干熱巖地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)與利用

地?zé)豳Y源是一種可再生的清潔能源，儲(chǔ)量大、分布廣，具有清潔環(huán)保、用途廣泛、穩(wěn)定性好、可循環(huán)利用等特點(diǎn)，與風(fēng)能、太陽(yáng)能等相比，不受季節(jié)、氣候、晝夜變化等外界因素干擾，是一種現(xiàn)實(shí)并具有競(jìng)爭(zhēng)力的新能源。

經(jīng)過(guò)多年的地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)，我國(guó)地?zé)嶂苯永眠B續(xù)多年位于世界*，如圖所示中國(guó)地?zé)嶂苯永檬堑诙绹?guó)的2倍多。如果加上地?zé)岚l(fā)電折算成年產(chǎn)出熱能，2014年中國(guó)地?zé)峥傮w利用為48570 GWh，仍遠(yuǎn)大于美國(guó)的36328 GWh。 

中國(guó)地?zé)嶂苯永媒Y(jié)構(gòu)發(fā)生了可喜的變化。2014年底，地?zé)峁┡壤^(guò)溫泉洗浴。主要比例是：地源熱泵58%，地?zé)峁┡?9%，溫泉洗浴18%。地?zé)衢_(kāi)發(fā)的能源性、技術(shù)性得以突出。 

2017年2月，國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局及國(guó)土資源部聯(lián)合發(fā)布《地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)利用“十三五”規(guī)劃》，這是國(guó)家地?zé)岙a(chǎn)業(yè)規(guī)劃，是地?zé)岙a(chǎn)業(yè)發(fā)展的里程碑，必將對(duì)我國(guó)地?zé)岙a(chǎn)業(yè)快速、健康發(fā)展起到極大的推動(dòng)作用。 

發(fā)展目標(biāo)

地?zé)峁┡?制冷面積：新增11億平方米，淺層地?zé)崮?strong>7億平方米，中深層地?zé)?strong>4億平方米。至2020年，地?zé)峁┡ㄖ评洌┟娣e累計(jì)達(dá)到16億平方米。 

地?zé)岚l(fā)電裝機(jī)容量：累積新增50萬(wàn)千瓦，至2020年，累計(jì)實(shí)現(xiàn)地?zé)岚l(fā)電裝機(jī)容量53萬(wàn)千瓦。 

地?zé)崮芾每偭浚旱?020年，地?zé)崮芾每偭?strong>7000萬(wàn)噸標(biāo)煤，地?zé)峁┡昀昧?strong>4000萬(wàn)噸標(biāo)煤。

一．干熱巖概念及資源分布

干熱巖概念

干熱巖是一種沒(méi)有水或蒸汽（或是含少量水而不能流動(dòng)），普遍埋藏于距地表3~10km的地層深處，溫度介于180~650℃的高溫巖體，蘊(yùn)藏在其中的熱能，就是干熱巖地?zé)崮堋?nbsp;

干熱巖資源成因和分類

地殼運(yùn)動(dòng)——劇烈構(gòu)造運(yùn)動(dòng)減壓熔融生熱——強(qiáng)烈構(gòu)造活動(dòng)帶型

地幔熱流——地核地幔傳導(dǎo)對(duì)流生熱——沉積盆地型（地殼減薄區(qū)）

巖漿活動(dòng)——巖漿沿裂隙向淺部運(yùn)移生熱——近代火山型

地殼熱流——同位素衰變生熱——高放射性產(chǎn)熱型

干熱巖資源分布情況-世界范圍

強(qiáng)烈構(gòu)造活動(dòng)帶型:環(huán)太平洋地震帶（美國(guó)西海岸），喜瑪拉雅-印度洋板塊（中國(guó)）

板塊內(nèi)部地殼減薄區(qū)：歐洲上萊茵地塹，法國(guó)、德國(guó)

近代火山型：日本、冰島

板內(nèi)高放射性花崗巖發(fā)育區(qū)：澳大利亞

干熱巖資源分布情況-國(guó)內(nèi)

強(qiáng)烈構(gòu)造活動(dòng)帶型：青藏高原。歐亞和印度洋板塊擠壓，有侵入體和熔融體等高溫巖漿熱源。 

沉積盆地型：松遼盆地、汾渭地塹等中新生代斷陷盆地的下部，沉積覆蓋層具有較高的地溫梯度，與水熱型地?zé)嵯到y(tǒng)共生。

近代火山型：分布騰沖、長(zhǎng)白山、五大連池等地區(qū)，底部巖漿活動(dòng)密切相關(guān)。

高放射性產(chǎn)熱型：東南沿海，發(fā)育許多大型的中生代酸性花崗巖類巖體。

干熱巖資源量

我國(guó)：中國(guó)地調(diào)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示中國(guó)大陸3~10km干熱巖資源總量數(shù)據(jù)顯示其總量為，為2.5×1025J（合856萬(wàn)億噸標(biāo)煤）。總量是我國(guó)油氣、煤炭總資源量的30倍。      

