青海共和干熱巖科技攻堅項目正式啟動

核心提示：6月4日，中國石化集團公司承擔的青海共和GR1井作業(yè)開工，標志著由中國地質(zhì)調(diào)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。

      中國地源熱泵產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟名譽理事長、中國工程院院士曹耀峰5月29日在天津出席“2019年第二屆全國油田地熱資源開發(fā)與利用研討會”上作了題為《關于推進我國干熱巖地熱開發(fā)的思考》的報告，他指出當前青海省正積極打造能源示范省，在共和盆地開展干熱巖開發(fā)，提供綠色清潔的基礎電源，恰逢其時。在此次會議上他表示青海共和盆地干熱巖科技攻堅戰(zhàn)啟動在即。

   干熱巖有望成戰(zhàn)略性接替能源 

      根據(jù)中國石化新聞網(wǎng)報道顯示：6月4日，中國石化集團公司承擔的青海共和GR1井作業(yè)開工，標志著由中國地質(zhì)調(diào)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。曹耀峰院士認為，青海共和盆地干熱巖科技攻堅戰(zhàn)的啟動標志著我國干熱巖資源科技攻關從室內(nèi)試驗正式進入了場地開發(fā)階段。

      2017年，政府相關部門出臺的《地熱能開發(fā)利用“十三五”規(guī)劃》明確提出，“十三五”時期，開展干熱巖開發(fā)試驗工作，建設干熱巖示范項目，通過示范項目的建設，突破干熱巖資源潛力評價與鉆探靶區(qū)優(yōu)選、干熱巖開發(fā)鉆井工程關鍵技術及干熱巖儲層取熱等關鍵技術。

      何為干熱巖？根據(jù)國家能源局發(fā)布于2019年3月1日起實施的中華人民共和國能源行業(yè)標準《NB/T 10097-2018 地熱能術語》顯示:干熱巖(hot dry rock)，不含或僅含少量流體，溫度高于180℃，其熱能在當前技術經(jīng)濟條件下可以利用的巖體。增強地熱系統(tǒng)(EGS, Enhanced Geothermal System)，也稱工程地熱系統(tǒng)，為利用工程技術手段開采干熱巖地熱能或強化開采低孔滲性熱儲地熱能而建造的人工地熱系統(tǒng)。

      據(jù)了解，干熱巖的利用主要通過增強型地熱系統(tǒng)（EGS）來實現(xiàn)，基本原理是：通過深井將高壓水注入地下2～6千米的人工儲層內(nèi)，使其通過滲透循環(huán)而吸收熱能；再通過開采井將高溫水、汽通過生產(chǎn)井抽出地表用于發(fā)電；冷卻后的水再次通過高壓泵注入地下熱交換系統(tǒng)循環(huán)使用，整個過程都是在一個封閉的系統(tǒng)內(nèi)進行。

曹耀峰院士在報告中指出，干熱巖資源潛力巨大，且不受季節(jié)、氣候制約，可有效取代煤炭、石化能源消耗，有效保護生態(tài)環(huán)境。數(shù)據(jù)顯示，陸區(qū)干熱巖資源量相當于4950萬億噸標準煤，是所有石油、天然氣和煤炭所蘊藏能量的近30倍。中國大陸3.0-10.0千米深處干熱巖資源量約合856萬億噸標煤，占世界資源量的六分之一左右。資源類型較多，廣泛分布于青藏高原、松遼盆地、渤海灣盆地、東南沿海等地。資源潛力巨大，有望成為戰(zhàn)略性接替能源。

      自上世紀70年代美國在芬頓山開始干熱巖開發(fā)現(xiàn)場試驗開始，世界范圍內(nèi)已建立試驗性質(zhì)的EGS 工程31項，累積發(fā)電能力約12.2MW。盡管美、法、德、日、英等國在干熱巖開發(fā)方面取得了一定進展，但總體上世界干熱巖開發(fā)仍然處于試驗和示范階段，還沒有實現(xiàn)商業(yè)化開發(fā)。

      曹耀峰院士表示，與國外相比，我國干熱巖資源技術研發(fā)起步較晚，尚屬起步階段，國內(nèi)部分高校和科研院所在基礎理論和試驗方面做了一些探索性研究工作。國內(nèi)干熱巖的鉆探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(zhì)性進展。

      青海打造干熱巖開發(fā)示范工程 

      曹耀峰院士透露，2018年3月、8月，中國地調(diào)局、青海國土廳與中石化召開兩輪工作協(xié)調(diào)對接會。明確三方聯(lián)合建設青海共和盆地干熱巖勘查開發(fā)試驗項目，著力打造干熱巖勘查開發(fā)示范工程。三方表示共同籌建攻關團隊、制定科技攻堅戰(zhàn)實施方案。

      早期，我國開展干熱巖勘探開發(fā)關鍵技術攻關研究已做了大量工作。2010年，國土資源部公益性項目“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(fā)與綜合利用關鍵技術研究”。

