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新兴的地热能源干热岩究竟是什么

作为新兴的地热能源,干热岩究竟是什么?有什么资源优势?如何进行开发利用?接下来就让我们为您进行详细解读。

 2017年8月,我国的地质科学家们在青海共和盆地3705米深处钻获236℃的高温干热岩体,这是我国首次钻获埋藏最浅、温度最高的干热岩体,实现了我国干热岩勘查技术的重大突破。那么,作为新兴的地热能源,干热岩究竟是什么?有什么资源优势?如何进行开发利用?接下来就让我们为您进行详细解读。


 1、什么是干热岩


 地球深部蕴藏着巨大能量,地心温度可高达数千摄氏度。地球通过火山、地震、地热等方式源源不断地释放内部能量。干热岩是深埋地下的、没有或极少量含有水或蒸汽的热的岩体,属于地热资源的一种。理论上讲,从地表向深部温度会逐渐增加,任何地区达到一定深度其温度都会高到足以开发出干热岩,所以我们说干热岩是无处不在的自然资源,是非常有潜力的可再生能源。


 干热岩岩体的成分绝大部分为侵入岩,也可以是变质岩或厚度巨大的块状沉积岩,通过提取内部热量可以进行发电,因此其主要的工业指标是岩体内部的温度。


 干热岩具有资源量巨大、分布范围广、清洁无污染、安全、热能连续性好、利用效率高和成本低等优势,被认为是极具战略潜力的替代能源。


 2、干热岩的资源优势


 干热岩是地球内部普遍存在的可再生能源,可在全球二氧化碳减排中发挥重要作用。作为未来能源的组成部分,干热岩资源具有如下优势:

 1、资源潜力巨大,广泛分布;

 2、资源的开发利用对环境影响小,可基本做到零排放;

 3、资源开发系统相对安全,不会造成大范围污染破坏;

 4、占地少;

 5、稳定性好。干热岩资源深埋于地下,不受日照、风速、降水量等外部因素影响;

 6、利用效率高。联合国世界能源评估报告指出,地热发电的利用系数高达72%~80%;

 7、利用成本低。虽然早期投资高,但无燃料费用,运行费用极低。



3、干热岩的分布


 干热岩是无处不在的资源,但受限于当前的技术手段和成本,在那些浅部温度高的地区开发干热岩将会有更好的经济价值。因此,当前的干热岩开发更多地着眼于这些地区,它们位于全球板块或构造地体的边缘,构造活动剧烈,是地球释放内部能量的主要区域,地热资源十分丰富。


 我国东北地区、华北平原、东南沿海地区、西北地区也具有丰富的地热资源,具有很大的开发潜力。


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  我国干热岩远景区分布图



 4、干热岩的开发利用


 目前地热能的开发主要针对浅层地温能及水热型地热能,干热岩资源尚处于未开发利用状态。主要原因为干热岩调查、勘查与开发利用是一项涵盖地质、水文地质、地热地质、地球物理、钻探、压裂、对井技术、发电等多学科、综合性强的综合性科学研究工作,包含了诸多的技术难题。


 干热岩的利用主要通过增强型地热系统(EGS)来实现,基本原理是:通过深井将高压水注入地下2~6千米的人工储层内,使其通过渗透循环而吸收热能;再通过开采井将高温水、汽通过生产井抽出地表用于发电;冷却后的水再次通过高压泵注入地下热交换系统循环使用,整个过程都是在一个封闭的系统内进行的。因此,EGS是在干热岩技术基础上提出来的,即将水通过井注入到人工产生的、张开的连通裂隙带中,水与高温岩体接触被加热,然后通过生产井返回地面,形成一个闭式回路,以提取热能。


 增强型地热系统的开发和利用主要是建造两个子系统:地下人工储层和地面发电系统,二者都需要多项技术的运用和集成。其中,创建地下人工储层是目前研究的焦点。



 5我国干热岩勘查开发现状


 我国干热岩资源潜力巨大,开发前景广阔,是极具潜力的战略能源,但是我国干热岩勘查与开发起步晚,在干热岩形成机制、分布情况、热储特征、评价方法、勘查开发技术等领域仍存在较多尚未解决的问题。


 为推动我国干热岩勘查开发,2013年以来,中国地质调查局先后在东南沿海地区、松辽平原地区、华北地区和青藏高原等重点地区实施了干热岩勘查。2014年,中国地质调查局与青海省国土资源厅共同组织实施的青海共和盆地干热岩勘查钻获干热岩,填补了我国一直没有勘查发现干热岩资源的空白。2017年5月在共和县恰卜恰镇完井的GR1干热岩勘探孔再获温度新高,3705米的孔底测得温度高达236℃,取得了一批重要成果,为我国进一步开展干热岩勘查开发研究打下了重要基础。


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