储量丰富 开发挑战大
关于干热岩能源的储量,王贵玲介绍说,保守估计地壳中干热岩(3-10 公里深处)所蕴含的能量相当于全球所有石油、天然气和煤炭所蕴藏能量的30倍。他援引据麻省理工学院2006年报告的数据,只要开发3500-7500米深度2%的干热岩资源储量,能量就将达到美国2005年全年能源消耗总量的2600倍。中国地质调查局以同样的方法评价了我国陆区干热岩资源潜力,3-10公里深处干热岩资源总量相当于860万亿吨标准煤,按2%的可开采资源量计算,相当于我国2010年能源消耗总量的5300倍。从事矿产勘查及评价研究工作的河北省煤田地质局田兰兰曾撰文分析了中国高温岩体干热岩地热资源储量的地区分布。该文指出,中国东部地区地壳薄,有利于开发传导型地热,东部沿海地区如广东、福建等省区位于太平洋板块边缘,是地热利用的有利地区。西藏南、滇西、川西属喜马拉雅地热带,有资料介绍钻2000米即可获得 200℃的高温热水,是地热最有利地区。钻探勘查表明其他地区如松辽盆地与渤海湾盆地等干热岩资源储量也很丰富。
人类对干热岩资源的开发利用试验始于上世纪70年代。王贵玲介绍说,1974年,美国在新墨西哥州启动了世界上第一次利用干热岩资源的项目,随后在国际能源署协调下,英国、法国、德国和日本相继加入该计划,进行了开创性的工程研究,取得了相当有价值的成果。英国、日本、瑞典、德国等之后也启动了本国的干热岩项目。
中国干热岩研究启动较晚,但发展很快。“十二五”期间,国土资源部、中国地质调查局安排开展了全国地热资源调查评价工作,同时启动了我国干热岩资源的研究寻找工作。之后,分别在福建、广东、海南、湖南等省份开展了区域地质调查与深部地球物理勘查。2015年5月,设计深度4000米的干热岩资源勘查深井在福建漳州市清泉林场开钻,这是中国地质调查局实施的中国第一个干热岩资源勘查深井。勘查表明,漳州干热岩地热能源储藏量丰富,开发地热发电前景广阔。今年9月,勘查人员在青海共和盆地3705米深处钻获236℃的高温干热岩体,这是中国首次钻获温度最高的干热岩体,以该地区2%作为可开采资源量计算,折合的标准煤为2016年全国能源消耗的3倍。
能源转型新机遇
今年7月底,国家863计划“干热岩热能开发与综合利用关键技术研究”项目顺利通过验收,这表明,经过3年攻关,中国在干热岩靶区定位技术与工程测试技术研究、开发实验模拟平台和相关材料等方面获得了关键技术支撑。对此,王贵玲指出,在肯定相关科技领域取得突破性进展的同时,也要看到,随着对干热岩研究的开展和实验性开发,很多相关科学和工程问题也逐渐凸显出来。他认为目前面临的最关键问题包括资源靶区定位技术、水力压裂储层改造等。
所谓资源靶区定位就是如何高效找准优质干热岩资源。王贵玲指出,这需要依托大地热流图,但目前相关数据不全,特别是缺少地温随深度变化的数据。水力储层改造技术是干热岩开发的最核心技术,包括高温高压条件下的深钻技术、水力压裂技术、裂隙系统监测等方面。王贵玲认为要在新型前沿钻的研发和降低成本方面继续下功夫。干热岩开发水力压裂方面,王贵玲认为,必须解决目前压裂的效果和裂隙系统发展难以预测的问题。
11月下旬召开的全国地热资源调查评价研讨会上传递的信息表明,我国干热岩勘查与开发力度将进一步加大。特别值得注意的是,会议提出“要坚决打好京津冀地热资源调查评价科技攻坚战”,重点在“雄安新区”等地区,探明深部地热储层地质结构,为京津冀地区地热规模化、可持续高效利用提供支撑。而在近期召开的雄安新区地热勘查开发学术研讨会上,多名专家认为,雄安新区中深层和浅层地热资源十分丰富,加强资源调查评价、理论与技术创新,有望建成地热能开发利用的全球样板。王贵玲在会上对雄安新区优质地热资源给予高度评价,认为具有埋藏浅、温度高、水质好、易回灌等特点。
雄安新区是继深圳经济特区和上海浦东新区之后又一具有全国意义的新区,其设立被称为“千年大计、国家大事”。今天,支撑其发展的绿色能源路线已经初步显现出来,而“建成地热能开发利用的全球样板”则彰显了地热资源将在其中扮演的重要角色。可以预见,将会有越来越多的中国城市借鉴雄安地热经验,加速向绿色转型。而干热岩作为一种新型地热资源,其勘查开发技术的进步将会推动其商业化进程,进而有望助力能源结构变革,为建设天蓝、水绿的美丽中国作出贡献。