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干熱巖地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)與利用

更新時(shí)間:2019-08-04      瀏覽次數(shù):2668

地?zé)豳Y源是一種可再生的清潔能源,儲(chǔ)量大、分布廣,具有清潔環(huán)保、用途廣泛、穩(wěn)定性好、可循環(huán)利用等特點(diǎn),與風(fēng)能、太陽(yáng)能等相比,不受季節(jié)、氣候、晝夜變化等外界因素干擾,是一種現(xiàn)實(shí)并具有競(jìng)爭(zhēng)力的新能源。

經(jīng)過(guò)多年的地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā),我國(guó)地?zé)嶂苯永眠B續(xù)多年位于世界*,如圖所示中國(guó)地?zé)嶂苯永檬堑诙绹?guó)的2倍多。如果加上地?zé)岚l(fā)電折算成年產(chǎn)出熱能,2014年中國(guó)地?zé)峥傮w利用為48570 GWh,仍遠(yuǎn)大于美國(guó)的36328 GWh。 

中國(guó)地?zé)嶂苯永媒Y(jié)構(gòu)發(fā)生了可喜的變化。2014年底,地?zé)峁┡壤^(guò)溫泉洗浴。主要比例是:地源熱泵58%,地?zé)峁┡?9%,溫泉洗浴18%。地?zé)衢_(kāi)發(fā)的能源性、技術(shù)性得以突出。 

2017年2月,國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局及國(guó)土資源部聯(lián)合發(fā)布《地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)利用“十三五”規(guī)劃》,這是國(guó)家地?zé)岙a(chǎn)業(yè)規(guī)劃,是地?zé)岙a(chǎn)業(yè)發(fā)展的里程碑,必將對(duì)我國(guó)地?zé)岙a(chǎn)業(yè)快速、健康發(fā)展起到極大的推動(dòng)作用。 

發(fā)展目標(biāo)

地?zé)峁┡?制冷面積:新增11億平方米,淺層地?zé)崮?strong>7億平方米,中深層地?zé)?strong>4億平方米。至2020年,地?zé)峁┡ㄖ评洌┟娣e累計(jì)達(dá)到16億平方米。 

地?zé)岚l(fā)電裝機(jī)容量:累積新增50萬(wàn)千瓦,至2020年,累計(jì)實(shí)現(xiàn)地?zé)岚l(fā)電裝機(jī)容量53萬(wàn)千瓦。 

地?zé)崮芾每偭浚旱?020年,地?zé)崮芾每偭?strong>7000萬(wàn)噸標(biāo)煤,地?zé)峁┡昀昧?strong>4000萬(wàn)噸標(biāo)煤。

一.干熱巖概念及資源分布

干熱巖概念

干熱巖是一種沒(méi)有水或蒸汽(或是含少量水而不能流動(dòng)),普遍埋藏于距地表3~10km的地層深處,溫度介于180~650℃的高溫巖體,蘊(yùn)藏在其中的熱能,就是干熱巖地?zé)崮堋?nbsp;

干熱巖資源成因和分類

地殼運(yùn)動(dòng)——劇烈構(gòu)造運(yùn)動(dòng)減壓熔融生熱——強(qiáng)烈構(gòu)造活動(dòng)帶型

地幔熱流——地核地幔傳導(dǎo)對(duì)流生熱——沉積盆地型(地殼減薄區(qū))

巖漿活動(dòng)——巖漿沿裂隙向淺部運(yùn)移生熱——近代火山型

地殼熱流——同位素衰變生熱——高放射性產(chǎn)熱型

干熱巖資源分布情況-世界范圍

強(qiáng)烈構(gòu)造活動(dòng)帶型:環(huán)太平洋地震帶(美國(guó)西海岸),喜瑪拉雅-印度洋板塊(中國(guó))

板塊內(nèi)部地殼減薄區(qū):歐洲上萊茵地塹,法國(guó)、德國(guó)

近代火山型:日本、冰島

板內(nèi)高放射性花崗巖發(fā)育區(qū):澳大利亞

干熱巖資源分布情況-國(guó)內(nèi)

強(qiáng)烈構(gòu)造活動(dòng)帶型:青藏高原。歐亞和印度洋板塊擠壓,有侵入體和熔融體等高溫巖漿熱源。 

沉積盆地型:松遼盆地、汾渭地塹等中新生代斷陷盆地的下部,沉積覆蓋層具有較高的地溫梯度,與水熱型地?zé)嵯到y(tǒng)共生。

近代火山型:分布騰沖、長(zhǎng)白山、五大連池等地區(qū),底部巖漿活動(dòng)密切相關(guān)。

高放射性產(chǎn)熱型:東南沿海,發(fā)育許多大型的中生代酸性花崗巖類巖體。

干熱巖資源量

我國(guó):中國(guó)地調(diào)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示中國(guó)大陸3~10km干熱巖資源總量數(shù)據(jù)顯示其總量為,為2.5×1025J(合856萬(wàn)億噸標(biāo)煤)。總量是我國(guó)油氣、煤炭總資源量的30倍。      

