干热岩及其开发利用（6）
胡经国
十、干热岩开发利用前景
1、干热岩的特点与优势
干热岩是一种没有水或蒸汽的热岩体，主要为变质岩或结晶岩类岩体，普遍埋藏于距地表2～6公里的深处，其温度范围在150～650℃之间。干热岩的热能赋存于岩体中，较常见的干热岩岩石类型有黑云母片麻岩、花岗岩、花岗闪长岩以及花岗岩小丘等。
干热岩也是一种地热资源。而且，它是温度高于150℃的高温地热资源，其性质和赋存状态有别于蒸汽型、热水型、地压型和岩浆型地热资源。在现阶段，干热岩地热资源是专指埋深较浅、温度较高、有开发利用经济价值的干热岩体。
更重要的是，干热岩资源的特点与优势使其拥有巨大的开发利用潜力，并且有可能成为在关停小型火电厂以后国家电网能量补充的重要渠道。
⑴、分布广泛
干热岩具有分布广泛的特点。一些科学家甚至说，它是无处不在的资源。有关研究表明，世界各大陆地下都蕴藏有干热岩资源。
⑵、储量巨大
干热岩储量巨大，取之不尽。有关研究表明，全球干热岩蕴藏的热能十分丰富，比蒸汽型、热水型和地压型地热资源大得多，比煤炭、石油、天然气的热能总和还要大。在较浅层的干热岩中，蕴藏的热能等同于100亿夸特，是所有热液地热资源评估能量的800倍还多，是包括石油、天然气和煤在内的所有化石燃料能量的300倍还多。
具备这些特点和优势，从理论上说，随着相关技术的发展，利用干热岩发电一定可以补齐因小火电关停而形成的电力缺口；干热岩电厂也必将会成为国家电网中不可或缺的重要组成部分。
⑶、清洁环保
干热岩是一种洁净环保的新能源。目前，人们主要利用干热岩来发电。其基本原理是：通过深井将高压水注入地下2～6公里的岩体内，使其渗透进入岩体中的裂隙并吸收地热能量；再通过另一个专用深井将岩石裂隙中的高达150～200℃的高温水、汽提取到地面，通过热交换及地面循环装置用于发电；冷却后的发电用水，再次通过高压泵注入地下热交换系统循环使用。
与火电厂相比，在发电的过程中不会向大气排放大量的二氧化碳等温室气体、粉尘等气溶胶颗粒物；与水电相比，不会因水坝的修建而破坏局部乃至整条河流的生态系统，以及在水电站周围引起各种程度不一的地质灾害。而且，在发电过程中，几乎完全摆脱了外界干扰。
2、干热岩发电成本估算与预测
时间
（年） 成本
（美元/千瓦） 变化范围 1997 5519 -6%～+23% 2005 4756 -5%～+29% 2010 4312 -4%～+34% 2020 3276 -3%～+47% 2030 2693 -3%～+51%
3、干热岩发电商业运行的可行性
4、干热岩发电成功模式
十一、关于中国干热岩开发利用的专家建议
1、中国地质调查局发展研究中
⑴、论证并制定出干热岩开发利用技术研发规划
中国国家责成有关部门和企业开展干热岩情报研究和干热岩开发利用论证工作，尽快制定出干热岩开发利用技术研发的中长期规划和计划；加大投资力度，多渠道投融资；成立专门研发事业机构、国家实验室，或者研发公司，对干热岩发电关键技术进行研发。
⑵、支持和鼓励科学家参与国际合作与交流
支持和鼓励中国科学家积极参与国际合作与交流，尽快掌握先进的干热岩发电技术；把石油勘探开发有关技术（如深钻技术、测井技术、注水技术等）以及常规地热资源利用技术，应用到干热岩发电试验工程中去，尽量利用已有技术和设备，缩短研发时间。
⑶、国家地质工作要做好干热岩开发利用前期工作
首先，利用有利条件，与有关科研部门和企业合作，在中国大陆科学钻探结束后，在探井附近200～600米范围内再打一口井，利用这两口井进行干热岩发电试验。
其次，对全国地热梯度开展进一步普查。探明干热岩体的埋藏地和深度，圈定哪些地区或位置存在干热岩开发利用的可能性。在此基础上，进而确定哪些地方适合开展干热岩发电试验，并最终选择部分地区作为试点选区提出来。
再次，利用现有地勘力量，与有关科研部门和企业合作，在试点区域率先做好地质条件的详查工作，为干热岩发电试验做好准备。热交换系统的形状、方位和内部结构由当地地质条件决定，在准备造干热岩热交换系统之前，非常有必要弄清楚当地的地质条件。
