干熱巖開發中的關鍵技術進行深入研究。主要包括基礎性研究、鉆完井技術、壓裂及人工造儲技術、熱交換及熱能提取技術。基礎性研究主要包括干熱巖多場耦合理論，高溫巖體的破巖機理，熱-流－固多場耦合作用下井眼圍巖系統的穩定性機理，多場耦合下干熱巖的變形、破裂與裂隙延伸機理及熱交換機理與效率模型等；鉆完井技術需要研究干熱巖井身結構、破巖技術、軌跡控制技術、圍巖穩定性控制技術、高溫鉆井液、套管熱穩定性技術、高溫測量儀器、地面鉆井液冷卻及防噴裝備；壓裂及人工造儲主要研究裂縫與延伸控制技術、后期溫度變化特征與縫網變化預測、垂直裂縫壓裂設計及裂縫分布監測。人工造儲要滿足熱量的提取與熱系統的壽命、保證流體的提取溫度和效率、降低能耗和循環損失三個技術要求；熱交換及熱能提取技術主要研究裂縫導流能力作用機制及主控因素、流體在復雜裂隙中的流動規律、熱交換流體選擇及交換效率等方面。
與其他可再生能源相比，干熱巖資源具有資源量大、利用系數MAX和生命周期二氧化碳排放低的優勢。在黨中央大力推進綠色發展的戰略部署下，開發利用干熱巖資源，填補能源供需缺口，符合我國建設環境友好型社會的基本方針，符合國家大力發展清潔能源及綠色環保產業的政策導向。同時，積極發展儲量巨大的干熱巖資源產業，將為我國能源安全提供堅實有力的保障。在總局“11463”總體發展戰略部署及技術指導下，勘研總院積極參與行業標準制定科研專項“《煤炭與煤層氣綜合勘查技術要求》制定研究”，并將干熱巖勘查開發作為今后重點研究方向之一，特別是對干熱巖開發中的關鍵技術開展深入研究，力爭突破干熱巖開發利用過程中的關鍵技術瓶頸，為推進干熱巖勘查開發工作貢獻力量。

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