中國干熱巖資源的開(kāi)發(fā)和利用

中國干熱巖資源的開(kāi)發(fā)和利用

根據國內外目前對干熱巖的定義及研究現狀，干熱巖資源基本是在水熱型地熱資源勘探的基礎上逐步發(fā)展起來(lái)的，影響干熱巖資源賦存的指標包括溫度、酸性巖體分布、大地熱流值、居里面埋深和活動(dòng)構造分布等。

中國地區干熱巖資源的賦存類(lèi)型將中國地熱資源劃分為隆起斷裂型、沉降盆地型以及巖漿活動(dòng)型3種基本類(lèi)型，且分別具有不同的現代地貌類(lèi)型:

1）隆起斷裂型：分為山間盆地型和山前過(guò)渡型。主要分布在地殼隆起區古老褶皺山系、山間盆地及隆起區向平原地區的過(guò)渡地帶，活動(dòng)性斷裂發(fā)育，地形地貌類(lèi)型以河谷平原、丘陵為主，地溫梯度約2～3℃/hm，以河北平山、福建福州等地為代表。

2）沉降盆地型：分為沉積斷陷盆地型和沉積坳陷盆地型。地溫梯度3～4℃/hm，最高達6～8℃/hm，以北京、天津及西安、昆明等熱水盆地為代表。

3）巖漿活動(dòng)型：分為近代火山型與近期巖漿型2類(lèi)，主要受新構造運動(dòng)控制。熱儲溫度多在150℃以上，最高可達330℃，地溫梯度10～30℃/hm以上，以云南騰沖、中國臺灣大屯、吉林長(cháng)白山等地為代表，為第四紀火山型地貌；近期巖漿型主要處在新生代構造活動(dòng)區，以西藏羊八井為代表。

我國大陸地區干熱巖資源的賦存類(lèi)型主要是以第三類(lèi)巖漿活動(dòng)為特征的近代火山型，巖性多為花崗巖，巖體致密，其資源的類(lèi)型與分布和肯尼亞地熱資源的高溫、巖性等有非常相似的特點(diǎn)，且面臨相同的挑戰:

1）干熱巖鉆井環(huán)境溫度高，使得井下工具與鉆井液的工作性能受到很大限制，不論是鉆頭、鉆井液，還是各種井下工具都難以適應這樣的高溫，同時(shí)由于鉆井環(huán)境的溫度較高，鉆井液及處理劑容易降解失效，難以發(fā)揮正常功能，對干熱巖鉆井帶來(lái)嚴峻的挑戰。

2）干熱巖鉆井深度大，一般為3～6 km，巖石硬度大。由于干熱巖主要巖性為各種變質(zhì)巖和結晶巖，硬度較大，可鉆性極差，井身結構復雜，給鉆完井施工等帶來(lái)很大的挑戰。

3）井壁圍巖穩定性差，在鉆井過(guò)程中，圍巖會(huì )發(fā)生熱破裂現象，形成大量裂紋，造成掉塊、卡鉆等事故，而且因為儲層中裂縫和斷層的影響，鉆井過(guò)程中容易發(fā)生井壁坍塌。

目前中國干熱巖勘探技術(shù)仍處于探索實(shí)踐階段，應該結合國內外實(shí)際情況，優(yōu)選地質(zhì)靶區，加快干熱巖鉆探開(kāi)發(fā)示范工程建設，制定全國干熱巖資源勘查和開(kāi)發(fā)的標準和規范，盡快形成適合中國干熱巖開(kāi)發(fā)需求的配套技術(shù)方案。

干熱巖地熱地質(zhì)勘查、深部鉆探、儲層建造、場(chǎng)地的模型建立與多場(chǎng)耦合數值模擬等，是整個(gè)EGS開(kāi)發(fā)中的難點(diǎn)和關(guān)鍵問(wèn)題，也是高效開(kāi)發(fā)干熱巖資源的關(guān)鍵所在。這些關(guān)鍵問(wèn)題的突破，對降低開(kāi)發(fā)成本、減少環(huán)境影響和增加開(kāi)發(fā)安全性、進(jìn)而推動(dòng)EGS的發(fā)展和商業(yè)化開(kāi)發(fā)具有重要意義。

1）實(shí)現經(jīng)濟開(kāi)發(fā)，效益開(kāi)發(fā)，規模開(kāi)發(fā)

在干熱巖開(kāi)發(fā)過(guò)程中可以借鑒石油、化工行業(yè)的相關(guān)技術(shù)，通過(guò)技術(shù)的革新、工藝升級，縮短鉆井周期、實(shí)現干熱巖產(chǎn)業(yè)商業(yè)化運作、大幅降低干熱巖勘探開(kāi)發(fā)利用成本，形成干熱巖開(kāi)發(fā)的產(chǎn)業(yè)化和規?；?。

2）建立試驗場(chǎng)，加強基礎科學(xué)研究工作

干熱巖的開(kāi)發(fā)和利用的核心技術(shù)主要是：資源選取和評價(jià)、特殊工藝和工具的設計和研制。通過(guò)建立國家級EGS現場(chǎng)試驗基地，形成干熱巖開(kāi)發(fā)的核心技術(shù)系列。例如：我國目前已經(jīng)在共和盆地建立干熱巖示范工程，有必要借鑒包括肯尼亞東非裂谷高溫地熱勘探、鉆探和開(kāi)采的經(jīng)驗教訓，通過(guò)試驗基地逐步完善和形成干熱巖資源評價(jià)、干熱巖熱能開(kāi)發(fā)、干熱巖綜合利用三大關(guān)鍵技術(shù)。

3）爭取國家支持并制定長(cháng)遠的發(fā)展規劃，加大資金投入和人才培養

干熱巖資源的開(kāi)發(fā)是一個(gè)多學(xué)科的技術(shù)融合，需要國家制定長(cháng)遠發(fā)展規劃，解決在開(kāi)展干熱巖工程初期由于效益低等問(wèn)題，只能通過(guò)政府引導和持續穩定的經(jīng)費投入，才能有效促進(jìn)相關(guān)技術(shù)研發(fā)和技術(shù)體系的建立，建議持續增加科研投入，盡快突破關(guān)鍵技術(shù)。