浅谈干热岩地热资源在我国的发展前景

摘要：在低碳经济模式下，开发利用深层清洁地热资源，尤其是干热岩地热资源的开发利用早已成为许多发达国家正在积极研究的课题，而且干热岩地热资源的开发应用在全球也属于初级阶段，对于我国而言，干热岩地热资源的开发应用更处于理论研究阶段。这篇文章将从什么是干热岩，干热岩的工作原理以及我国干热岩的分布情况及研究情况等几个方面进行阐述。

关键词：干热岩；干热岩工作原理；干热岩分布

能源是人类生存和发展的重要物质基础，能源问题关系到一个国家的发展，关系到整个社会的工业技术发展，能源也是影响世界政局稳定的一个重要因素。但是随着世界经济的快速发展，不可再生能源的快速消耗，伴随而来的环境问题使我们意识到寻找一种安全、可靠、环保、可再生能源的重要性。因此，开发和利用新能源已迫在眉睫。

1、干热岩的介绍

干热岩地热资源，是指温度在200℃以上的岩体中蕴藏的地热资源，它可以通过开采，提取过热水蒸气，直接用于发电等．美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的科学家们在1970年提出了用于商业用途的高温岩体地热资源，并起了一个专业的名称“hot　dry　rock”，中文直译为干热岩，其明确的科学和工程意义为：岩石是干的、无水的、致密的、不渗透的；另一层含义为岩石是热的，具有较高温度的．1984年，干热岩地热开发在美国成功后，“hot　dry　rocks”及其缩写　HDR　广泛出现在科技文献中。

2、干热岩的工作原理及相关概念介绍

干热岩的工作原理，简而言之就是钻一口深井可以达到地下结晶质岩层（大约为3000～5000m深），此处的岩石温度一般可以达到150～350℃；下一步是在深部热岩层中，通过在井下热岩层中进行射孔、爆炸、水力压裂、酸化等人工形成一个可以进行热交换的成所，即在干热岩体中形成具有高渗透性的裂缝体系，我们把它称作“换热构造”或称“人工热储；另一部分是在打入一深井进入到之前形成的人工热储部位，通过水循环从此井中采出热水，从而再加利用；在地面上部可以对于产出的热水采用二元发电装置进行发干热岩这种深层干热岩存在于整个地壳内部，不受地质条件及周围环境的约束。这种具有广泛分布性的特点，可以说它是无处不在的资源。任何一个地方，只要钻孔深度足够深，那么干热岩就可以得到开发利用。高温岩体开发的两个关键技术问题是深部人工储留层的建造技术和高温岩体中的钻井技术．人工储留层建造是高温岩体地热开发最关键的步骤，它直接关系到高温岩体地热开发的成本和经济性．水压致裂法、爆炸法和热应力法是建造人工储留层的主要方法。

3、干热岩的研究现状与发展

在中国广泛开发利用地热资源主要始于60年代末70年代初；自改革开放以来，开发利用地热资源在深度和广度上都相应有了较大的发展，2004年，万志军老师在«高温岩体地热开发的技术经济评价»一文中，应用MIT经济模式进行的高温岩体地热发电开发成本预测，认为目前的高温岩体地热发电已具有商业竞争力，采用先进的线性钻井技术后，将使所有等级的地热梯度的高温岩体地热发电电价具有商业竞争力，届时高温岩体地热能将成为全球主导的能源之一。并且对热海深田10m深，水平展布50km范围温度进行了模拟，模拟的地热分布梯度线与实测的地热分布梯度线形状与特点相似，对热田高温岩体可提取的地热能总量为1.63×10²²J。2008年，赵阳升教授建立了盐矿开采-渗流-传热-传质耦合理论，建立了高温岩体地热开采的变形-渗流-传热的耦合理论。2010年，河北省开采热水量为5.510063×108立方米，可利用热能量为1.0947881×1017J，折合标准煤3.7415×106吨，并且该地热资源主要用于采暖，工业烘干，温泉洗浴，医疗保健。2011年，国外学者对地下坚硬的岩石外壳中储存的大量热能进行了开采，在地表钻一些井通向干热岩层，然后将它们与岩石裂隙层连接起来，增强裂隙间的透水性，从而建立了热交换系统。这种热交换可以将大量热水活蒸汽运送到地表来发电，由于低排放量以及整个系统占地面积小，有着巨大的利用价值和发展潜力的新型能源。由此可见，地热资源的研究正全速前进。

4、干热岩地热资源在我国的分布

我国地处欧亚板块东南部，被印度板块、太平洋板块和菲律宾板块所包围，并且由于太平洋板块一直向西汇聚，印度洋板块不间断地向北俯冲。因此，我国地质构造变形强烈，地震带成片分布，底层物质活动强烈，形成了我国类型丰富的地热能源。我国地热能源分布规律较为明显，受构造格局的控制，西部由于印度板块的冲击，造成高原地壳增厚及隆起，强烈的地质构造形成了藏南-川西-滇西高温地热资源。东部由于太平洋板块的冲击形成了沉积型盆地，中低温地热能源。东北部长白山五大连池和东部沿海的高温地热能源主要与第四纪火山活动有关。我国已发现的地热区有3200多处，其中可以用来发电的高温地质区有255处。

5、干热岩在我国的应用

干热岩地热资源广泛应用在发电、供暖、工业利用、医疗、洗浴、水产养殖、农业温室、矿泉水生产、农业灌溉等产业中。目前针对中国以中、低温地热资源为主要热能形式的特点，地热资源的开发主要以城镇居民住宅供暖和开发地热温泉度假村的形式进行热能利用，有少数地区已经相应地形成了开发利用地热资源的相应产业并且取得了显著的社会经济效益。昆明市某单位利用已开发的热水井开办了一个集温泉浴、桑拿浴、垂钩、餐饮、住宿、娱乐为一体的“绿世界温泉度假中心”，此中心不仅安置了100多市民的就业问题，而且每年还可以为国家创利税收近千万元。

6、结语

在世界各国的共同努力下，干热岩技术的研究程度已经逐步的得到了提高，主要从最初的通过深部结晶岩石中吸收传到热量来用于发电的假想变为了现实，与此同时，不仅此种技术在发展，将来还可能会有更多种有关干热岩地热能相关技术可以得到实现，不仅如此干热岩地热能会在将来成为各个地区供热的又一种方式；当然，目前干热岩应用于不同地质条件下的有效性的技术尤其试验还很缺乏，而特别的发展中国家对干热岩的研究还很少。

2012年进行的全国范围的地质勘察更加有助于对于干热岩地热能源的开发应用；而国际上有关干热岩技术正在向第二代过渡，同时作为世界上最大的发展中国家，应该与国外发达国家积极合作，利用其先进技术，做好基础技术研发工作，让干热岩地热能源技术在中国更加成熟，干热岩地热能进供暖的思想与技术得到进一步的推广与应用。

参考文献

[1]　江泽民.对中国能源问题的思考[J].上海交通大学学报.2008，42（3）：345-359.

[2]马立新，田　舍.我国地热能源开发利用现状与发展[J].中国国土资源经济，2006（9）：19-21.

[3]朱家玲，等.地热能开发与应用技术[M].北京：化学工业出版社，2006.

[4]干热岩地热资源利用前景无限——访中国地质环境监测院研究员殷秀兰（中国矿业报/2008-10-14/第B04版）

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