干熱巖資源是一種什么樣的能源？它離(li)我們的現(xian)實生活(huo)有多遠(yuan)？

干(gan)熱(re)巖地熱(re)能(neng)是一種清潔可再生(sheng)能(neng)源(yuan)

通俗講(jiang)，干熱(re)巖(yan)資源(yuan)就是存在于巖(yan)石(shi)中的(de)熱(re)量，被(bei)譽為“來自地球母親的(de)溫暖”。

地球(qiu)內部(bu)蘊含著(zhu)巨(ju)大能(neng)(neng)量。地球(qiu)通過火(huo)山、地震、地熱(re)等方(fang)式，源(yuan)(yuan)源(yuan)(yuan)不(bu)(bu)斷(duan)地釋放著(zhu)內部(bu)能(neng)(neng)量。干(gan)熱(re)巖(yan)是地球(qiu)內部(bu)熱(re)能(neng)(neng)的一種賦存介質(zhi)，是一種不(bu)(bu)含水或蒸氣、埋深(shen)為(wei)3至10公里、溫(wen)(wen)度為(wei)150℃至650℃的致密熱(re)巖(yan)體。在地下一定深(shen)度，這樣的高(gao)溫(wen)(wen)巖(yan)體無處不(bu)(bu)在，可以說(shuo)干(gan)熱(re)巖(yan)資(zi)源(yuan)(yuan)的潛(qian)力巨(ju)大。但由于技術和手段等限制(zhi)，能(neng)(neng)被人類所勘(kan)查及開發利(li)用(yong)的干(gan)熱(re)巖(yan)資(zi)源(yuan)(yuan)主要集中在埋深(shen)較(jiao)淺、溫(wen)(wen)度較(jiao)高(gao)、有開發經濟價值的地下熱(re)巖(yan)體。

與(yu)傳(chuan)統化(hua)石(shi)(shi)能(neng)源(yuan)相(xiang)比，干(gan)熱(re)巖(yan)地熱(re)能(neng)是一(yi)種(zhong)清潔可再生能(neng)源(yuan)；與(yu)其他清潔能(neng)源(yuan)相(xiang)比，干(gan)熱(re)巖(yan)能(neng)夠實(shi)現穩(wen)定、可靠(kao)且安全的能(neng)源(yuan)供應。中國地質科學院水文(wen)地質環境地質研究(jiu)所研究(jiu)員、俄羅斯自然科學院院士王貴玲介紹(shao)，保(bao)守估計，地殼中干(gan)熱(re)巖(yan)（3至10 公里(li)深(shen)處）所蘊含的能(neng)量相(xiang)當于全球(qiu)所有石(shi)(shi)油、天然氣和煤炭所蘊藏能(neng)量的30倍(bei)。

干熱巖資源開發利用的原理，是通(tong)(tong)過(guo)深井將(jiang)高壓水注入(ru)(ru)地(di)下(xia)3000至6000米(mi)的(de)(de)干熱(re)巖(yan)層(ceng)，使其滲透進入(ru)(ru)巖(yan)層(ceng)的(de)(de)縫隙(xi)并吸收(shou)地(di)熱(re)能量(liang)。此后(hou)，通(tong)(tong)過(guo)另一口專用(yong)(yong)深井，將(jiang)巖(yan)石裂隙(xi)中(zhong)的(de)(de)高溫(wen)通(tong)(tong)過(guo)水、汽(qi)提取到(dao)地(di)面，再(zai)通(tong)(tong)過(guo)熱(re)交(jiao)換及(ji)地(di)面循(xun)環裝置用(yong)(yong)于發(fa)電、供暖等綜合利用(yong)(yong)。利用(yong)(yong)后(hou)的(de)(de)尾水通(tong)(tong)過(guo)回灌井再(zai)次注入(ru)(ru)到(dao)地(di)下(xia)干熱(re)巖(yan)體中(zhong), 從(cong)而達到(dao)循(xun)環利用(yong)(yong)的(de)(de)目的(de)(de)。

