浅谈干热岩开发及我国干热岩开发的前景

2016-10-22王春宇张祺

数码世界 2016年10期

关键词：水井资源

王春宇张祺

1. 东北石油大学 2. 渤海大学

浅谈干热岩开发及我国干热岩开发的前景

王春宇1张祺2

1. 东北石油大学 2. 渤海大学

地热资源是一种可利用的能源，并且具有对环境污染很小的特点，地热资源开发在全世界收到越来越多的关注和重视。干热岩作为地热资源的一种，具有很高的经济价值，尤其在地热发电这方面，各国都在不遗余力的研究开发以干热岩为主的应用，本文简要的介绍干热岩的开发方法和技术并对我国干热岩的开发做简要的介绍和前景展望。

地热资源研究开发干热岩

随着传统化石能源的开发难度加大以及化石能源对环境的不利影响，世界各国都在寻找可以替代传统化石能源的新能源。地热资源的不断研究开发让人们眼前一亮，这种环境污染小并且储量惊人的资源越来越受到世界各国的青睐。

1　地热能的分类与干热岩的定义

地热资源按深度可以分为浅层地热资源、中深层地热资源和干热岩。其深度、温度类型和用途分类如下表1所示：

表1　地热资源分类

干热岩（Hot Dry Rock——HDR）是在地球深部的能量存储在花岗岩等渗透性和孔隙性低的岩石中，通过一些物理化学的方法使岩石产生微裂缝进而使岩石中的能量得以释放进而形成增强型地热系统（Enhanced Geothermal System）。这些能量可以被我们用来发电等其他用途。由于地球内部是一个巨大的能量场，干热岩的热能来源于地球内部的热能。按照这种说法我们在任何一个地区向地球纵深不断的钻采就一定可以获得干热岩资源，但是由于现在我们的钻采开发技术还不足以钻入地球深部以及从经济方面的考虑，所以我们目前所研究开发的干热岩资源都局限在地壳浅部（10km以内）。10km之后的还需要我们科研工作者进一步的研究开发钻探技术。

由于花岗岩、花岗闪长岩密度大、热导率高，而且花岗岩本身含有高浓度的放射性元素，在放射性元素衰变的过程中会向外释放能量，进一步增加热量的供应。所以干热岩一般是花岗岩、花岗闪长岩等一些低孔隙度和渗透率的岩石。

2　干热岩勘探开发方法与关键技术

目前开发干热岩的技术是向地球纵深打井，到达一定深度后用人工方法封闭井孔，然后利用物理方法向打好的井中注入一些温度低于地下温度的高压水。由于岩石中本身就有一些天然存在的节理或者裂纹，这些高压低温水水可以进一步扩大节理和裂缝，使他们最终形成一定范围的干热岩有利热储构造区域，可以从这个区域开采干热岩资源。与此同时我们还有在注水井附近钻几口井，这几口井的作用是回收可以被我们直接利用的高温水、汽，我们称这几口井为生产井。通过生产井回收的高温蒸汽和水可以被用来进行和地热发电和其他的利用，尽量减少浪费资源。

2.1干热岩开发井有三种配置模式

（1）1口注水井和1口生产井结合开采；

（2）1口注水井和2口生产井结合开采；

（3）1口注水井和4口生产井结合开采。

其中注水井和生产井数量可根据不同的情况做适当的调整。1口注水井和1口生产井是经过许多试验站经验总结出来的比较适合的一种配置方案。

2.2干热岩开发的关键技术主要是

（1）大规模设备集成配套及钻探安全保证；

（2）钻具系统（液动冲击器、钻头）的工作寿命；

（3）高温下测斜仪器的稳定性、灵敏性；

（4）高温下钻井液的稳定性。

这四项技术是干热岩开采的关键，当然，还需要科研工作者进一步的研究开发，从而更好的开发我国的乃至世界的干热岩资源。

3　我国干热岩的有利分布区

我国处于全球欧亚板块的东南边缘，在我国东部和南部分别与太平洋板块和印度洋板块接壤，由于这些特殊的地质构造原因使我国成为地热资源较丰富的国家之一。我国的干热岩资源分布比较广泛，内陆地区有东北，华北的沉积盆地，以及吉林长白山、云南腾冲、黑龙江五大连池等近代火山区域以及青海、西藏两省中的板块汇聚地区。沿海地区有福建、广东等高热流花岗岩富存区。我国的干热岩分布不均，其中大陆地区约1/5的干热岩资源量分布在青藏高原南部，由此可见我国的干热岩资源十分丰富，青藏高原分布着我国许多地热发电站例如羊八井、那曲、郎久电厂。在2014年我国的科研人员在青海钻获181℃高温，这是我国首次钻获大范围的干热岩资源。通过这次成功的钻探，首次填补了我国没有勘查干热岩资源的空白。2015年中国地质调查局又在福建省漳州进行了干热岩的科学钻探深井，以及在黑龙江五大连池实施干热岩勘探孔作业，进一步勘探开发我国的干热岩资源。