2017年8月,我國的地質科學家們(men) 在青海共和盆地3705米深處鑽獲236℃的高溫幹熱岩體(ti) ,這是我國首次鑽獲埋藏最淺、溫度最高的幹熱岩體(ti) ,實現了我國幹熱岩勘查技術的重大突破。那麽(me) ,作為(wei) 新興(xing) 的地熱能源,幹熱岩究竟是什麽(me) ?有什麽(me) 資源優(you) 勢?如何進行開發利用?接下來就讓我們(men) 為(wei) 您進行詳細解讀。
地球深部蘊藏著巨大能量,地心溫度可高達數千攝氏度。地球通過火山、地震、地熱等方式源源不斷地釋放內(nei) 部能量。幹熱岩是深埋地下的、沒有或極少量含有水或蒸汽的熱的岩體(ti) ,屬於(yu) 地熱資源的一種。理論上講,從(cong) 地表向深部溫度會(hui) 逐漸增加,任何地區達到一定深度其溫度都會(hui) 高到足以開發出幹熱岩,所以我們(men) 說幹熱岩是無處不在的自然資源,是非常有潛力的可再生能源。
幹熱岩岩體(ti) 的成分絕大部分為(wei) 侵入岩,也可以是變質岩或厚度巨大的塊狀沉積岩,通過提取內(nei) 部熱量可以進行發電,因此其主要的工業(ye) 指標是岩體(ti) 內(nei) 部的溫度。
幹熱岩具有資源量巨大、分布範圍廣、清潔無汙染、安全、熱能連續性好、利用效率高和成本低等優(you) 勢,被認為(wei) 是極具戰略潛力的替代能源。
幹熱岩是地球內(nei) 部普遍存在的可再生能源,可在全球二氧化碳減排中發揮重要作用。作為(wei) 未來能源的組成部分,幹熱岩資源具有如下優(you) 勢:
1、資源潛力巨大,廣泛分布;
2、資源的開發利用對環境影響小,可基本做到零排放;
3、資源開發係統相對安全,不會(hui) 造成大範圍汙染破壞;
4、占地少;
5、穩定性好。幹熱岩資源深埋於(yu) 地下,不受日照、風速、降水量等外部因素影響;
6、利用效率高。聯合國世界能源評估報告指出,地熱發電的利用係數高達72%~80%;
7、利用成本低。雖然早期投資高,但無燃料費用,運行費用極低。
幹熱岩是無處不在的資源,但受限於(yu) 當前的技術手段和成本,在那些淺部溫度高的地區開發幹熱岩將會(hui) 有更好的經濟價(jia) 值。因此,當前的幹熱岩開發更多地著眼於(yu) 這些地區,它們(men) 位於(yu) 全球板塊或構造地體(ti) 的邊緣,構造活動劇烈,是地球釋放內(nei) 部能量的主要區域,地熱資源十分豐(feng) 富。
我國東(dong) 北地區、華北平原、東(dong) 南沿海地區、西北地區也具有豐(feng) 富的地熱資源,具有很大的開發潛力。
我國幹熱岩遠景區分布圖
目前地熱能的開發主要針對淺層地溫能及水熱型地熱能,幹熱岩資源尚處於(yu) 未開發利用狀態。主要原因為(wei) 幹熱岩調查、勘查與(yu) 開發利用是一項涵蓋地質、水文地質、地熱地質、地球物理、鑽探、壓裂、對井技術、發電等多學科、綜合性強的綜合性科學研究工作,包含了諸多的技術難題。
幹熱岩的利用主要通過增強型地熱係統(EGS)來實現,基本原理是:通過深井將高壓水注入地下2~6千米的人工儲(chu) 層內(nei) ,使其通過滲透循環而吸收熱能;再通過開采井將高溫水、汽通過生產(chan) 井抽出地表用於(yu) 發電;冷卻後的水再次通過高壓泵注入地下熱交換係統循環使用,整個(ge) 過程都是在一個(ge) 封閉的係統內(nei) 進行的。因此,EGS是在幹熱岩技術基礎上提出來的,即將水通過井注入到人工產(chan) 生的、張開的連通裂隙帶中,水與(yu) 高溫岩體(ti) 接觸被加熱,然後通過生產(chan) 井返回地麵,形成一個(ge) 閉式回路,以提取熱能。
增強型地熱係統的開發和利用主要是建造兩(liang) 個(ge) 子係統:地下人工儲(chu) 層和地麵發電係統,二者都需要多項技術的運用和集成。其中,創建地下人工儲(chu) 層是目前研究的焦點。
我國幹熱岩資源潛力巨大,開發前景廣闊,是極具潛力的戰略能源,但是我國幹熱岩勘查與(yu) 開發起步晚,在幹熱岩形成機製、分布情況、熱儲(chu) 特征、評價(jia) 方法、勘查開發技術等領域仍存在較多尚未解決(jue) 的問題。
為(wei) 推動我國幹熱岩勘查開發,2013年以來,中國地質調查局先後在東(dong) 南沿海地區、鬆遼平原地區、華北地區和青藏高原等重點地區實施了幹熱岩勘查。2014年,中國地質調查局與(yu) 青海省國土資源廳共同組織實施的青海共和盆地幹熱岩勘查鑽獲幹熱岩,填補了我國一直沒有勘查發現幹熱岩資源的空白。2017年5月在共和縣恰卜恰鎮完井的GR1幹熱岩勘探孔再獲溫度新高,3705米的孔底測得溫度高達236℃,取得了一批重要成果,為(wei) 我國進一步開展幹熱岩勘查開發研究打下了重要基礎。