美國(guó)：美國(guó)本土3~10km干熱巖資源總量為1.67×1025J（不含黃石公園），合572萬(wàn)億噸標(biāo)煤。

地?zé)豳Y源量約4900萬(wàn)億噸標(biāo)煤，中國(guó)約占資源量的六分之一。

干熱巖地?zé)崮軆?yōu)勢(shì)

資源豐富：3-10km內(nèi)資源總量大

分布廣泛：板緣和板內(nèi)地?zé)嵊蚨加蟹植?/span>

青藏高原及周邊、東部第二沉降帶等地區(qū)資源尤為豐富

綠色無(wú)污染，可再生，用途廣泛

利用干熱巖地?zé)崮馨l(fā)電和梯級(jí)利用，不產(chǎn)生環(huán)境污染，地?zé)崮茉纯稍偕?/span>

可靠性強(qiáng)： 利用系數(shù)高，能量輸出穩(wěn)定

可作為基本載荷亦可作為調(diào)峰載荷，以適應(yīng)季節(jié)和氣候變化需求

二．干熱巖開(kāi)發(fā)利用技術(shù)及挑戰(zhàn)

干熱巖開(kāi)發(fā)技術(shù)屬于世界性難題，上通用的干熱巖開(kāi)發(fā)技術(shù)是增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)（EGS技術(shù)），該技術(shù)是為了開(kāi)發(fā)具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的地?zé)豳Y源而創(chuàng)建的人工地?zé)嵯到y(tǒng)，作為干熱巖地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)的技術(shù)。

增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)（EGS）-干熱巖開(kāi)發(fā)工程

干熱巖無(wú)水或少水，裂縫欠發(fā)育，需要人工創(chuàng)建熱儲(chǔ)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)（EGS）是開(kāi)發(fā)干熱巖資源的具體工程系統(tǒng)。

關(guān)鍵技術(shù)：

選區(qū)選址：優(yōu)選項(xiàng)目建設(shè)靶區(qū)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)：描述熱儲(chǔ)，設(shè)計(jì)運(yùn)行參數(shù)

成井：形成循環(huán)采熱的路徑

壓裂造儲(chǔ)：人造高導(dǎo)流大面積熱儲(chǔ)

系統(tǒng)運(yùn)行：運(yùn)行與監(jiān)測(cè)，穩(wěn)定采熱發(fā)電

靶區(qū)優(yōu)選

難題：熱源埋藏深，地溫場(chǎng)非均質(zhì)性強(qiáng)，成因機(jī)理主控因素復(fù)雜，資源可動(dòng)用性不清等

目的：基于現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和研究，通過(guò)地質(zhì)、地球物理、地球化學(xué)、遙感等手段優(yōu)選經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)*的目標(biāo)區(qū)塊。

指標(biāo)：優(yōu)選指標(biāo)包括溫度、裂隙情況、大地?zé)崃鳌⒕永锩媛裆睢⑺嵝詭r體分布和控?zé)針?gòu)造特征等。

系統(tǒng)描述和設(shè)計(jì)

難題：孔縫結(jié)構(gòu)特征復(fù)雜，溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)、滲流場(chǎng)、化學(xué)場(chǎng)四場(chǎng)耦合難度大，開(kāi)發(fā)關(guān)鍵指標(biāo)眾多等。

目的：根據(jù)已有的測(cè)試參數(shù)，地質(zhì)和工程資料，利用數(shù)值模擬、物理模擬、巖心分析等手段，掌握熱儲(chǔ)地質(zhì)工程特征，進(jìn)行熱儲(chǔ)精細(xì)描述，設(shè)計(jì)熱儲(chǔ)換熱參數(shù)、井組、井網(wǎng)、井距、采灌制度等運(yùn)行參數(shù)。

技術(shù)：壓前壓后人工裂縫地質(zhì)建模技術(shù)，滲流傳熱模擬技術(shù)，熱儲(chǔ)四場(chǎng)耦合模型建立與數(shù)值求解技術(shù)，熱儲(chǔ)運(yùn)行效率和使用壽命分析技術(shù)。

成井

難題：超高溫、地層高硬、研磨性強(qiáng)、裂隙發(fā)育、構(gòu)造復(fù)雜、熱破裂現(xiàn)象頻發(fā)、工程地質(zhì)條件復(fù)雜等；