干熱(re)(re)(re)(re)巖(yan)是一種沒有(you)水或蒸(zheng)汽的(de)熱(re)(re)(re)(re)巖(yan)體(ti)，主要是各種變質巖(yan)或結晶巖(yan)類巖(yan)體(ti)；干熱(re)(re)(re)(re)巖(yan)普遍埋藏于距地表(biao)2～6公里的(de)深(shen)處，其溫度范圍很(hen)廣，在(zai)150～650℃之間。在(zai)學術界，干熱(re)(re)(re)(re)巖(yan)有(you)時被稱(cheng)為(wei)(wei)“熱(re)(re)(re)(re)干巖(yan)”，其英文(wen)名稱(cheng)為(wei)(wei)“Hot Dry Rock”。

干熱巖(yan)(yan)(yan)的熱能(neng)賦存(cun)于巖(yan)(yan)(yan)石中，較常見的巖(yan)(yan)(yan)石有黑云母片麻巖(yan)(yan)(yan)、花崗(gang)巖(yan)(yan)(yan)、花崗(gang)閃(shan)長巖(yan)(yan)(yan)以及花崗(gang)巖(yan)(yan)(yan)小丘等（Tenzer，2001）。一般干熱巖(yan)(yan)(yan)上覆蓋有沉積(ji)巖(yan)(yan)(yan)或土等隔熱層。

干(gan)熱巖也是一種(zhong)地熱資源(yuan)。但是，干(gan)熱巖是屬于溫(wen)度大于150℃的高溫(wen)地熱資源(yuan)，而且其性質(zhi)和賦存狀態有別于蒸(zheng)汽(qi)型(xing)、熱水型(xing)、地壓型(xing)和巖漿(jiang)型(xing)的地熱資源(yuan)。

從現階段來(lai)說，干熱(re)巖(yan)地熱(re)資源是專指埋深較淺、溫度較高、有(you)開發經濟(ji)價(jia)值的熱(re)巖(yan)體。

一．干熱巖概念及資源分(fen)布(bu)

干熱(re)巖(yan)概念(nian)

干熱(re)(re)(re)巖是(shi)一種沒有水或(huo)蒸(zheng)汽（或(huo)是(shi)含少量水而(er)不能(neng)(neng)流動），普(pu)遍埋藏于距地(di)表3~10km的(de)地(di)層(ceng)深處(chu)，溫度介于180~650℃的(de)高溫巖體，蘊藏在其(qi)中的(de)熱(re)(re)(re)能(neng)(neng)，就是(shi)干熱(re)(re)(re)巖地(di)熱(re)(re)(re)能(neng)(neng)。

干(gan)熱巖(yan)資源(yuan)成因(yin)和分類

地殼運(yun)動——劇(ju)烈構造運(yun)動減壓熔融(rong)生熱——強(qiang)烈構造活(huo)動帶(dai)型

地(di)(di)(di)幔熱(re)(re)流——地(di)(di)(di)核地(di)(di)(di)幔傳導對流生熱(re)(re)——沉(chen)積盆地(di)(di)(di)型(xing)（地(di)(di)(di)殼減薄區(qu)）

巖(yan)(yan)漿(jiang)活動——巖(yan)(yan)漿(jiang)沿裂隙向淺部(bu)運移(yi)生熱——近代火山型(xing)

地殼熱(re)流(liu)——同(tong)位素衰變生(sheng)熱(re)——高放射性產熱(re)型

干(gan)熱巖(yan)資(zi)源分布情況-世界范圍

強烈構造活動帶(dai)型:環太(tai)平(ping)洋地震帶(dai)（美國西(xi)海岸），喜(xi)瑪拉雅-印度(du)洋板(ban)塊（中國）

板塊內部地殼減薄區：歐洲上(shang)萊茵地塹，法國、德(de)國

近代火山型：日(ri)本(ben)、冰島

板內高(gao)放射性花(hua)崗巖發育區：澳大(da)利亞

干熱巖資源分布情況(kuang)-國內

強烈構造活動(dong)帶型：青藏(zang)高(gao)原。歐亞(ya)和印度洋板塊擠壓，有侵入(ru)體(ti)和熔融體(ti)等高(gao)溫巖漿(jiang)熱(re)源。

