國內干熱巖勘查在青海共和盆地取得重大突破,2017年8月首次鉆獲溫度超過200攝氏度的高溫優質干熱巖體。業內專家認為,干熱巖作為清潔能源,資源儲量巨大且可再生,未來或有望參與推進國家能源結構調整。但是目前干熱巖在后期的開發利用上存在較大技術瓶頸,建議匯聚多方力量,集中攻破技術難關,并探索在共和盆地推進建設國家干熱巖開發示范基地。

國內首次鉆獲高溫優質干熱巖

“地球是一個龐大的熱庫,內部蘊藏著巨大的熱能,我們稱之為地熱資源,它與太陽能、風能、潮汐能等都是可再生的清潔能源?！鼻嗪Ｊ临Y源廳地質環境處處長嚴維德說,而干熱巖就是地熱資源中最為重要的一種。

干熱巖通常埋藏在地下3000米至1萬米深度范圍內,溫度在150攝氏度以上,是沒有水或蒸汽、致密不滲透的熱巖體。作為一種可用于高溫發電的清潔能源,干熱巖具有資源量大、零污染排放、安全性好、熱能連續性不受季節制約、利用率高、成本低等特點。

2011年以來,“在深入研究已有地質資料基礎上,我們采用紅外遙感、地球物理、地球化學等多種勘查技術手段,經過詳細論證后,確定共和盆地中北部為干熱巖尋找靶區,同時確定干熱巖勘探井位?！眹谰S德說。

2013年6月,勘探井深孔正式開鉆,2014年4月,在共和盆地地下2230米處首次鉆獲溫度達153攝氏度的干熱巖。2017年上半年,青海省水工環地質調查院再次在地下3705米深處鉆獲溫度達到236攝氏度以上的干熱巖,刷新了探獲干熱巖溫度的新紀錄。

“干熱巖主要被用來提取其內部的熱量,因此其主要的工業指標是巖體內部的溫度,溫度超過200攝氏度即屬優質干熱巖。”青海省共和縣恰卜恰鎮干熱巖勘查項目負責人張盛生表示,除溫度高之外,共和盆地的干熱巖資源還有埋藏淺、分布廣的特點。

2017年8月下旬,青海省國土資源廳和中國地質調查局水環部組織院士專家對青海共和盆地干熱巖勘查成果進行評審。專家組認為,這是我國首次發現溫度超過200攝氏度的大規?？衫玫母邷貎炠|干熱巖資源,是我國在能源領域和地熱勘查方面取得的重大突破。

未來有望推進國家能源結構調整

張盛生表示,就現階段而言,干熱巖資源是指埋深較淺、溫度較高、有開發經濟價值的熱巖體,保守估計地殼中3000米到1萬米深處干熱巖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。

“青藏高原在隆升過程中形成了一系列地熱資源,從干熱巖地熱資源區域分布看,青藏高原占我國大陸地區干熱巖總資源量的20.5%,資源量巨大且溫度較高?！鼻嗪Ｊ∷きh地質調查院總工程師郭宏業說。

“我們通過2013年至2017年實施的4眼干熱巖勘查孔查明,共和盆地擁有230平方公里干熱巖分布區,現在已查明在其2.1公里至6公里深度區間內,干熱巖儲量換算標準煤為近45億噸?！睆埵⑸f,另外根據地球物理勘探資料及地面調查情況推測,共和盆地及其周邊,干熱巖前景區面積達3092.89平方公里。

“干熱巖資源在全球范圍內的分布很普遍,青海共和盆地的干熱巖資源,無論儲量還是質量,都在全球已勘查范圍內比較靠前?！眹谰S德說。

據了解,近40年來,世界主要國家開展了一系列干熱巖的研究開發項目,其中最為成功的是在法國Soultz建立的電廠,為世界第一個將干熱巖用于發電的項目,證實了干熱巖有望成為一種可持續、可再生和清潔的發電資源。

“干熱巖地熱開發系統是安全的,沒有爆炸危險,更不會引起災難性事故或傷害性污染?！睆埵⑸f,干熱巖地熱資源在利用過程中沒有二氧化碳、硫氧化物、氮氧化物等廢氣排放,也沒有其他流體或固體廢棄物,可以維持對環境最低水平的影響。

嚴維德表示,一旦通過3至5年時間查明干熱巖資源,突破開發利用的核心技術,實現規?；?不僅對國家進一步優化能源結構、降低碳排放及能源保障具有重要的戰略意義,而且使青海省能源體系產生巨大轉變,將彌補省內化石能源的不足,對經濟發展產生巨大的效益。

多措并舉推進干熱巖開發進程

國內干熱巖勘查雖然在青海共和盆地取得了階段性成果,并且開發利用前景廣闊,但是仍然存在譬如技術攻關、人才緊缺、資金緊張等不容忽視的難題,業內專家建議集中多方人才力量,突破技術難關,并探索在共和盆地建立國家干熱巖開發示范基地。

郭宏業介紹,干熱巖開發主要是應用增強型地熱系統,即將水通過井注入人工產生的、張開的連通裂隙帶中,水與巖體接觸被加熱,然后通過生產井返回地面,形成一個閉式回路,以提取熱能。而最大的技術難關在于如何在致密巖體中打通定向的裂隙。

“英、美、法、日等國家20世紀80年代都已將干熱巖勘查開發列上日程,在實驗性、小規模開發技術也取得了一些突破,但在儲藏建造、壓裂技術、鉆井工藝方面同樣面臨技術難關,如果我們能夠率先突破,那么中國在世界能源結構調整和碳排放上就能多一些話語權?！眹谰S德說。

“在人才方面,青海省目前現有的技術力量來看,只有水工環地質調查院等兩支隊伍,且偏重于資源儲量勘查,技術開發人才稀缺。”嚴維德說,希望能夠集中自然資源部、國家地調局、科技部、專業院校等科研機構的精英,到青海一起搞研究,以便能夠順利突破技術難題。

“干熱巖埋藏很深,在4000至6000米范圍內,這種條件下無論是查明資源儲量還是攻關核心技術,都需要大量資金投入。”嚴維德說,目前在共和盆地,勘查干熱巖主要是青海省財政投資,但是省財政有限,很難維持今后的持續性開發,因此建議國家設立專項資金,加大資金投入。

此次共和盆地干熱巖勘查取得突破,是國家推進干熱巖開發的最好契機。業內專家建議,國家應加強共和盆地干熱巖勘查及開發利用研究,盡快申請共和盆地干熱巖勘查開發國家示范基地建設,促進共和盆地干熱巖資源勘查及開發進程。