2、中国地质科学院勘探所
⑴、干热岩利用研究应从调查开始并尽快提速
勘探所专家提出，中国干热岩利用研究应从调查开始并尽快提速。热岩开发利用研究应上升到国家层面，并从资源的调查评价开始，尽快启动相关技术的研究。
一是《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》中明确的重点领域及其优先主题中，第一个领域就是能源方面。其中之一就是可再生能源的低成本规模化开发利用。干热岩的开发利用正好符合这一发展规划的精神。
二是在国家制定的进一步优化电力结构规划中，小火电的关停范围将从此前的10万千瓦以下燃煤机组扩大到20万千瓦机组。这意味着中国还将有8000多万千瓦的小火电要被淘汰。这部分电力缺口由谁来填补？水电、核电是一大选择；但是随着相关技术的日趋成熟，干热岩发电也完全可以承担起这一任务来。
勘探所专家指出，目前成熟的干热岩调查技术表明，高热流区均处于板块构造带或构造活动带，这些区域是干热岩赋存的集中区。在中国，滇藏、东南沿海、京津冀、环渤海等地区具备这样的条件。已有的地质工作也表明，这些区域分布有范围较大的火山岩体，说明中国具备干热岩地热资源形成的区域构造条件。据初步估算，中国主要高热流区的热储资源相当于标准煤516亿吨。但是，这毕竟是理论推测。真正要实现干热岩资源的开发利用，还必须从调查评价开始，弄清资源分布的具体位置与资源量。不然，干热岩资源美好的开发利用前景就只能停留在纸上。
勘探所专家强调，更为重要的是，东南沿海、京津冀、环渤海等地区均是中国经济发达区，经济社会发展速度快、面临的环境压力大、电力需求旺盛，利用干热岩发电可以收获经济、环境等多方面的成果。
⑵、设立专项为干热岩勘查利用提供技术支撑
勘探所专家表示，要把干热岩资源开发利用的美好前景变成现实，应从国家层面设立专项，为干热岩资源勘查开发利用提供技术支撑。
根据这一思路，现在勘探所已组织人员编写了《中国干热岩勘查关键技术研究建议书》。在这一建议书中，勘探技术研究所提出了中国干热岩勘查开发应实现的目标、研究的关键技术及内容：
通过干热岩资源分布及潜力评估研究，提出中国干热岩开发利用的优先选区；通过干热岩地球物理特征、综合地球物理勘查技术和干热岩地热资源量评价研究，为寻找隐伏干热岩提供有效的勘查手段；通过干热岩钻探关键技术的研究及工程实施，为干热岩的勘查提供新的钻探工艺技术。完成的干热岩钻探示范孔，可作为今后开展干热岩资源研究、开发利用和其它相关地学科学研究提供试验基地。其中
①、干热岩分布及潜力评估
系统收集各类相关基础研究资料，分析典型高温岩体地热资源富集区的地质、环境状况，查明中国干热岩资源的分布，进行干热岩资源现状评价及潜力评估，选择若干干热岩优先开发地区。筛选有代表性的1～2个靶区进行重点勘查评价，及100～200米测温钻孔施工。
②、综合地球物理勘查技术研究
研究内容包括适用于干热岩的多种地球物理测量技术试验研究、数据处理和反演技术研究、综合地球物理解释技术研究等。
③、干热岩钻探关键技术与装备研究
应包括：抗高温耐腐蚀液动冲击器研制、高温取心工艺及器具研究、高温环境钻孔测斜仪及工艺研究、高温钻井液体系研究、井口高温安全防护装备研究、干热岩钻探设备配套研究等。
④、干热岩钻探示范工程
利用干热岩勘查与评价关键技术的研究成果，在选定区域内，实施一口3000～3500米的干热岩勘查孔，为高温岩体地热资源的研究和开发以及高温高压元素地球化学行为、精细地球物理过程研究等提供科学试验条件，填补我国干热岩勘查开发的空白。
勘探所专家表示，中国干热岩勘查开发利用研究虽然还处于起步阶段，但是只要将这一研究上升到国家层面、整合全国的科研力量，就一定能在短时间内收获较大的成果，使中国干热岩勘查技术赶上并达到世界先进水平。
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