恒有源科技發展集團（微信號：HYYESSTD）專注於淺層地能作為建築物供暖的替代能源的科研、開發和推廣。致力於原創技術的產業化發展，實現為建築物無燃燒智慧供暖(冷)，大力發展地能熱冷一體化新興產業。

 

        剛剛過去的供暖季，陝西西鹹新區灃西新城度過了一個不燒煤的溫暖冬天。那是因為我國首個幹熱岩供熱PPP專案在該新城啟用，這項技術屬於新型綠色供熱技術。採用幹熱岩供熱技術，能同時制熱、製冷。更重要的是，供暖過程不產生污染，空氣環境也有了保障。

        中國屬於地熱資源豐富的國家，開發潛力巨大。早在1970年，當時的地質部部長李四光就曾高瞻遠矚地提出“地下是一個大熱庫，是人類開闢自然能源的一個新來源，就像人類發現煤炭、石油可以燃燒一樣”。而如今，地熱能作為清潔能源中的一支，也得到了“十三五”規劃的重視。

有能量的幹熱岩

        所有的地熱資源當中，最具潛力的恐怕要屬幹熱岩型地熱。可以說，站在地球的每一個角落，腳下幾千米深處的岩石，都是熱源。與傳統化石能源相比，幹熱岩地熱能是一種清潔可再生能源；與其他清潔能源相比，幹熱岩能夠實現穩定、可靠且安全的能源供應。但也有專家認為，由於技術、設備等原因，我國對幹熱岩的開發利用仍尚待時日。

        幹熱岩也稱增強型地熱系統（EGS），或稱工程型地熱系統，是一般溫度大於200攝氏度，埋深數千米，內部不存在流體或僅有少量地下流體的高溫岩體。在中科院院士汪集旸主筆的《中國大陸幹熱岩地熱資源潛力評估》一文中，幹熱岩的定義如上。

        幹熱岩的能量來自於地球內部的熱能，理論上隨著地球向深部的地熱增溫，任何地區達到一定深度都可以開發幹熱岩，因此幹熱岩的資源潛力非常巨大。但是，由於技術和手段等限制，我們現在開發利用的幹熱岩專指埋深較淺、溫度較高、有開發經濟價值的熱岩體。

        在第五屆中深層地熱資源高效開發與利用會議上，記者瞭解到，幹熱岩絕大部分為中生代以來的中酸性侵入岩，可以是中新生代的變質岩，甚至是厚度巨大的塊狀沉積岩。幹熱岩較常見的岩石有黑雲母片麻岩、花崗岩、花崗閃長岩以及花崗岩小丘等。

        “花崗岩、花崗閃長岩密度大、熱傳導率高，花崗岩本身含有較高濃度的放射性元素，放射性元素不斷衰變並釋放能量，從而增加熱量供應，因此能夠成為幹熱岩並提供大量能源。”北京市地質工程勘察院的工作人員王卓卓在提交的報告中寫道。

        開發幹熱岩資源的勘探主要是通過物探與化探等手段，找到幹熱岩體。物探方法有二維、三維地震，大地電磁測深，可控源大地電磁測深及重力及磁力等。

        幹熱岩開發主要是通過打井。據中國地質科學院勘探技術研究所研究員冉恒謙介紹，一般的做法是從地表往幹熱岩中打一眼井（注入井），封閉井孔後向井中高壓注入溫度較低的水。在岩體緻密無裂隙的情況下，高壓水會使岩體垂直最小地應力的方向產生許多裂縫。若岩體中本來就有少量天然開裂，這些高壓水使之擴充成更大的裂縫。隨著低溫水的不斷注入，裂縫不斷增加、擴大，並相互連通，最終形成一個呈面狀的人工幹熱岩熱儲構造。在距注入井合理的位置處鑽幾口井並貫通人工熱儲構造，這些井用來回收高溫水、汽，稱之為生產井。