美國(guó):美國(guó)本土3~10km干熱巖資源總量為1.67×1025J(不含黃石公園),合572萬(wàn)億噸標(biāo)煤。

地?zé)豳Y源量約4900萬(wàn)億噸標(biāo)煤,中國(guó)約占資源量的六分之一。

干熱巖地?zé)崮軆?yōu)勢(shì)

資源豐富:3-10km內(nèi)資源總量大

分布廣泛:板緣和板內(nèi)地?zé)嵊蚨加蟹植?/span>

青藏高原及周邊、東部第二沉降帶等地區(qū)資源尤為豐富

綠色無(wú)污染,可再生,用途廣泛

利用干熱巖地?zé)崮馨l(fā)電和梯級(jí)利用,不產(chǎn)生環(huán)境污染,地?zé)崮茉纯稍偕?/span>

可靠性強(qiáng): 利用系數(shù)高,能量輸出穩(wěn)定

可作為基本載荷亦可作為調(diào)峰載荷,以適應(yīng)季節(jié)和氣候變化需求

二.干熱巖開(kāi)發(fā)利用技術(shù)及挑戰(zhàn)

干熱巖開(kāi)發(fā)技術(shù)屬于世界性難題,上通用的干熱巖開(kāi)發(fā)技術(shù)是增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)(EGS技術(shù)),該技術(shù)是為了開(kāi)發(fā)具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的地?zé)豳Y源而創(chuàng)建的人工地?zé)嵯到y(tǒng),作為干熱巖地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)的技術(shù)。

增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)(EGS)-干熱巖開(kāi)發(fā)工程

干熱巖無(wú)水或少水,裂縫欠發(fā)育,需要人工創(chuàng)建熱儲(chǔ)進(jìn)行開(kāi)發(fā),增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)(EGS)是開(kāi)發(fā)干熱巖資源的具體工程系統(tǒng)。

關(guān)鍵技術(shù):

選區(qū)選址:優(yōu)選項(xiàng)目建設(shè)靶區(qū)

系統(tǒng)設(shè)計(jì):描述熱儲(chǔ),設(shè)計(jì)運(yùn)行參數(shù)

成井:形成循環(huán)采熱的路徑

壓裂造儲(chǔ):人造高導(dǎo)流大面積熱儲(chǔ)

系統(tǒng)運(yùn)行:運(yùn)行與監(jiān)測(cè),穩(wěn)定采熱發(fā)電

靶區(qū)優(yōu)選

難題:熱源埋藏深,地溫場(chǎng)非均質(zhì)性強(qiáng),成因機(jī)理主控因素復(fù)雜,資源可動(dòng)用性不清等

目的:基于現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和研究,通過(guò)地質(zhì)、地球物理、地球化學(xué)、遙感等手段優(yōu)選經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)*的目標(biāo)區(qū)塊。

指標(biāo):優(yōu)選指標(biāo)包括溫度、裂隙情況、大地?zé)崃鳌⒕永锩媛裆睢⑺嵝詭r體分布和控?zé)針?gòu)造特征等。

系統(tǒng)描述和設(shè)計(jì)

難題:孔縫結(jié)構(gòu)特征復(fù)雜,溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)、滲流場(chǎng)、化學(xué)場(chǎng)四場(chǎng)耦合難度大,開(kāi)發(fā)關(guān)鍵指標(biāo)眾多等。

目的:根據(jù)已有的測(cè)試參數(shù),地質(zhì)和工程資料,利用數(shù)值模擬、物理模擬、巖心分析等手段,掌握熱儲(chǔ)地質(zhì)工程特征,進(jìn)行熱儲(chǔ)精細(xì)描述,設(shè)計(jì)熱儲(chǔ)換熱參數(shù)、井組、井網(wǎng)、井距、采灌制度等運(yùn)行參數(shù)。

技術(shù):壓前壓后人工裂縫地質(zhì)建模技術(shù),滲流傳熱模擬技術(shù),熱儲(chǔ)四場(chǎng)耦合模型建立與數(shù)值求解技術(shù),熱儲(chǔ)運(yùn)行效率和使用壽命分析技術(shù)。

成井

難題:超高溫、地層高硬、研磨性強(qiáng)、裂隙發(fā)育、構(gòu)造復(fù)雜、熱破裂現(xiàn)象頻發(fā)、工程地質(zhì)條件復(fù)雜等;

