核心提示：6月4日，中國石化集團(tuán)公司承擔(dān)的青海共和GR1井作業(yè)開工，標(biāo)志著由中國地質(zhì)調(diào)查局、青海省政府、中國石化共同合作的青海共和干熱巖科技攻堅(jiān)項(xiàng)目正式啟動。

      中國地源熱泵產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟名譽(yù)理事長、中國工程院院士曹耀峰5月29日在天津出席“2019年第二屆全國油田地?zé)豳Y源開發(fā)與利用研討會”上作了題為《關(guān)于推進(jìn)我國干熱巖地?zé)衢_發(fā)的思考》的報(bào)告，他指出當(dāng)前青海省正積極打造能源示范省，在共和盆地開展干熱巖開發(fā)，提供綠色清潔的基礎(chǔ)電源，恰逢其時(shí)。在此次會議上他表示青海共和盆地干熱巖科技攻堅(jiān)戰(zhàn)啟動在即。

   干熱巖有望成戰(zhàn)略性接替能源 

      根據(jù)中國石化新聞網(wǎng)報(bào)道顯示：6月4日，中國石化集團(tuán)公司承擔(dān)的青海共和GR1井作業(yè)開工，標(biāo)志著由中國地質(zhì)調(diào)查局、青海省政府、中國石化共同合作的青海共和干熱巖科技攻堅(jiān)項(xiàng)目正式啟動。曹耀峰院士認(rèn)為，青海共和盆地干熱巖科技攻堅(jiān)戰(zhàn)的啟動標(biāo)志著我國干熱巖資源科技攻關(guān)從室內(nèi)試驗(yàn)正式進(jìn)入了場地開發(fā)階段。

      2017年，政府相關(guān)部門出臺的《地?zé)崮荛_發(fā)利用“十三五”規(guī)劃》明確提出，“十三五”時(shí)期，開展干熱巖開發(fā)試驗(yàn)工作，建設(shè)干熱巖示范項(xiàng)目，通過示范項(xiàng)目的建設(shè)，突破干熱巖資源潛力評價(jià)與鉆探靶區(qū)優(yōu)選、干熱巖開發(fā)鉆井工程關(guān)鍵技術(shù)及干熱巖儲層取熱等關(guān)鍵技術(shù)。

      何為干熱巖？根據(jù)國家能源局發(fā)布于2019年3月1日起實(shí)施的中華人民共和國能源行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《NB/T 10097-2018 地?zé)崮苄g(shù)語》顯示:干熱巖(hot dry rock)，不含或僅含少量流體，溫度高于180℃，其熱能在當(dāng)前技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下可以利用的巖體。增強(qiáng)地?zé)嵯到y(tǒng)(EGS, Enhanced Geothermal System)，也稱工程地?zé)嵯到y(tǒng)，為利用工程技術(shù)手段開采干熱巖地?zé)崮芑驈?qiáng)化開采低孔滲性熱儲地?zé)崮芏ㄔ斓娜斯さ責(zé)嵯到y(tǒng)。

      據(jù)了解，干熱巖的利用主要通過增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)（EGS）來實(shí)現(xiàn)，基本原理是：通過深井將高壓水注入地下2～6千米的人工儲層內(nèi)，使其通過滲透循環(huán)而吸收熱能；再通過開采井將高溫水、汽通過生產(chǎn)井抽出地表用于發(fā)電；冷卻后的水再次通過高壓泵注入地下熱交換系統(tǒng)循環(huán)使用，整個(gè)過程都是在一個(gè)封閉的系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行。

曹耀峰院士在報(bào)告中指出，干熱巖資源潛力巨大，且不受季節(jié)、氣候制約，可有效取代煤炭、石化能源消耗，有效保護(hù)生態(tài)環(huán)境。數(shù)據(jù)顯示，陸區(qū)干熱巖資源量相當(dāng)于4950萬億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，是所有石油、天然氣和煤炭所蘊(yùn)藏能量的近30倍。中國大陸3.0-10.0千米深處干熱巖資源量約合856萬億噸標(biāo)煤，占世界資源量的六分之一左右。資源類型較多，廣泛分布于青藏高原、松遼盆地、渤海灣盆地、東南沿海等地。資源潛力巨大，有望成為戰(zhàn)略性接替能源。

