地熱能源儲備寶庫揭開面紗

6月30日，環渤海(唐山海港)干熱巖地熱資源勘查工作階段成果發布暨干熱巖開發研究示范基地建設學術研討會在石家莊召開。我國地熱專家發布了環渤海(唐山海港)干熱巖地熱資源勘查工作階段成果。

專家認為，該區域干熱巖資源儲量大、溫度高、埋藏淺，是目前京津冀地區鉆獲埋藏最淺的干熱巖，實現了我國中東部地區干熱巖勘查的重大突破。一個儲量大、溫度高、埋藏淺的地熱能源儲備寶庫揭開面紗，這對于京津冀乃至環渤海地區的干熱巖勘查工作將具有重要的借鑒意義。

前景廣挑戰多

據國家能源局發布的相關行業標準NB/T 10097-2018《地熱能術語》中規定：干熱巖是一種不含或僅含少量流體、溫度高于180℃，其熱能在當前技術經濟條件下可以利用的巖體。

十九大報告中明確提出，“推進能源生產和消費革命，構建清潔低碳、安全高效的能源體系”。干熱巖作為極具開發前景的戰略性清潔能源，經過40多年的探索與研發，商業開發前景廣闊。

在發布會上，中國地質科學院水文地質環境地質研究所研究員王貴玲介紹說，保守估計，地殼中干熱巖(3~10千米深處)所蘊含的能量相當于全球所有石油、天然氣和煤炭所蘊藏能量的30倍。而我國干熱巖的儲量達到17萬億噸，儲量可用4000年。

據介紹，干熱巖發電技術可大幅降低溫室效應和酸雨對環境的影響，且不受季節、氣候制約。利用干熱巖發電的成本僅為風力發電的一半、太陽能發電的十分之一，是一種十分清潔的新能源。

自上世紀70年代美國在芬頓山開始第一次干熱巖開發現場試驗開始，世界范圍內已建立實驗性質的EGS(國際工程項目的服務合同)工程31項，累積發電能力約12.2MW。盡管美、法、德、日、英等國在干熱巖開發方面取得了一定的進展，但總體上世界干熱巖的開發仍然處于試驗和示范階段，尚未實現商業化開發。

我國首次發現大規模可利用干熱巖資源于青海省共和盆地。2011~2017年，中國地質調查局、青海省國土廳在共和地區共鉆地熱勘查井7口。如今，青海共和盆地干熱巖地熱能開發試驗取得重大進展，圈定出共和、達連海和貴德等14處隱伏干熱巖體;在共和盆地外圍圈定出同仁縣蘭采、海東市三合鎮同德和倒淌河4處干熱巖遠景區，總面積達3092.89平方千米。

近年來，我國干熱巖已成業界關注熱點，不少企業看好其前景，紛紛嘗試開發。據悉，我國早在9年前就開展了干熱巖勘探開發關鍵技術攻關，2010年原國土資源部公益項目“我國干熱巖勘查關鍵技術研究”、2012年國家科技部863項目“干熱巖熱能開發與綜合利用關鍵技術研究”等，均加快了我國干熱巖的技術開發步伐。

據中國工程院院士、國家地熱能中心指導委員會主任曹耀峰介紹，與國外相比，我國干熱巖資源技術研發起步較晚，尚屬起步階段，國內部分高校和科研院所在基礎理論和試驗方面做出了一些探索性研究工作。國內干熱巖的鉆探僅限于獲取干熱巖的溫度、巖性、埋深、分布范圍等基礎資料，壓裂改造工作未取得實質性進展。

目前，國內在嘗試的干熱巖項目主要有：福建漳州地熱田，井深4000米，井底溫度109℃，未達到干熱巖的標準;海南省澄邁縣干熱巖井，井深4550米，井底溫度達到185℃，屬于干熱巖井;黑龍江松科二井，井深7018米，井底溫度241℃，達到干熱巖標準，是目前國內井底溫度最高的井;青海共和貴德盆地，GR1、GR2、ZR2、DR3、DR4等多口井，井底溫度均超過180℃，最高達到236℃，屬于優質干熱巖。