目的:根據(jù)工程需求進(jìn)行直井、定向井、水平井,復(fù)雜結(jié)構(gòu)井等深鉆施工,形成可靠的循環(huán)采熱的通道

技術(shù):主要的技術(shù)包括:高溫硬地層破巖鉆頭和工具,耐高溫井下測(cè)量?jī)x器,耐高溫井筒流體和工作液材料,高溫井下安全控制技術(shù)與地面冷卻設(shè)備,耐高溫保溫井筒密封材料和工藝。

壓裂造儲(chǔ)

難題:高溫度、高硬度,高應(yīng)力,高密度,未知性強(qiáng),預(yù)測(cè)難度大,熱儲(chǔ)工程地質(zhì)條件復(fù)雜等。

目的:利用水力壓裂,酸化等手段,在致密(裂縫欠發(fā)育地層)高溫地層,建立大面積高導(dǎo)流裂縫發(fā)育空間熱儲(chǔ)。

技術(shù):地質(zhì)力學(xué)參數(shù)求取技術(shù),巖體破裂與裂隙展布評(píng)估與控制技術(shù),耐高溫自支撐高導(dǎo)流壓裂液,裂縫監(jiān)測(cè)與壓裂效果評(píng)價(jià)技術(shù)。

系統(tǒng)運(yùn)行

難題:熱力短路,熱儲(chǔ)四場(chǎng)動(dòng)態(tài)變化監(jiān)測(cè)和系統(tǒng)運(yùn)行關(guān)鍵參數(shù)準(zhǔn)確調(diào)整困難,水巖作用強(qiáng)烈,地面線路易結(jié)垢。

目的:維持系統(tǒng)運(yùn)行壽命超過(guò)20年,保證出口流體的溫度和流量在運(yùn)行過(guò)程中始終滿足發(fā)電要求,保障地下?lián)Q熱效率和地面發(fā)電系統(tǒng)管路通暢。

技術(shù):系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)技術(shù)(示蹤技術(shù)),熱儲(chǔ)動(dòng)態(tài)模擬和運(yùn)行參數(shù)動(dòng)態(tài)優(yōu)化技術(shù),發(fā)電工藝優(yōu)選技術(shù),管路除垢阻垢技術(shù)。

三.干熱巖開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀

國(guó)外EGS項(xiàng)目概況

美、法、德、英、日、澳等國(guó)家起步較早,已經(jīng)建立了25個(gè)試驗(yàn)性質(zhì)的EGS工程(歐洲15項(xiàng),美國(guó)6項(xiàng),澳大利亞2項(xiàng),日本2項(xiàng)),累積發(fā)電能力約12MW。

國(guó)外EGS工程概況

深度:干熱巖2000-5000m,上部1000-3000m多為高溫水熱型。

溫度:較成功的都在180-200℃以上,已經(jīng)達(dá)到400℃。

熱儲(chǔ)改造對(duì)象:有天然裂縫,相對(duì)容易形成體積裂縫的地層。

成井:大量采用定向井,裸眼完井,清水、泡沫等無(wú)固相低密度鉆井液。

造儲(chǔ):水或鹽水,不用支撐劑。注入量視規(guī)模而定;排量分為低排量長(zhǎng)期注入(3~6m3 /min),或者低排量和大排量交替注入。

監(jiān)測(cè):多采用示蹤劑、微地震監(jiān)測(cè)和重力測(cè)量。

國(guó)內(nèi)——干熱巖的勘探開(kāi)發(fā)還處于勘察階段

干熱巖資源調(diào)查:松遼盆地,東南沿海,青海共和及貴德,四川康定等

青海共和盆地恰卜恰進(jìn)行了7口勘探井的施工,其中4口達(dá)到干熱巖標(biāo)準(zhǔn)。

貴德盆地扎倉(cāng)溝進(jìn)行了4口勘探井的施工,其中2口達(dá)到干熱巖標(biāo)準(zhǔn)。

福建漳州進(jìn)行了1口干熱巖科探井的施工

總之,盡管上對(duì)干熱巖研究起步較早,但由于資金、技術(shù)等限制,目前僅有幾個(gè)小規(guī)模、試驗(yàn)性質(zhì)的干熱巖(EGS )發(fā)電示范工程,還沒(méi)有一個(gè)*規(guī)模化、商業(yè)化正式運(yùn)行的干熱巖(EGS)項(xiàng)目。

