來自地球母親的溫暖——幹熱岩

近日，中國地質調查局在鬆遼盆地實施的科學鑽探突破7018米，鑽穿了白堊紀底層。在地層4400-7018米的深度地層範圍內(nei) 發現了1500C~2410C高溫幹熱岩體(ti) 和2層高放射性異常岩層，揭示了鬆遼盆地具有良好的地熱開發應用潛力。

*，人們(men) 腳下的地球內(nei) 部蘊含著巨大的能量，地心溫度高達約6000℃。地球通過火山、地震、地熱等方式*地釋放著內(nei) 部能量。幹熱岩（Hot Dry Rock，HDR）則是地球內(nei) 部熱能的一種賦存介質，自20世紀70年代美國 Los Alamos國家實驗室提出幹熱岩地熱能的概念以來，幹熱岩的定義(yi) 也在不斷發展，目前比較得到認同的概念是幹熱岩是一種不含水和蒸氣、埋深3~10km、溫度為(wei) 150~650℃的致密熱岩體(ti) 。

另外考慮其客觀性、科學性、可行性和經濟型，幹熱岩的基本含義(yi) 可分為(wei) 廣義(yi) 幹熱岩和狹義(yi) 幹熱岩兩(liang) 類。廣義(yi) 幹熱岩認為(wei) 是流體(ti) 含量很少、溫度為(wei) 150~400℃的儲(chu) 熱岩石。狹義(yi) 幹熱岩必須考慮地熱能發電的經濟性和可行性，主要指流體(ti) 含量少、埋深為(wei) 3~8km、溫度為(wei) 200~350℃的儲(chu) 熱岩石。其岩性主要是各種變質岩或結晶岩體(ti) ，較常見的幹熱岩體(ti) 有黑雲(yun) 母片麻岩、花崗岩、花崗閃長岩等。

幹熱岩潛力有多大？

通俗來講，幹熱岩資源就是存在於(yu) 岩石中的熱量，人們(men) 通常通過溫度對幹熱岩體(ti) 中的資源量進行評估，那麽(me) 岩石中賦存的熱量究竟有多大？以一個(ge) 邊長為(wei) 1km溫度為(wei) 200℃的高溫岩體(ti) 為(wei) 例，其溫度下降10℃所釋放的熱量可實現發電約為(wei) 1000萬(wan) MWh，可滿足2000萬(wan) 平米一年的建築供暖需求。

幹熱岩中蘊藏的熱量

在地下達到一定的深度以後，這樣的高溫岩體(ti) 無處不在，可以說幹熱岩資源的潛力是巨大的。目前限製幹熱岩開發主要是技術問題，但就現階段來看，由於(yu) 技術和手段等限製，能被人類所揭露及開發利用的幹熱岩資源主要集中在埋深較淺、溫度較高、有開發經濟價(jia) 值的地下熱岩體(ti) 。

據保守估計，地殼中幹熱岩（通常指3～10 km深處）所蘊含的能量相當於(yu) 所有石油、天然氣和煤炭所蘊藏能量的30倍。中國地質調查局的評價(jia) 數據顯示，中國大陸3～10 km深處的幹熱岩資源總量為(wei) 2.5×1025 J（合860萬(wan) 億(yi) 噸標煤），若能開采出2％，就相當於(yu) 我國2010年全國一次性能耗總量（32.5億(yi) 噸標煤）的5300倍。

中國科學院地質及地球物理研究所也對我國大陸3～10 km深處的幹熱岩資源進行了評價(jia) ，得出的結論是2.09×1025 J，相當於(yu) 715萬(wan) 億(yi) 噸標煤，若能采出2%，則相當於(yu) 中國2010年能源消耗總量的4400倍。相近的數字，印證了我國幹熱岩地熱資源的開發利用前景。

幹熱岩的分級利用

幹熱岩開發的關(guan) 鍵技術

幹熱岩資源的開發主要利用增強型地熱係統（Enhanced Geothermal System，EGS）來提取其內(nei) 部的熱量。增強型地熱係統通過水力壓裂等工程手段，在地下深部低滲透性幹熱岩體(ti) 中形成人工地熱儲(chu) 層，從(cong) 中長期經濟地采出相當數量熱能的人工地熱係統。其原理是從(cong) 地表往深埋地下的幹熱岩體(ti) 中打一眼井（回灌井），封閉井孔後向井中高壓注入溫度較低的水產(chan) 生高的壓力，在岩體(ti) 致密無裂隙的情況下, 高壓水會(hui) 使岩體(ti) 大致垂直小地應力的方向產(chan) 生許多裂縫。

若岩體(ti) 中本來就有少量的天然節理，這些高壓水會(hui) 使之擴充成為(wei) 更大的裂縫。隨著低溫水的不斷注入，裂縫不斷增加、擴大、相互連通，終形成一個(ge) 大致呈麵狀的人工地熱儲(chu) 層。在距回灌井合理的位置處鑽幾口井並貫通人工地熱儲(chu) 層，這些井用來回收高溫水、汽，稱之為(wei) 生產(chan) 井。

注入的水沿著裂隙運動並與(yu) 周邊的岩石發生熱交換，產(chan) 生了高溫高壓水或水汽混合物。從(cong) 貫通人工地熱儲(chu) 層的生產(chan) 井中提取高溫蒸汽到地麵後，通過熱交換及地麵循環裝置用於(yu) 發電和綜合利用。利用之後的溫水又通過回灌井注入到地下幹熱岩體(ti) 中, 從(cong) 而達到循環利用的目的。

幹熱岩的未來

   幹熱岩是地熱能的未來。在目前的節能減排和能源結構調整中，對於(yu) 幹熱岩地熱資源的開發極有可能，發揮意想不到的作用。幹熱岩相對於(yu) 其他能源具備以下優(you) 勢：

1.資源量巨大、分布廣泛。（初步估算，我國陸區3.0-10.0km深處幹熱岩資源為(wei) 860萬(wan) 億(yi) 噸標準煤燃燒所釋放的能量）；

2.幾乎為(wei) *。（無廢氣和其他流體(ti) 或固體(ti) 廢棄物，可維持對環境低水平的影響）；

3.開發係統安全。（沒有爆炸危險，更不會(hui) 引起災難性事故或傷(shang) 害性汙染）；

4.熱能連續性好。（在可再生能源中，隻有EGS可以提供不間斷的電力供應，不受季節、氣候、晝夜等自然條件的影響）；

5.經濟實惠（商業(ye) 價(jia) 值可觀）。

隨著幹熱岩開發技術的不斷成熟以及深部地熱開采成本的不斷下降，相信在不就的將來，這種無處不在的能源可被人們(men) 大量利用，造福人類。

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