      為推動我國干熱巖勘查開發(fā)，2013年以來，中國地質(zhì)調(diào)查局先后在東南沿海地區(qū)、松遼平原地區(qū)、華北地區(qū)和青藏高原等重點地區(qū)實施了干熱巖勘查。2014年，中國地質(zhì)調(diào)查局與青海省國土資源廳共同組織實施的青海共和盆地干熱巖勘查鉆獲干熱巖，*我國一直沒有勘查發(fā)現(xiàn)干熱巖資源的空白。2017年5月在共和縣恰卜恰鎮(zhèn)完井的GR1干熱巖勘探孔再獲溫度新高，3705米的孔底測得溫度高達236℃，取得了一批重要成果，為我國進一步開展干熱巖勘查開發(fā)研究打下了重要基礎。

      在此次會議上，曹耀峰院士透露了青海共和盆地干熱巖地熱能開發(fā)試驗進展情況：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(zhèn)同德和倒淌河4處干熱巖遠景區(qū)，總面積達3092.89km2。共和干熱巖體遠景資源量數(shù)據(jù)顯示：面積達到246.9km2。3-10km埋深干熱巖地熱資源基數(shù)為1638.16 EJ，折合標準煤559.09億噸。

      青海共和具有*的地理及基礎設施優(yōu)勢。曹耀峰介紹，共和盆地位于青藏高原北東緣，秦祁昆造山帶的接合部；地勢平坦，海拔適中；共和縣恰卜恰鎮(zhèn)距西寧142km，貴德縣熱水泉距西寧130km；共和縣光伏規(guī)劃裝機容量18675兆瓦；已并網(wǎng)裝機3405兆瓦；總裝機容量1280兆瓦龍羊峽水電站就在附近；目前共和縣電網(wǎng)通過青海主網(wǎng)連接國家電網(wǎng)；井底溫度與當前超高溫鉆測井技術的作業(yè)區(qū)間基本匹配。

“中國石化共計啟動十余項、總投資5000多萬元干熱巖相關項目研究，并已建成中國石化地熱資源開發(fā)利用重點實驗室。”曹耀峰表示，縱觀多年來世界范圍的干熱巖勘查開發(fā)實踐，EGS工程所涉及的核心技術，多數(shù)是石油工程相關技術的借鑒、移植或改造。中國石化擁有豐富的石油勘探開發(fā)實踐經(jīng)驗，為干熱巖勘查開發(fā)技術攻關提供了堅實基礎。

      曹耀峰透露，中國石化干熱巖產(chǎn)業(yè)規(guī)劃分三個階段包括：技術研發(fā)突破期；示范項目建設期；技術革新、商業(yè)化應用期。具體而言，2018-2020年，通過技術攻關，形成具有*水平的干熱巖勘探開發(fā)利用技術系列，并在資源評價的基礎上優(yōu)選1-2個EGS現(xiàn)場試驗基地，初步形成核心技術系列。2021-2023年示范項目建設期，完成試驗基地實施方案設計優(yōu)化，建立我國可復制可推廣的干熱巖開發(fā)示范項目，實現(xiàn)干熱巖的成功利用。到2024-2035年，通過干熱巖產(chǎn)業(yè)技術、工藝升級，大幅降低干熱巖勘探開發(fā)利用成本，嘗試商業(yè)化應用。

      干熱巖開發(fā)面臨諸多問題挑戰(zhàn) 

      近兩年干熱巖已成業(yè)界關注的焦點。然而，世界干熱巖開發(fā)總體上仍處于試驗和示范階段，還未實現(xiàn)商業(yè)化開發(fā)。我國干熱巖開發(fā)更是處于起步階段，面臨資源勘查難、開發(fā)工程難度大、技術薄弱等挑戰(zhàn)。

      曹耀峰院士介紹，除藏南-滇西地區(qū)高溫地熱資源較為豐富外，其他高品質(zhì)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。

      “干熱巖埋藏深，探測精度難以滿足勘探要求，獲取地下熱儲物理參數(shù)的技術和能力有限，難以有效地優(yōu)選場址；現(xiàn)有的井下原地巖石地層描述方法難以適應EGS高溫熱儲的特殊條件。”曹耀峰說。

      干熱巖開發(fā)工程難度大。由于儀器、工具和材料的耐溫能力不足；巖體可鉆性差，工程設計優(yōu)化難度大，鉆速慢、周期長、成本高等問題，面臨成井難題。另外還存在高溫測井技術、以及熱儲改造難題。

      干熱巖開發(fā)還存在利用工程難題。由于缺乏高溫潛水泵、抗高溫示蹤劑、適合于干熱巖循環(huán)測試的解釋技術等，面臨干熱巖臨循環(huán)測試及熱能提取難題。另外，規(guī)?；l(fā)電需要的高溫大流量流體產(chǎn)量還未達到，EGS系統(tǒng)產(chǎn)能穩(wěn)定性還有待加強。

      干熱巖研發(fā)屬于前瞻性技術，曹耀峰院士建言應持續(xù)增大科研項目、人員、經(jīng)費支持力度，加強與國內(nèi)政府部門、研究機構合作，加強干熱巖資源靶區(qū)評價和開發(fā)利用工程技術攻關。同時他還表示，要實現(xiàn)干熱巖資源開發(fā)利用的實質(zhì)性進展，需針對制約規(guī)?；?jīng)濟開發(fā)的關鍵問題，在資源富集與勘查評價、熱儲改造與換熱等方面，開展攻關研究。

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