幹熱岩地熱能開發與利用

地熱資源是一種可再生的清潔能源，儲(chu) 量大、分布廣，具有清潔環保、用途廣泛、穩定性好、可循環利用等特點，與(yu) 風能、太陽能等相比，不受季節、氣候、晝夜變化等外界因素幹擾，是一種現實並具有競爭(zheng) 力的新能源。

經過多年的地熱資源開發，我國地熱直接利用連續多年位於(yu) 世界*，如圖所示中國地熱直接利用是第二名美國的2倍多。如果加上地熱發電折算成年產(chan) 出熱能，2014年中國地熱總體(ti) 利用為(wei) 48570 GWh，仍遠大於(yu) 美國的36328 GWh。 

中國地熱直接利用結構發生了可喜的變化。2014年底，地熱供暖比例超過溫泉洗浴。主要比例是：地源熱泵58%，地熱供暖19%，溫泉洗浴18%。地熱開發的能源性、技術性得以突出。 

2017年2月，國家發改委、國家能源局及國土資源部聯合發布《地熱能開發利用“十三五”規劃》，這是國家地熱產(chan) 業(ye) 規劃，是地熱產(chan) 業(ye) 發展的裏程碑，必將對我國地熱產(chan) 業(ye) 快速、健康發展起到極大的推動作用。 

發展目標

地熱供暖/製冷麵積：新增11億(yi) 平方米，淺層地熱能7億(yi) 平方米，中深層地熱4億(yi) 平方米。至2020年，地熱供暖（製冷）麵積累計達到16億(yi) 平方米。 

地熱發電裝機容量：累積新增50萬(wan) 千瓦，至2020年，累計實現地熱發電裝機容量53萬(wan) 千瓦。 

地熱能利用總量：到2020年，地熱能利用總量7000萬(wan) 噸標煤，地熱供暖年利用量4000萬(wan) 噸標煤。

一．幹熱岩概念及資源分布

幹熱岩概念

幹熱岩是一種沒有水或蒸汽（或是含少量水而不能流動），普遍埋藏於(yu) 距地表3~10km的地層深處，溫度介於(yu) 180~650℃的高溫岩體(ti) ，蘊藏在其中的熱能，就是幹熱岩地熱能。 

幹熱岩資源成因和分類

地殼運動——劇烈構造運動減壓熔融生熱——強烈構造活動帶型

地幔熱流——地核地幔傳(chuan) 導對流生熱——沉積盆地型（地殼減薄區）

岩漿活動——岩漿沿裂隙向淺部運移生熱——近代火山型

地殼熱流——同位素衰變生熱——高放射性產(chan) 熱型

幹熱岩資源分布情況-世界範圍

強烈構造活動帶型:環太平洋地震帶（美國西海岸），喜瑪拉雅-印度洋板塊（中國）

板塊內(nei) 部地殼減薄區：歐洲上萊茵地塹，法國、德國

近代火山型：日本、冰島

板內(nei) 高放射性花崗岩發育區：澳大利亞(ya)

幹熱岩資源分布情況-國內(nei)

強烈構造活動帶型：青藏高原。歐亞(ya) 和印度洋板塊擠壓，有侵入體(ti) 和熔融體(ti) 等高溫岩漿熱源。 

沉積盆地型：鬆遼盆地、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(yu) 水熱型地熱係統共生。

近代火山型：分布騰衝(chong) 、長白山、五大連池等地區，底部岩漿活動密切相關(guan) 。

高放射性產(chan) 熱型：東(dong) 南沿海，發育許多大型的中生代酸性花崗岩類岩體(ti) 。

幹熱岩資源量

我國：中國地調局數據顯示中國大陸3~10km幹熱岩資源總量數據顯示其總量為(wei) ，為(wei) 2.5×1025J（合856萬(wan) 億(yi) 噸標煤）。總量是我國油氣、煤炭總資源量的30倍。      

