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打开地下热宝库,谱写能源新篇章——中国第一口干热岩科学钻探孔正式开钻

干热岩通常指埋藏于地表3 km以下、温度高于150℃、没有水或蒸汽的热岩体。与传统可再生能源相比,干热岩作为清洁的可再生能源,具有资源量巨大、地理分布广、零污染排放、安全性好、热能连续性好、利用效率高等优势。随着全球经济的迅速发展,能源需求和环境保护与日俱增,干热岩资源开发技术受到世界各国的广泛关注。

增强型地热系统(EGS)是开发干热岩资源的具体工程。国际上包括美国、法国、英国、日本、澳大利亚等国家均建立了EGS 工程,其中位于法国上莱茵河的Soultz 工程已经成功实现了1.5 MW的干热岩发电。EGS 工程最核心的技术为储层建造,如何通过控制注入水压力来达到理想的储层激发效果对于EGS 的成败以及后期运行成本影响极大。

中国在干热岩方面的研究起步较晚。2010年,国土资源部启动了公益性科研项目“我国干热岩勘查关键技术研究”,主要开展干热岩高温钻探技术方面的研究,包括钻探工艺、器具及设备配套研究和孔底连通技术预研究。2012年,吉林大学、清华大学、中国科学院广州能源研究所承担了国家高技术研究发展计划(863计划)项目“干热岩热能开发与综合利用关键技术研究”,开启了中国专门针对干热岩工程的研究。

中国地质调查局2013—2014年组织完成了全国干热岩资源潜力评价与示范靶区研究工作,在东南沿海地区圈定了8个干热岩勘查优先靶区,完成了干热岩综合地球物理勘查;2014年,中国地质调查局水文地质环境地质研究所组织开展了福建省区域重力、重力剖面以及大地电磁测深等物探工作,结合大地热流、酸性岩体分布、居里面埋深以及区域构造特征,最终确定福建漳州地区居里面隆起且酸性岩体分布广泛,是中国干热岩开发的有利靶区,同时,确定了中国第一口干热岩科学钻探孔位。2015年5月21日,干热岩科学钻探在福建漳州龙海东泗村正式启动,标志着中国干热岩勘查开发进入实践探索阶段。通过实施科学钻探,将进一步探索深部干热岩赋存特征和成因机制,评价干热岩资源潜力,为中国实现干热岩开发利用提供科学依据。

中国干热岩科学钻探工程将通过实施地热深钻工程,开展全面、系统、面向开发应用的地热科学研究,项目的实施将进一步查明深部断裂及热赋存特征,探索区域热成因机制,评价干热岩资源开发潜力,为中国实现干热岩发电提供科学依据。作为深部地热钻探,项目施工内容包括:岩心编录及岩矿鉴定、岩石比热、热导率测试、岩石放射性生热测试、地温测量、地热流体化学成分及同位素测量、地应力测试等。未来,将在场地性能评价的基础上,完成干热岩发电工程注入井施工,并开展储层压裂、循环试验等,评价干热岩示范工程发电潜力,建立中国第一个干热岩示范工程。

《科技导报》2015年第11期发表了王贵玲等的综述文章“干热岩资源开发工程储层激发研究进展”,系统总结了目前国际干热岩工程的储层激发情况及其相关关键技术,希望对中国干热岩资源开发及相关技术的研究起到积极的推动作用。本期封面为中国第一口干热岩科学钻探深井开钻图片,由马峰提供。本期封面由王静毅设计。

(责任编辑 刘志远)