沉積(ji)(ji)盆(pen)(pen)地型：松遼(liao)盆(pen)(pen)地、汾渭地塹等中新生代斷陷盆(pen)(pen)地的下(xia)部，沉積(ji)(ji)覆(fu)蓋層具有較高的地溫梯度，與水熱型地熱系統共生。

近代(dai)火山(shan)型：分布騰(teng)沖(chong)、長白山(shan)、五大連池等地(di)區，底部巖漿活動(dong)密(mi)切相關。

高放射性產熱型：東(dong)南沿海，發育(yu)許多大型的中生代酸性花崗(gang)巖類(lei)巖體(ti)。

干熱巖資源(yuan)量

我國(guo)：中國(guo)地調局數據顯示中國(guo)大(da)陸3~10km干熱(re)巖(yan)資源總量數據顯示其總量為，為2.5×1025J（合856萬(wan)億噸標煤(mei)）。總量是我國(guo)油氣、煤(mei)炭總資源量的30倍。

美國：美國本(ben)土3~10km干熱巖資源總量為1.67×1025J（不含黃(huang)石公園），合572萬(wan)億噸(dun)標煤(mei)。

全(quan)球地熱資源量約4900萬億噸標煤，中國(guo)約占全(quan)球資源量的(de)六分之(zhi)一(yi)。

干熱巖地(di)熱能優勢

資(zi)源(yuan)(yuan)豐(feng)富：3-10km內資(zi)源(yuan)(yuan)總量大

分布(bu)廣泛(fan)：板(ban)緣和板(ban)內地(di)熱域都有(you)分布(bu)

青藏高原及周邊、東部(bu)第二(er)沉降帶等地區資源尤為(wei)豐(feng)富

綠色無污染，可再生，用(yong)途(tu)廣(guang)泛

利用干熱巖地熱能發電和梯級利用，不產生環境污染，地熱能源可再生

可靠(kao)性強： 利(li)用系數(shu)高，能量輸出(chu)穩定

可(ke)作為(wei)基本載荷(he)亦可(ke)作為(wei)調峰(feng)載荷(he)，以適(shi)應季節和氣候變化需求

二．干(gan)熱巖開發利用技術及挑戰

干熱(re)(re)巖(yan)開(kai)發技術(shu)屬于世界性難題，國(guo)際上(shang)通用的(de)(de)(de)干熱(re)(re)巖(yan)開(kai)發技術(shu)是(shi)增強型地熱(re)(re)系(xi)統（EGS技術(shu)），該技術(shu)是(shi)為了開(kai)發具有經(jing)濟(ji)價值的(de)(de)(de)地熱(re)(re)資(zi)源(yuan)而創建的(de)(de)(de)人工(gong)地熱(re)(re)系(xi)統，作為干熱(re)(re)巖(yan)地熱(re)(re)資(zi)源(yuan)開(kai)發的(de)(de)(de)首選技術(shu)。

增強(qiang)型地熱(re)系統（EGS）-干熱(re)巖(yan)開發工程

干(gan)熱巖(yan)無水(shui)或少(shao)水(shui)，裂(lie)縫欠發育，需要人工創(chuang)建熱儲(chu)進(jin)行開發，增強型地熱系統（EGS）是(shi)開發干(gan)熱巖(yan)資源的具體(ti)工程系統。

關鍵技術(shu)：

選(xuan)區(qu)(qu)選(xuan)址：優選(xuan)項目建設靶區(qu)(qu)

系統設計：精準描(miao)述熱儲，設計運行參數

高效成(cheng)井：形成(cheng)循環采熱的(de)路徑(jing)

壓裂造(zao)儲(chu)：人造(zao)高導流(liu)大面積熱(re)儲(chu)