      自上世紀(jì)70年代美國在芬頓山開始干熱巖開發(fā)現(xiàn)場試驗(yàn)開始，世界范圍內(nèi)已建立試驗(yàn)性質(zhì)的EGS 工程31項(xiàng)，累積發(fā)電能力約12.2MW。盡管美、法、德、日、英等國在干熱巖開發(fā)方面取得了一定進(jìn)展，但總體上世界干熱巖開發(fā)仍然處于試驗(yàn)和示范階段，還沒有實(shí)現(xiàn)商業(yè)化開發(fā)。

      曹耀峰院士表示，與國外相比，我國干熱巖資源技術(shù)研發(fā)起步較晚，尚屬起步階段，國內(nèi)部分高校和科研院所在基礎(chǔ)理論和試驗(yàn)方面做了一些探索性研究工作。國內(nèi)干熱巖的鉆探于獲取干熱巖的溫度、巖性、埋深、分布范圍等基礎(chǔ)資料，壓裂改造工作未取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。

      青海打造干熱巖開發(fā)示范工程 

      曹耀峰院士透露，2018年3月、8月，中國地調(diào)局、青海國土廳與中石化召開兩輪工作協(xié)調(diào)對接會。明確三方聯(lián)合建設(shè)青海共和盆地干熱巖勘查開發(fā)試驗(yàn)項(xiàng)目，著力打造干熱巖勘查開發(fā)示范工程。三方表示共同籌建攻關(guān)團(tuán)隊(duì)、制定科技攻堅(jiān)戰(zhàn)實(shí)施方案。

      早期，我國開展干熱巖勘探開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)研究已做了大量工作。2010年，國土資源部公益性項(xiàng)目“我國干熱巖勘查關(guān)鍵技術(shù)研究”；2012年，國家科技部863項(xiàng)目“干熱巖熱能開發(fā)與綜合利用關(guān)鍵技術(shù)研究”。

      為推動我國干熱巖勘查開發(fā)，2013年以來，中國地質(zhì)調(diào)查局先后在東南沿海地區(qū)、松遼平原地區(qū)、華北地區(qū)和青藏高原等重點(diǎn)地區(qū)實(shí)施了干熱巖勘查。2014年，中國地質(zhì)調(diào)查局與青海省國土資源廳共同組織實(shí)施的青海共和盆地干熱巖勘查鉆獲干熱巖，*我國一直沒有勘查發(fā)現(xiàn)干熱巖資源的空白。2017年5月在共和縣恰卜恰鎮(zhèn)完井的GR1干熱巖勘探孔再獲溫度新高，3705米的孔底測得溫度高達(dá)236℃，取得了一批重要成果，為我國進(jìn)一步開展干熱巖勘查開發(fā)研究打下了重要基礎(chǔ)。

      在此次會議上，曹耀峰院士透露了青海共和盆地干熱巖地?zé)崮荛_發(fā)試驗(yàn)進(jìn)展情況：圈定出共和、達(dá)連海和貴德等14處隱伏干熱巖體；在共和盆地外圍圈定出同仁縣蘭采、海東市三合鎮(zhèn)同德和倒淌河4處干熱巖遠(yuǎn)景區(qū)，總面積達(dá)3092.89km2。共和干熱巖體遠(yuǎn)景資源量數(shù)據(jù)顯示：面積達(dá)到246.9km2。3-10km埋深干熱巖地?zé)豳Y源基數(shù)為1638.16 EJ，折合標(biāo)準(zhǔn)煤559.09億噸。

      青海共和具有*的地理及基礎(chǔ)設(shè)施優(yōu)勢。曹耀峰介紹，共和盆地位于青藏高原北東緣，秦祁昆造山帶的接合部；地勢平坦，海拔適中；共和縣恰卜恰鎮(zhèn)距西寧142km，貴德縣熱水泉距西寧130km；共和縣光伏規(guī)劃裝機(jī)容量18675兆瓦；已并網(wǎng)裝機(jī)3405兆瓦；總裝機(jī)容量1280兆瓦龍羊峽水電站就在附近；目前共和縣電網(wǎng)通過青海主網(wǎng)連接國家電網(wǎng)；井底溫度與當(dāng)前超高溫鉆測井技術(shù)的作業(yè)區(qū)間基本匹配。