中國(guó)近年來(lái)也在加大干熱巖開(kāi)發(fā)的研究投入, 2010年國(guó)土資源部啟動(dòng)了公益性科研項(xiàng)目“我國(guó)干熱巖勘查關(guān)鍵技術(shù)研究”,主要開(kāi)展干熱巖高溫鉆探技術(shù)方面的研究。2012年,吉林大學(xué)、清華大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所承擔(dān)了國(guó)家高新技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)項(xiàng)目“干熱巖熱能開(kāi)發(fā)與綜合利用關(guān)鍵技術(shù)研究”,開(kāi)啟了我國(guó)專門針對(duì)干熱巖工程的研究。但是,總體上我國(guó)的干熱巖開(kāi)發(fā),還處于初級(jí)階段,相比國(guó)外存在很大差距。

我國(guó)干熱巖開(kāi)發(fā)利用展望

2016年8月份印發(fā)《“十三五”國(guó)家科技創(chuàng)新規(guī)劃》中,比較系統(tǒng)地在深海、深藍(lán)、深空、深地(含干熱巖)等能夠拓展國(guó)家戰(zhàn)略利益、保證國(guó)家戰(zhàn)略優(yōu)勢(shì)的領(lǐng)域做出了部署。深地研究必將對(duì)干熱巖的勘探開(kāi)發(fā)帶來(lái)重要的推動(dòng)作用。

中國(guó)石化正在積極推動(dòng)我國(guó)干熱巖的勘探開(kāi)發(fā)工作,中石化科技部在2015年6月設(shè)立了“干熱巖地?zé)豳Y源潛力評(píng)價(jià)與鉆探靶區(qū)優(yōu)選方法前瞻研究”項(xiàng)目,由中石化新星石油公司承擔(dān),2016年12月驗(yàn)收。在此基礎(chǔ)上,今年5月又設(shè)立了“干熱巖勘探開(kāi)發(fā)關(guān)鍵工程技術(shù)研究”項(xiàng)目,由中石化工程院、勘探院、新星石油公司聯(lián)合承擔(dān)。

下一步,中石化與國(guó)內(nèi)干熱巖研究團(tuán)隊(duì),共同申請(qǐng)國(guó)家支持計(jì)劃中的干熱巖項(xiàng)目,從而加速推進(jìn)我國(guó)的干熱巖開(kāi)發(fā)工作。

我們預(yù)測(cè),到2030年左右,隨著干熱巖開(kāi)發(fā)取得長(zhǎng)足進(jìn)步,干熱巖發(fā)電將會(huì)成為我國(guó)可再生能源發(fā)電的重要一員。

青海省自2017年6月17日至23日,連續(xù)7天合計(jì)168小時(shí)內(nèi),全部以太陽(yáng)能、風(fēng)能及水力發(fā)電供應(yīng)全省用電。此舉在全國(guó)尚屬,具有重要的里程碑意義。

青海省也是我國(guó)干熱巖分布的有利地區(qū)之一,展示了良好的干熱巖發(fā)電前景。

我司深井地?zé)岜O(jiān)測(cè)產(chǎn)品系列介紹:

1.0-1000米單點(diǎn)溫度檢測(cè)(普通表和存儲(chǔ)表)

2.0-1000米淺層地溫能監(jiān)測(cè)(采集器采用低功耗、攜帶方便;物聯(lián)網(wǎng)GPRS無(wú)線傳輸至WEB端網(wǎng)絡(luò);單總線結(jié)構(gòu),可擴(kuò)展128個(gè)點(diǎn);進(jìn)口18B20高精度傳感器,在10-40度范圍內(nèi),精度在0.1-0.2

3.0-3000米單點(diǎn)溫度檢測(cè)(普通顯示,只能顯示溫度,沒(méi)有存儲(chǔ)分析軟件功能)

4.0-10000米分布式多點(diǎn)深層地溫監(jiān)測(cè)(采用分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng))

5.0-1200米GPRS型液位/溫度一體式自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(同時(shí)監(jiān)測(cè)溫度和液位兩個(gè)參數(shù),MAX耐溫125攝氏度)

6.0-7000米全景型耐高溫測(cè)溫成像一體井下電視(同時(shí)監(jiān)測(cè)溫度和視頻圖片等)

分布式光纖溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)細(xì)分兩大類:1.井筒測(cè)試 2.井壁測(cè)試

有此類深井地溫項(xiàng)目,歡迎新老客戶朋友垂詢!

 

關(guān)鍵詞:地?zé)峋植际焦饫w測(cè)溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)/分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)/深井測(cè)溫儀/深水測(cè)溫儀/地溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)/深井地溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)/地?zé)峋诜植际焦饫w測(cè)溫方案/光纖測(cè)溫系統(tǒng)/深孔分布式光纖溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)/干熱巖/干熱巖發(fā)電/干熱巖地溫監(jiān)測(cè)/地?zé)峋疁y(cè)溫系統(tǒng)/地?zé)峋疁y(cè)溫儀/地溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)/地?zé)岜O(jiān)測(cè)系統(tǒng)

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