系統運行：運行與監測，穩定采熱發電

靶區優選

難題：熱(re)源(yuan)埋藏深，地(di)溫場(chang)非均(jun)質(zhi)性強，成因(yin)機理主控因(yin)素(su)復雜，資源(yuan)可動用(yong)性不(bu)清等

目(mu)的：基于現場試驗(yan)和研究，通過地(di)質、地(di)球(qiu)物理、地(di)球(qiu)化學、遙感等手段優(you)選經(jing)濟技術指標優(you)越的目(mu)標區塊。

指標：優選指標包括溫度、裂隙(xi)情況、大地熱流、居里面(mian)埋深、酸性巖(yan)體分布和(he)控(kong)熱構(gou)造特征(zheng)等。

系統(tong)描(miao)述和設計

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

目的：根據已有的測試參(can)(can)數，地質和工(gong)(gong)程(cheng)資料，利(li)用(yong)數值(zhi)模(mo)擬、物(wu)理(li)模(mo)擬、巖心分析等(deng)手段(duan)，掌握熱(re)(re)儲地質工(gong)(gong)程(cheng)特征，進行(xing)熱(re)(re)儲精細描述，設(she)計(ji)熱(re)(re)儲換(huan)熱(re)(re)參(can)(can)數、井(jing)組、井(jing)網、井(jing)距、采灌制度等(deng)運(yun)行(xing)參(can)(can)數。

技術(shu)(shu)(shu)：壓前壓后人工裂縫地質建(jian)模技術(shu)(shu)(shu)，滲流傳熱模擬(ni)技術(shu)(shu)(shu)，熱儲四場耦合模型(xing)建(jian)立(li)與數(shu)值(zhi)求(qiu)解(jie)技術(shu)(shu)(shu)，熱儲運行效率和使用壽(shou)命(ming)分析技術(shu)(shu)(shu)。

高效成井

難題：超高(gao)溫、地層高(gao)硬、研磨性強、裂隙發育(yu)、構造復(fu)雜(za)、熱破裂現象頻發、工程地質條件復(fu)雜(za)等；

目的：根據工程(cheng)需求進行直井(jing)、定向井(jing)、水(shui)平井(jing)，復雜結構井(jing)等深鉆施工，形成可靠(kao)的循環采熱的通道

技(ji)(ji)術：主要的(de)技(ji)(ji)術包括：高(gao)溫(wen)硬地(di)層破巖鉆頭和工具，耐(nai)高(gao)溫(wen)井(jing)下(xia)測量儀(yi)器，耐(nai)高(gao)溫(wen)井(jing)筒流體和工作液材(cai)料(liao)，高(gao)溫(wen)井(jing)下(xia)安全控制技(ji)(ji)術與地(di)面冷卻設備，耐(nai)高(gao)溫(wen)保溫(wen)井(jing)筒密封材(cai)料(liao)和工藝。

壓裂造儲

難題：高溫度、高硬(ying)度，高應力，高密度，未知性(xing)強(qiang)，預測難度大，熱儲工(gong)程(cheng)地(di)質條(tiao)件(jian)復(fu)雜等。

目的(de)：利用水力壓裂，酸(suan)化(hua)等手段，在致密（裂縫(feng)欠發育地層(ceng)）高(gao)溫地層(ceng)，建立大面(mian)積高(gao)導(dao)流裂縫(feng)發育空間(jian)熱儲。

技(ji)術(shu)(shu)：地質力學參數求取技(ji)術(shu)(shu)，巖體破裂與裂隙(xi)展布評(ping)估與控制技(ji)術(shu)(shu)，耐高(gao)溫自支撐高(gao)導流壓(ya)裂液，裂縫監(jian)測與壓(ya)裂效(xiao)果評(ping)價技(ji)術(shu)(shu)。

系統運行

難題(ti)：熱力短路，熱儲四場(chang)動態變化監測(ce)和系統運行關鍵(jian)參(can)數準確調整困(kun)難，水巖作用強(qiang)烈(lie)，地面線路易結垢(gou)。

