干热岩蕴藏着巨大的热能,是世界发达国家积极开发的重要资源之一。增强型地热系统是在干热岩技术基础上提出的,经历了40余年的研究。综述了世界干热岩的研究的发展历程、示范工程中失败和成功的经验,论述了开发过程中关键科学技术的重要成就和不足之处,展望了高温地热资源开发的技术发展方向及资源利用前景。
在阐述干热岩资源赋存的指标参数的基础上,通过国内外已发现干热岩资源的成因模式分析,结合中国地壳结构背景,将中国干热岩资源的赋存类型分为高放射性产热型、沉积盆地型、近代火山型和强烈构造活动带型干热岩资源。比较了不同类型干热岩资源的成因机制及差别,提出干热岩资源赋存的有利前景区。
干热岩作为清洁可再生能源,在中国分布广泛。初步估算,10 km可开发利用的干热岩资源占地热资源总量的90%,经济地获取深部干热岩资源成为迫切任务。干热岩资源开发最关键的技术是储层建造,为满足商业化开发的目的,激发后储层必须达到一定体积的有效换热空间,同时开采井应满足理想的开采流量及保证较长的开采年限。本文总结国际干热岩工程的储层激发情况及相关关键技术。
干热岩作为清洁的可再生能源是地热能中最具潜力的部分,是地热能的未来。从分布上来讲,干热岩资源和浅层地温能一样,属于无处不在的资源,然而,干热岩与浅层地温能相比受气候等外界条件影响更小;从资源品质来讲,干热岩资源主要用于发电,能解决国家能源根本需求,资源基数更大。因此干热岩也被称作可能改变未来的新能源,干热岩发电为中国地热能利用的长期目标 。
中国干热岩资源潜力巨大,中国地质调查局评价了中国陆区干热岩资源潜力,中国陆区3.0~10.0 km深处干热岩资源总量为2.52×1025J,相当于860万亿吨标准煤,按2%的可开采资源量计算,相当于中国2010年能源消耗总量的5300倍。
干热岩开发的具体工程技术称为EGS(enhanced geother⁃mal system)。对于建造EGS而言,最关键的技术就是储层的激发,国际上普遍认为理想经济的EGS系统,激发储层体积应达到0.1 km3,有效热交换面积应达到100万m2。而言,国际上很多EGS工程储层激发体积已能远远超过0.1 km3的目标,而热储有效换热面积距离商业化的要求还有一定的差距,主要原因在于激发过程中对裂隙系统的控制还不够理想。