美國：美國本土3~10km幹熱岩資源總量為(wei) 1.67×1025J（不含黃石公園），合572萬(wan) 億(yi) 噸標煤。

地熱資源量約4900萬(wan) 億(yi) 噸標煤，中國約占資源量的六分之一。

幹熱岩地熱能優(you) 勢

資源豐(feng) 富：3-10km內(nei) 資源總量大

分布廣泛：板緣和板內(nei) 地熱域都有分布

青藏高原及周邊、東(dong) 部第二沉降帶等地區資源尤為(wei) 豐(feng) 富

綠色無汙染，可再生，用途廣泛

利用幹熱岩地熱能發電和梯級利用，不產(chan) 生環境汙染，地熱能源可再生

可靠性強： 利用係數高，能量輸出穩定

可作為(wei) 基本載荷亦可作為(wei) 調峰載荷，以適應季節和氣候變化需求

二．幹熱岩開發利用技術及挑戰

幹熱岩開發技術屬於(yu) 世界性難題，上通用的幹熱岩開發技術是增強型地熱係統（EGS技術），該技術是為(wei) 了開發具有經濟價(jia) 值的地熱資源而創建的人工地熱係統，作為(wei) 幹熱岩地熱資源開發的技術。

增強型地熱係統（EGS）-幹熱岩開發工程

幹熱岩無水或少水，裂縫欠發育，需要人工創建熱儲(chu) 進行開發，增強型地熱係統（EGS）是開發幹熱岩資源的具體(ti) 工程係統。

關(guan) 鍵技術：

選區選址：優(you) 選項目建設靶區

係統設計：描述熱儲(chu) ，設計運行參數

成井：形成循環采熱的路徑

壓裂造儲(chu) ：人造高導流大麵積熱儲(chu)

係統運行：運行與(yu) 監測，穩定采熱發電

靶區優(you) 選

難題：熱源埋藏深，地溫場非均質性強，成因機理主控因素複雜，資源可動用性不清等

目的：基於(yu) 現場試驗和研究，通過地質、地球物理、地球化學、遙感等手段優(you) 選經濟技術指標*的目標區塊。

指標：優(you) 選指標包括溫度、裂隙情況、大地熱流、居裏麵埋深、酸性岩體(ti) 分布和控熱構造特征等。

係統描述和設計

難題：孔縫結構特征複雜，溫度場、應力場、滲流場、化學場四場耦合難度大，開發關(guan) 鍵指標眾(zhong) 多等。

目的：根據已有的測試參數，地質和工程資料，利用數值模擬、物理模擬、岩心分析等手段，掌握熱儲(chu) 地質工程特征，進行熱儲(chu) 精細描述，設計熱儲(chu) 換熱參數、井組、井網、井距、采灌製度等運行參數。

技術：壓前壓後人工裂縫地質建模技術，滲流傳(chuan) 熱模擬技術，熱儲(chu) 四場耦合模型建立與(yu) 數值求解技術，熱儲(chu) 運行效率和使用壽命分析技術。

成井

難題：超高溫、地層高硬、研磨性強、裂隙發育、構造複雜、熱破裂現象頻發、工程地質條件複雜等；

目的：根據工程需求進行直井、定向井、水平井，複雜結構井等深鑽施工，形成可靠的循環采熱的通道

技術：主要的技術包括：高溫硬地層破岩鑽頭和工具，耐高溫井下測量儀(yi) 器，耐高溫井筒流體(ti) 和工作液材料，高溫井下安全控製技術與(yu) 地麵冷卻設備，耐高溫保溫井筒密封材料和工藝。

壓裂造儲(chu)

難題：高溫度、高硬度，高應力，高密度，未知性強，預測難度大，熱儲(chu) 工程地質條件複雜等。

目的：利用水力壓裂，酸化等手段，在致密（裂縫欠發育地層）高溫地層，建立大麵積高導流裂縫發育空間熱儲(chu) 。

技術：地質力學參數求取技術，岩體(ti) 破裂與(yu) 裂隙展布評估與(yu) 控製技術，耐高溫自支撐高導流壓裂液，裂縫監測與(yu) 壓裂效果評價(jia) 技術。

係統運行

難題：熱力短路，熱儲(chu) 四場動態變化監測和係統運行關(guan) 鍵參數準確調整困難，水岩作用強烈，地麵線路易結垢。

目的：維持係統運行壽命超過20年，保證出口流體(ti) 的溫度和流量在運行過程中始終滿足發電要求，保障地下換熱效率和地麵發電係統管路通暢。

技術：係統運行監測技術（示蹤技術），熱儲(chu) 動態模擬和運行參數動態優(you) 化技術，發電工藝優(you) 選技術，管路除垢阻垢技術。

三.幹熱岩開發現狀

國外EGS項目概況

美、法、德、英、日、澳等國家起步較早，已經建立了25個(ge) 試驗性質的EGS工程（歐洲15項，美國6項，澳大利亞(ya) 2項，日本2項），累積發電能力約12MW。