目的：維持系統運行壽命超過20年，保證出口流體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面發電系統管路通暢。

技(ji)(ji)術：系統運行(xing)監測(ce)技(ji)(ji)術（示蹤技(ji)(ji)術），熱(re)儲動態模(mo)擬和運行(xing)參數動態優化技(ji)(ji)術，發(fa)電工(gong)藝(yi)優選技(ji)(ji)術，管路除垢阻垢技(ji)(ji)術。

三(san).干熱巖開發現狀

國外EGS項目概況

 美、法、德、英、日(ri)、澳等國家(jia)起步較(jiao)早，已(yi)經建立了25個試驗性質的EGS工程（歐(ou)洲15項，美國6項，澳大利亞(ya)2項，日(ri)本(ben)2項），累(lei)積發電能力約12MW。

國(guo)外(wai)EGS工程概況

深(shen)度：干熱(re)巖2000-5000m，上部(bu)1000-3000m多為(wei)高溫水熱(re)型。

溫度(du)：較成功(gong)的(de)都在180-200℃以上，最(zui)高已經達到400℃。

熱(re)儲改(gai)造對象：有天(tian)然裂(lie)縫(feng)，相對容易(yi)形成體積裂(lie)縫(feng)的地(di)層。

成井(jing)：大量采(cai)用定向井(jing)，裸眼完井(jing)，清水、泡沫等無固相低密(mi)度鉆(zhan)井(jing)液(ye)。

造儲：水(shui)或(huo)鹽水(shui)，不用(yong)支撐劑。注(zhu)入(ru)量(liang)(liang)(liang)(liang)視(shi)規模而定(ding)；排(pai)(pai)量(liang)(liang)(liang)(liang)分為(wei)低(di)排(pai)(pai)量(liang)(liang)(liang)(liang)長期注(zhu)入(ru)（3~6m3 /min），或(huo)者低(di)排(pai)(pai)量(liang)(liang)(liang)(liang)和大(da)排(pai)(pai)量(liang)(liang)(liang)(liang)交替注(zhu)入(ru)。

監測：多采用示(shi)蹤劑、微地震監測和重(zhong)力測量。

國(guo)內(nei)——干熱巖的(de)勘(kan)探開發還處于勘(kan)察階段(duan)

干(gan)熱(re)巖資源調查：松遼(liao)盆地(di)，東南沿海，青海共和及(ji)貴德，四川康定等

青海共(gong)和盆地(di)恰(qia)卜恰(qia)進(jin)行了7口(kou)勘探井(jing)的施工，其中4口(kou)達(da)到干熱巖標(biao)準。

貴德盆地扎倉溝進行了4口勘探井的施工(gong)，其中2口達到干熱巖標準。

福建(jian)漳州(zhou)進行了1口干熱巖科探井(jing)的施(shi)工

總之，盡管(guan)國際上(shang)對干(gan)熱(re)巖研(yan)究起步較(jiao)早，但由(you)于資(zi)金、技(ji)術(shu)等限制，目前僅有(you)幾個小規模、試(shi)驗(yan)性質(zhi)的干(gan)熱(re)巖（EGS ）發電示范工程，還沒有(you)一個完全規模化、商業化正式運行的干(gan)熱(re)巖（EGS）項目。

在目前的經(jing)濟技術(shu)條件下，實(shi)現高效率開發(fa)利用干(gan)熱(re)巖資源需借鑒國外先進經(jing)驗(yan)，科研人員還需深入研究。

據統計，全世界已安裝的常規地(di)熱發電裝機容量已達(da)1.3萬兆(zhao)瓦以(yi)上，而中(zhong)國(guo)只有27兆(zhao)瓦左(zuo)右。中(zhong)國(guo)上世紀90年代開始(shi)對干熱巖資(zi)源進行調(diao)查研(yan)究，目前(qian)干熱巖研(yan)究處在由(you)調(diao)查評價(jia)、勘查和實踐(jian)探索階段進入試驗開發階段，但大規模商業化利用(yong)還需要解決一系列技術難題。