干熱巖資源是一種什么樣的能源？它離我們的現實生活有多遠？

干熱巖地熱能是一種清潔可再生能源

通俗講，干熱巖資源就是存在于巖石中的熱量，被譽為“來自地球母親的溫暖”。

地球內部蘊含著巨大能量。地球通過火山、地震、地熱等方式，源源不斷地釋放著內部能量。干熱巖是地球內部熱能的一種賦存介質，是一種不含水或蒸氣、埋深為3至10公里、溫度為150℃至650℃的致密熱巖體。在地下一定深度，這樣的高溫巖體無處不在，可以說干熱巖資源的潛力巨大。但由于技術和手段等限制，能被人類所勘查及開發利用的干熱巖資源主要集中在埋深較淺、溫度較高、有開發經濟價值的地下熱巖體。

與傳統化石能源相比，干熱巖地熱能是一種清潔可再生能源；與其他清潔能源相比，干熱巖能夠實現穩定、可靠且安全的能源供應。中國地質科學院水文地質環境地質研究所研究員、俄羅斯自然科學院院士王貴玲介紹，保守估計，地殼中干熱巖（3至10 公里深處）所蘊含的能量相當于全球所有石油、天然氣和煤炭所蘊藏能量的30倍。

干熱巖資源開發利用的原理，是通過深井將高壓水注入地下3000至6000米的干熱巖層，使其滲透進入巖層的縫隙并吸收地熱能量。此后，通過另一口專用深井，將巖石裂隙中的高溫通過水、汽提取到地面，再通過熱交換及地面循環裝置用于發電、供暖等綜合利用。利用后的尾水通過回灌井再次注入到地下干熱巖體中, 從而達到循環利用的目的。

干熱巖是一種沒有水或蒸汽的熱巖體，主要是各種變質巖或結晶巖類巖體；干熱巖普遍埋藏于距地表2～6公里的深處，其溫度范圍很廣，在150～650℃之間。在學術界，干熱巖有時被稱為“熱干巖”，其英文名稱為“Hot Dry Rock”。

干熱巖的熱能賦存于巖石中，較常見的巖石有黑云母片麻巖、花崗巖、花崗閃長巖以及花崗巖小丘等（Tenzer，2001）。一般干熱巖上覆蓋有沉積巖或土等隔熱層。

干熱巖也是一種地熱資源。但是，干熱巖是屬于溫度大于150℃的高溫地熱資源，而且其性質和賦存狀態有別于蒸汽型、熱水型、地壓型和巖漿型的地熱資源。

從現階段來說，干熱巖地熱資源是專指埋深較淺、溫度較高、有開發經濟價值的熱巖體。

一．干熱巖概念及資源分布

干熱巖概念

干熱巖是一種沒有水或蒸汽（或是含少量水而不能流動），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，蘊藏在其中的熱能，就是干熱巖地熱能。

干熱巖資源成因和分類

地殼運動——劇烈構造運動減壓熔融生熱——強烈構造活動帶型

地幔熱流——地核地幔傳導對流生熱——沉積盆地型（地殼減薄區）

巖漿活動——巖漿沿裂隙向淺部運移生熱——近代火山型

地殼熱流——同位素衰變生熱——高放射性產熱型

干熱巖資源分布情況-世界范圍

強烈構造活動帶型:環太平洋地震帶（美國西海岸），喜瑪拉雅-印度洋板塊（中國）

板塊內部地殼減薄區：歐洲上萊茵地塹，法國、德國

近代火山型：日本、冰島

板內高放射性花崗巖發育區：澳大利亞

干熱巖資源分布情況-國內

強烈構造活動帶型：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，與水熱型地熱系統共生。

近代火山型：分布騰沖、長白山、五大連池等地區，底部巖漿活動密切相關。

高放射性產熱型：東南沿海，發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：中國地調局數據顯示中國大陸3~10km干熱巖資源總量數據顯示其總量為，為2.5×1025J（合856萬億噸標煤）。總量是我國油氣、煤炭總資源量的30倍。

美國：美國本土3~10km干熱巖資源總量為1.67×1025J（不含黃石公園），合572萬億噸標煤。

全球地熱資源量約4900萬億噸標煤，中國約占全球資源量的六分之一。

干熱巖地熱能優勢

資源豐富：3-10km內資源總量大

分布廣泛：板緣和板內地熱域都有分布

青藏高原及周邊、東部第二沉降帶等地區資源尤為豐富

綠色無污染，可再生，用途廣泛

利用干熱巖地熱能發電和梯級利用，不產生環境污染，地熱能源可再生

可靠性強： 利用系數高，能量輸出穩定

可作為基本載荷亦可作為調峰載荷，以適應季節和氣候變化需求

二．干熱巖開發利用技術及挑戰

干熱巖開發技術屬于世界性難題，國際上通用的干熱巖開發技術是增強型地熱系統（EGS技術），該技術是為了開發具有經濟價值的地熱資源而創建的人工地熱系統，作為干熱巖地熱資源開發的首選技術。