        高溫蒸汽和水用於地熱發電和綜合利用。利用之後的溫水又通過注入井回灌到幹熱岩中，從而達到迴圈利用的目的。注水井和生產井數量根據不同的情況而異，井的配置方式有兩井模式、三井模式、五井模式等。據瞭解，根據各國試驗站經驗，一般採用一口注入井、兩口生產井的三井模式。

規模利用尚待時日

        作為一種新型的地熱能源，幹熱岩是地熱中開發相對較晚，開發難度相對較大，所需技術相對較高的一種地熱能源，其與淺層地溫能和常規地熱能的特點各不相同。

        淺層地溫能埋藏深度一般較淺，在0~200米之間，屬於低溫地熱資源，溫度低於90℃，可直接利用；常規地熱能埋藏在200~3000米深度，屬於中溫地熱資源，溫度在90℃~150℃，可直接利用或發電；幹熱岩埋藏在3000~10000米深度，屬於高溫地熱資源，溫度往往高於150℃，一般用於發電，也可直接利用。

        王卓卓告訴記者，幹熱岩目前仍須探索的主要內容包括一項研究、兩項技術。所謂一項研究，是指幹熱岩資源分佈及潛力評估；兩項技術是指綜合地球物理勘查技術研究及幹熱岩鑽探關鍵技術研究。

        技術難點突出，包括兩項吻合程度和四項鑽探技術。兩項吻合程度是指地熱資源評價模型條件的確定與實際情況吻合程度以及物探勘查模型條件的確定與實際情況吻合程度；四項鑽探技術是指高溫下測斜儀器的穩定性、靈敏性，鑽具系統（液動衝擊器、鑽頭）的工作壽命，高溫下鑽井液的穩定性，大規模設備集成配套及鑽探安全保證。

        目前，我國在鑽井、壓裂、微地震監測、數值模擬等方面的技術雖然有了較大提升，但在建立幹熱岩開發利用技術體系方面還面臨很多瓶頸。太原理工大學礦業工程學院教授趙陽升解釋說，高溫科學鑽探技術、大面積人工熱儲壓裂技術、人工熱儲裂隙跟蹤技術等關鍵技術研究還需要進一步加大力度。

        與國外上世紀70年代開始開展幹熱岩勘查與開發利用相比，我國對幹熱岩的開發利用相對較晚，因此實現大規模開發需要更多的投入，才能達到或趕超國際先進水準。

 

幹熱岩開發從未止步

        雖然有很多技術難點待突破，我國的幹熱岩開發從未止步。

        2014年，青海地勘人員在共和盆地成功鑽獲溫度高達181℃的幹熱岩，這是我國首次發現大規模可利用幹熱岩資源。在深度3080米的井下，地勘人員鑽獲的幹熱岩資源具有埋藏淺、溫度高、分佈範圍廣的特點，填補了我國一直沒有勘查發現幹熱岩資源的空白。

        2015年5月，中國地質科學院水文地質環境地質研究所在福建省漳州龍海市東泗鄉清泉林場實施幹熱岩科學鑽探深井。鑽探深度將達4000米，設計溫度170℃，通過實施科學鑽探，將進一步研究深部幹熱岩賦存特徵和成因機制，評價幹熱岩資源潛力。

        2015年6月，中國地質調查局水環中心與黑龍江省地質礦產局合作在五大連池新生代火山區尾山火山錐西側實施幹熱岩勘探孔，基本查明五大連池尾山地區地熱地質結構，隨鑽測溫，定深採集岩心和相關樣品，完鑽後全孔段測井，評價幹熱岩資源。

        最新的報告成果是廣東陽江地區4~10 公里幹熱岩的溫度範圍約在170℃~220℃之間。中國地震局第一監測中心工作人員閆琳琳介紹說，這個成果來之不易。與該地區實測數據反演結果進行對比，綜合推斷該剖面中部存在一個高阻穩定地塊，其深度大致在3~20千米範圍內。

        “我們當初的工作目標是淺部水熱型地熱資源，該研究結果是我們在淺部已有成果的基礎上所做的進一步研究。而是否在該區開發幹熱岩有諸多因素需要考慮。”閆琳琳說。

源自_中國科學報

訪問恒有源集團官網查看