目的：根據(jù)工程需求進(jìn)行直井、定向井、水平井，復(fù)雜結(jié)構(gòu)井等深鉆施工，形成可靠的循環(huán)采熱的通道

技術(shù)：主要的技術(shù)包括：高溫硬地層破巖鉆頭和工具，耐高溫井下測(cè)量?jī)x器，耐高溫井筒流體和工作液材料，高溫井下安全控制技術(shù)與地面冷卻設(shè)備，耐高溫保溫井筒密封材料和工藝。

壓裂造儲(chǔ)

難題：高溫度、高硬度，高應(yīng)力，高密度，未知性強(qiáng)，預(yù)測(cè)難度大，熱儲(chǔ)工程地質(zhì)條件復(fù)雜等。

目的：利用水力壓裂，酸化等手段，在致密（裂縫欠發(fā)育地層）高溫地層，建立大面積高導(dǎo)流裂縫發(fā)育空間熱儲(chǔ)。

技術(shù)：地質(zhì)力學(xué)參數(shù)求取技術(shù)，巖體破裂與裂隙展布評(píng)估與控制技術(shù)，耐高溫自支撐高導(dǎo)流壓裂液，裂縫監(jiān)測(cè)與壓裂效果評(píng)價(jià)技術(shù)。

系統(tǒng)運(yùn)行

難題：熱力短路，熱儲(chǔ)四場(chǎng)動(dòng)態(tài)變化監(jiān)測(cè)和系統(tǒng)運(yùn)行關(guān)鍵參數(shù)準(zhǔn)確調(diào)整困難，水巖作用強(qiáng)烈，地面線路易結(jié)垢。

目的：維持系統(tǒng)運(yùn)行壽命超過(guò)20年，保證出口流體的溫度和流量在運(yùn)行過(guò)程中始終滿足發(fā)電要求，保障地下?lián)Q熱效率和地面發(fā)電系統(tǒng)管路通暢。

技術(shù)：系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)技術(shù)（示蹤技術(shù)），熱儲(chǔ)動(dòng)態(tài)模擬和運(yùn)行參數(shù)動(dòng)態(tài)優(yōu)化技術(shù)，發(fā)電工藝優(yōu)選技術(shù)，管路除垢阻垢技術(shù)。

三.干熱巖開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀

國(guó)外EGS項(xiàng)目概況

美、法、德、英、日、澳等國(guó)家起步較早，已經(jīng)建立了25個(gè)試驗(yàn)性質(zhì)的EGS工程（歐洲15項(xiàng)，美國(guó)6項(xiàng)，澳大利亞2項(xiàng)，日本2項(xiàng)），累積發(fā)電能力約12MW。

國(guó)外EGS工程概況

深度：干熱巖2000-5000m，上部1000-3000m多為高溫水熱型。

溫度：較成功的都在180-200℃以上，已經(jīng)達(dá)到400℃。

熱儲(chǔ)改造對(duì)象：有天然裂縫，相對(duì)容易形成體積裂縫的地層。

成井：大量采用定向井，裸眼完井，清水、泡沫等無(wú)固相低密度鉆井液。

造儲(chǔ)：水或鹽水，不用支撐劑。注入量視規(guī)模而定；排量分為低排量長(zhǎng)期注入（3~6m3 /min），或者低排量和大排量交替注入。

監(jiān)測(cè)：多采用示蹤劑、微地震監(jiān)測(cè)和重力測(cè)量。

國(guó)內(nèi)——干熱巖的勘探開(kāi)發(fā)還處于勘察階段

干熱巖資源調(diào)查：松遼盆地，東南沿海，青海共和及貴德，四川康定等

青海共和盆地恰卜恰進(jìn)行了7口勘探井的施工，其中4口達(dá)到干熱巖標(biāo)準(zhǔn)。

貴德盆地扎倉(cāng)溝進(jìn)行了4口勘探井的施工，其中2口達(dá)到干熱巖標(biāo)準(zhǔn)。

福建漳州進(jìn)行了1口干熱巖科探井的施工

總之，盡管上對(duì)干熱巖研究起步較早，但由于資金、技術(shù)等限制，目前僅有幾個(gè)小規(guī)模、試驗(yàn)性質(zhì)的干熱巖（EGS ）發(fā)電示范工程，還沒(méi)有一個(gè)*規(guī)模化、商業(yè)化正式運(yùn)行的干熱巖（EGS）項(xiàng)目。