“中國石化共計(jì)啟動十余項(xiàng)、總投資5000多萬元干熱巖相關(guān)項(xiàng)目研究，并已建成中國石化地?zé)豳Y源開發(fā)利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。”曹耀峰表示，縱觀多年來世界范圍的干熱巖勘查開發(fā)實(shí)踐，EGS工程所涉及的核心技術(shù)，多數(shù)是石油工程相關(guān)技術(shù)的借鑒、移植或改造。中國石化擁有豐富的石油勘探開發(fā)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為干熱巖勘查開發(fā)技術(shù)攻關(guān)提供了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

      曹耀峰透露，中國石化干熱巖產(chǎn)業(yè)規(guī)劃分三個(gè)階段包括：技術(shù)研發(fā)突破期；示范項(xiàng)目建設(shè)期；技術(shù)革新、商業(yè)化應(yīng)用期。具體而言，2018-2020年，通過技術(shù)攻關(guān)，形成具有*水平的干熱巖勘探開發(fā)利用技術(shù)系列，并在資源評價(jià)的基礎(chǔ)上優(yōu)選1-2個(gè)EGS現(xiàn)場試驗(yàn)基地，初步形成核心技術(shù)系列。2021-2023年示范項(xiàng)目建設(shè)期，完成試驗(yàn)基地實(shí)施方案設(shè)計(jì)優(yōu)化，建立我國可復(fù)制可推廣的干熱巖開發(fā)示范項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)干熱巖的成功利用。到2024-2035年，通過干熱巖產(chǎn)業(yè)技術(shù)、工藝升級，大幅降低干熱巖勘探開發(fā)利用成本，嘗試商業(yè)化應(yīng)用。

      干熱巖開發(fā)面臨諸多問題挑戰(zhàn) 

      近兩年干熱巖已成業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。然而，世界干熱巖開發(fā)總體上仍處于試驗(yàn)和示范階段，還未實(shí)現(xiàn)商業(yè)化開發(fā)。我國干熱巖開發(fā)更是處于起步階段，面臨資源勘查難、開發(fā)工程難度大、技術(shù)薄弱等挑戰(zhàn)。

      曹耀峰院士介紹，除藏南-滇西地區(qū)高溫地?zé)豳Y源較為豐富外，其他高品質(zhì)資源并不富集。由于地殼結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成因機(jī)理尚不清楚，干熱巖資源分布極為不均勻，我國目前尚未形成成熟可靠的資源評價(jià)技術(shù)和方法。

      “干熱巖埋藏深，探測精度難以滿足勘探要求，獲取地下熱儲物理參數(shù)的技術(shù)和能力有限，難以有效地優(yōu)選場址；現(xiàn)有的井下原地巖石地層描述方法難以適應(yīng)EGS高溫?zé)醿Φ奶厥鈼l件。”曹耀峰說。

      干熱巖開發(fā)工程難度大。由于儀器、工具和材料的耐溫能力不足；巖體可鉆性差，工程設(shè)計(jì)優(yōu)化難度大，鉆速慢、周期長、成本高等問題，面臨成井難題。另外還存在高溫測井技術(shù)、以及熱儲改造難題。

      干熱巖開發(fā)還存在利用工程難題。由于缺乏高溫潛水泵、抗高溫示蹤劑、適合于干熱巖循環(huán)測試的解釋技術(shù)等，面臨干熱巖臨循環(huán)測試及熱能提取難題。另外，規(guī)?；l(fā)電需要的高溫大流量流體產(chǎn)量還未達(dá)到，EGS系統(tǒng)產(chǎn)能穩(wěn)定性還有待加強(qiáng)。

      干熱巖研發(fā)屬于前瞻性技術(shù)，曹耀峰院士建言應(yīng)持續(xù)增大科研項(xiàng)目、人員、經(jīng)費(fèi)支持力度，加強(qiáng)與國內(nèi)政府部門、研究機(jī)構(gòu)合作，加強(qiáng)干熱巖資源靶區(qū)評價(jià)和開發(fā)利用工程技術(shù)攻關(guān)。同時(shí)他還表示，要實(shí)現(xiàn)干熱巖資源開發(fā)利用的實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，需針對制約規(guī)模化經(jīng)濟(jì)開發(fā)的關(guān)鍵問題，在資源富集與勘查評價(jià)、熱儲改造與換熱等方面，開展攻關(guān)研究。

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