國外EGS工程概況

深度：幹熱岩2000-5000m，上部1000-3000m多為(wei) 高溫水熱型。

溫度：較成功的都在180-200℃以上，已經達到400℃。

熱儲(chu) 改造對象：有天然裂縫，相對容易形成體(ti) 積裂縫的地層。

成井：大量采用定向井，裸眼完井，清水、泡沫等無固相低密度鑽井液。

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

監測：多采用示蹤劑、微地震監測和重力測量。

國內(nei) ——幹熱岩的勘探開發還處於(yu) 勘察階段

幹熱岩資源調查：鬆遼盆地，東(dong) 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行了7口勘探井的施工，其中4口達到幹熱岩標準。

貴德盆地紮倉(cang) 溝進行了4口勘探井的施工，其中2口達到幹熱岩標準。

福建漳州進行了1口幹熱岩科探井的施工

總之，盡管上對幹熱岩研究起步較早，但由於(yu) 資金、技術等限製，目前僅(jin) 有幾個(ge) 小規模、試驗性質的幹熱岩（EGS ）發電示範工程，還沒有一個(ge) *規模化、商業(ye) 化正式運行的幹熱岩（EGS）項目。

中國近年來也在加大幹熱岩開發的研究投入， 2010年國土資源部啟動了公益性科研項目“我國幹熱岩勘查關(guan) 鍵技術研究”，主要開展幹熱岩高溫鑽探技術方麵的研究。2012年，吉林大學、清華大學、中國科學院廣州能源研究所承擔了國家高新技術研究發展計劃（863計劃）項目“幹熱岩熱能開發與(yu) 綜合利用關(guan) 鍵技術研究”，開啟了我國專(zhuan) 門針對幹熱岩工程的研究。但是，總體(ti) 上我國的幹熱岩開發，還處於(yu) 初級階段，相比國外存在很大差距。

我國幹熱岩開發利用展望

2016年8月份印發《“十三五”國家科技創新規劃》中，比較係統地在深海、深藍、深空、深地（含幹熱岩）等能夠拓展國家戰略利益、保證國家戰略優(you) 勢的領域做出了部署。深地研究必將對幹熱岩的勘探開發帶來重要的推動作用。

中國石化正在積極推動我國幹熱岩的勘探開發工作，中石化科技部在2015年6月設立了“幹熱岩地熱資源潛力評價(jia) 與(yu) 鑽探靶區優(you) 選方法前瞻研究”項目，由中石化新星石油公司承擔，2016年12月驗收。在此基礎上，今年5月又設立了“幹熱岩勘探開發關(guan) 鍵工程技術研究”項目，由中石化工程院、勘探院、新星石油公司聯合承擔。

下一步，中石化與(yu) 國內(nei) 幹熱岩研究團隊，共同申請國家支持計劃中的幹熱岩項目，從(cong) 而加速推進我國的幹熱岩開發工作。

我們(men) 預測，到2030年左右，隨著幹熱岩開發取得長足進步，幹熱岩發電將會(hui) 成為(wei) 我國可再生能源發電的重要一員。

青海省自2017年6月17日至23日，連續7天合計168小時內(nei) ，全部以太陽能、風能及水力發電供應全省用電。此舉(ju) 在全國尚屬，具有重要的裏程碑意義(yi) 。

青海省也是我國幹熱岩分布的有利地區之一，展示了良好的幹熱岩發電前景。

我司深井地熱監測產(chan) 品係列介紹：

1.0-1000米單點溫度檢測（普通表和存儲(chu) 表）

2.0-1000米淺層地溫能監測（采集器采用低功耗、攜帶方便；物聯網GPRS無線傳(chuan) 輸至WEB端網絡；單總線結構，可擴展128個(ge) 點；進口18B20高精度傳(chuan) 感器，在10-40度範圍內(nei) ，精度在0.1-0.2度）

3.0-3000米單點溫度檢測（普通顯示，隻能顯示溫度，沒有存儲(chu) 分析軟件功能）

4.0-10000米分布式多點深層地溫監測（采用分布式光纖測溫係統）

5.0-1200米GPRS型液位／溫度一體(ti) 式自動監測係統（同時監測溫度和液位兩(liang) 個(ge) 參數，MAX耐溫125攝氏度）

6.0-7000米全景型耐高溫測溫成像一體(ti) 井下電視（同時監測溫度和視頻圖片等）

分布式光纖溫度監測係統細分兩(liang) 大類：1.井筒測試 2.井壁測試

有此類深井地溫項目，歡迎新老客戶朋友垂詢！

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