中國(guó)近年來(lái)也在加大干熱巖開(kāi)發(fā)的研究投入， 2010年國(guó)土資源部啟動(dòng)了公益性科研項(xiàng)目“我國(guó)干熱巖勘查關(guān)鍵技術(shù)研究”，主要開(kāi)展干熱巖高溫鉆探技術(shù)方面的研究。2012年，吉林大學(xué)、清華大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所承擔(dān)了國(guó)家高新技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863計(jì)劃）項(xiàng)目“干熱巖熱能開(kāi)發(fā)與綜合利用關(guān)鍵技術(shù)研究”，開(kāi)啟了我國(guó)專門(mén)針對(duì)干熱巖工程的研究。但是，總體上我國(guó)的干熱巖開(kāi)發(fā)，還處于初級(jí)階段，相比國(guó)外存在很大差距。

我國(guó)干熱巖開(kāi)發(fā)利用展望

2016年8月份印發(fā)《“十三五”國(guó)家科技創(chuàng)新規(guī)劃》中，比較系統(tǒng)地在深海、深藍(lán)、深空、深地（含干熱巖）等能夠拓展國(guó)家戰(zhàn)略利益、保證國(guó)家戰(zhàn)略優(yōu)勢(shì)的領(lǐng)域做出了部署。深地研究必將對(duì)干熱巖的勘探開(kāi)發(fā)帶來(lái)重要的推動(dòng)作用。

中國(guó)石化正在積極推動(dòng)我國(guó)干熱巖的勘探開(kāi)發(fā)工作，中石化科技部在2015年6月設(shè)立了“干熱巖地?zé)豳Y源潛力評(píng)價(jià)與鉆探靶區(qū)優(yōu)選方法前瞻研究”項(xiàng)目，由中石化新星石油公司承擔(dān)，2016年12月驗(yàn)收。在此基礎(chǔ)上，今年5月又設(shè)立了“干熱巖勘探開(kāi)發(fā)關(guān)鍵工程技術(shù)研究”項(xiàng)目，由中石化工程院、勘探院、新星石油公司聯(lián)合承擔(dān)。

下一步，中石化與國(guó)內(nèi)干熱巖研究團(tuán)隊(duì)，共同申請(qǐng)國(guó)家支持計(jì)劃中的干熱巖項(xiàng)目，從而加速推進(jìn)我國(guó)的干熱巖開(kāi)發(fā)工作。

我們預(yù)測(cè)，到2030年左右，隨著干熱巖開(kāi)發(fā)取得長(zhǎng)足進(jìn)步，干熱巖發(fā)電將會(huì)成為我國(guó)可再生能源發(fā)電的重要一員。

青海省自2017年6月17日至23日，連續(xù)7天合計(jì)168小時(shí)內(nèi)，全部以太陽(yáng)能、風(fēng)能及水力發(fā)電供應(yīng)全省用電。此舉在全國(guó)尚屬，具有重要的里程碑意義。

青海省也是我國(guó)干熱巖分布的有利地區(qū)之一，展示了良好的干熱巖發(fā)電前景。

我司深井地?zé)岜O(jiān)測(cè)產(chǎn)品系列介紹：

1.0-1000米單點(diǎn)溫度檢測(cè)（普通表和存儲(chǔ)表）

2.0-1000米淺層地溫能監(jiān)測(cè)（采集器采用低功耗、攜帶方便；物聯(lián)網(wǎng)GPRS無(wú)線傳輸至WEB端網(wǎng)絡(luò)；單總線結(jié)構(gòu)，可擴(kuò)展128個(gè)點(diǎn)；進(jìn)口18B20高精度傳感器，在10-40度范圍內(nèi)，精度在0.1-0.2度）

3.0-3000米單點(diǎn)溫度檢測(cè)（普通顯示，只能顯示溫度，沒(méi)有存儲(chǔ)分析軟件功能）

4.0-10000米分布式多點(diǎn)深層地溫監(jiān)測(cè)（采用分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)）

5.0-1200米GPRS型液位／溫度一體式自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（同時(shí)監(jiān)測(cè)溫度和液位兩個(gè)參數(shù)，MAX耐溫125攝氏度）

6.0-7000米全景型耐高溫測(cè)溫成像一體井下電視（同時(shí)監(jiān)測(cè)溫度和視頻圖片等）

分布式光纖溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)細(xì)分兩大類：1.井筒測(cè)試 2.井壁測(cè)試

有此類深井地溫項(xiàng)目，歡迎新老客戶朋友垂詢！

關(guān)鍵詞：地?zé)峋植际焦饫w測(cè)溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)／分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)／深井測(cè)溫儀／深水測(cè)溫儀／地溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)／深井地溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)／地?zé)峋诜植际焦饫w測(cè)溫方案／光纖測(cè)溫系統(tǒng)／深孔分布式光纖溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)/干熱巖／干熱巖發(fā)電／干熱巖地溫監(jiān)測(cè)／地?zé)峋疁y(cè)溫系統(tǒng)／地?zé)峋疁y(cè)溫儀／地溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)／地?zé)岜O(jiān)測(cè)系統(tǒng)