攻堅項目正式啟動

6月4日，中國石化集團公司承擔的青海共和GR1井作業開工，標志著由中國地質調查局、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項目正式啟動。

承擔施工任務的勝利石油工程井下作業公司西部鉆修工程部側鉆15隊，在不到半個月的時間內，圓滿完成設備搬遷、現場布置和設備擺放等任務，打造出全新標準化井場，為GR1井項目開工做好了充分準備。

自6月4日至18日，現場施工人員克服青海共和3000多米高海拔地區惡劣的自然條件，不斷優化施工方案，調整作業參數，歷經11趟鉆，累計撈獲落井鋼絲4354米，通井井深達3629米，為下一步測井和壓裂作業創造了良好條件。GR1井的打撈成功，對于中國石化干熱巖技術體系的實踐應用和理論完善，起到了實質性的推動作用。

據曹耀峰透露，根據中國石化干熱巖產業開發規劃，到2020年要通過技術攻關，形成具有國際先進水平的干熱巖勘探開發利用技術系列，并在資源評價的基礎上優選1~2個國家級EGS現場試驗基地，初步形成核心技術系列。2021~2023年，是干熱巖示范項目建設期，完成試驗基地實施方案設計優化，建立我國首個可復制可推廣的干熱巖開發示范項目，實現干熱巖的成功利用。2024~2035年，通過干熱巖產業技術、工藝升級，大幅降低干熱巖勘探開發利用成本，嘗試商業化應用。

規模化利用尚待時日

記者了解到，受限于技術和成本，我國干熱巖開發還面臨著不少挑戰。

首先，干熱巖資源勘查難。除藏南—滇西地區高溫地熱資源較為豐富外，其他高品質資源并不富集。由于地殼結構復雜，成因機理尚不清楚，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技術和方法。

其次，開發干熱巖的工程難度大。由于儀器、工具和材料的耐溫能力不足，加之巖體可鉆性差、工程設計優化難度大，鉆井慢、周期長、成本高，所以難以高效成井。

第三，干熱巖的利用工程難題不小。由于我國還缺乏高溫潛水泵、抗高溫示蹤劑以及適合于干熱巖循環測試的解釋技術等，面臨著開發干熱巖循環測試及熱能提取難題。

專家認為，干熱巖研發屬于前瞻性技術，在目前的經濟技術條件下，要實現干熱巖資源開發利用的實質性進展，必須持續增大科研項目、人員、經費的支持，建議設立干熱巖資源開發利用國家重點實驗室，但大規模商業化利用還需要解決一系列技術難題。

河北省煤田地質局局長王大虎說，河北省煤田地質局將在該區域加大勘查力度，進一步摸清區域內干熱巖地熱資源儲量;依托環渤海(唐山海港)干熱巖地熱資源勘查工作階段成果，聯合有關科研院所等單位，搭建省級干熱巖資源開發科研平臺，進而建設國家級干熱巖資源綜合開發利用示范基地。

地熱越深，資源量越大，開發的難度也就越大。中國石油大學油氣資源與探測國家重點實驗室教授宋先知表示，鉆井、完井與開采技術是地熱資源經濟高效開發的關鍵，而且一直是鉆井人不懈追求的一個目標。

宋先知說，在多種鉆井提速技術中，自振空化射流提高鉆井速度就極具可行性。“在相同條件下，勝利、遼河等十多個油田試驗的1700多只自振空化射流鉆頭的鉆速能提高12.1%～23.1%。”宋先知表示，“相比油田鉆井，地熱鉆井圍壓低，溫度高，而更加有利于空化的發生。”

業內專家表示，為確保鉆井的結構和質量，還要謹慎考察地層的條件以及鉆孔方位，選擇合適的鉆頭，這樣不僅能確保工程的順利進展，還能提升工作效率，降低工程成本。