增強型地熱系統（EGS）-干熱巖開發工程

干熱巖無水或少水，裂縫欠發育，需要人工創建熱儲進行開發，增強型地熱系統（EGS）是開發干熱巖資源的具體工程系統。

關鍵技術：

選區選址：優選項目建設靶區

系統設計：精準描述熱儲，設計運行參數

高效成井：形成循環采熱的路徑

壓裂造儲：人造高導流大面積熱儲

系統運行：運行與監測，穩定采熱發電

靶區優選

難題：熱源埋藏深，地溫場非均質性強，成因機理主控因素復雜，資源可動用性不清等

目的：基于現場試驗和研究，通過地質、地球物理、地球化學、遙感等手段優選經濟技術指標優越的目標區塊。

指標：優選指標包括溫度、裂隙情況、大地熱流、居里面埋深、酸性巖體分布和控熱構造特征等。

系統描述和設計

難題：孔縫結構特征復雜，溫度場、應力場、滲流場、化學場四場耦合難度大，開發關鍵指標眾多等。

目的：根據已有的測試參數，地質和工程資料，利用數值模擬、物理模擬、巖心分析等手段，掌握熱儲地質工程特征，進行熱儲精細描述，設計熱儲換熱參數、井組、井網、井距、采灌制度等運行參數。

技術：壓前壓后人工裂縫地質建模技術，滲流傳熱模擬技術，熱儲四場耦合模型建立與數值求解技術，熱儲運行效率和使用壽命分析技術。

高效成井

難題：超高溫、地層高硬、研磨性強、裂隙發育、構造復雜、熱破裂現象頻發、工程地質條件復雜等；

目的：根據工程需求進行直井、定向井、水平井，復雜結構井等深鉆施工，形成可靠的循環采熱的通道

技術：主要的技術包括：高溫硬地層破巖鉆頭和工具，耐高溫井下測量儀器，耐高溫井筒流體和工作液材料，高溫井下安全控制技術與地面冷卻設備，耐高溫保溫井筒密封材料和工藝。

壓裂造儲

難題：高溫度、高硬度，高應力，高密度，未知性強，預測難度大，熱儲工程地質條件復雜等。

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

技術：地質力學參數求取技術，巖體破裂與裂隙展布評估與控制技術，耐高溫自支撐高導流壓裂液，裂縫監測與壓裂效果評價技術。

系統運行

難題：熱力短路，熱儲四場動態變化監測和系統運行關鍵參數準確調整困難，水巖作用強烈，地面線路易結垢。

目的：維持系統運行壽命超過20年，保證出口流體的溫度和流量在運行過程中始終滿足發電要求，保障地下換熱效率和地面發電系統管路通暢。

技術：系統運行監測技術（示蹤技術），熱儲動態模擬和運行參數動態優化技術，發電工藝優選技術，管路除垢阻垢技術。

三.干熱巖開發現狀

國外EGS項目概況

美、法、德、英、日、澳等國家起步較早，已經建立了25個試驗性質的EGS工程（歐洲15項，美國6項，澳大利亞2項，日本2項），累積發電能力約12MW。

國外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，最高已經達到400℃。

熱儲改造對象：有天然裂縫，相對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、泡沫等無固相低密度鉆井液。

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

監測：多采用示蹤劑、微地震監測和重力測量。

國內——干熱巖的勘探開發還處于勘察階段

干熱巖資源調查：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行了7口勘探井的施工，其中4口達到干熱巖標準。

貴德盆地扎倉溝進行了4口勘探井的施工，其中2口達到干熱巖標準。

福建漳州進行了1口干熱巖科探井的施工

總之，盡管國際上對干熱巖研究起步較早，但由于資金、技術等限制，目前僅有幾個小規模、試驗性質的干熱巖（EGS ）發電示范工程，還沒有一個完全規模化、商業化正式運行的干熱巖（EGS）項目。

在目前的經濟技術條件下，實現高效率開發利用干熱巖資源需借鑒國外先進經驗，科研人員還需深入研究。

據統計，全世界已安裝的常規地熱發電裝機容量已達1.3萬兆瓦以上，而中國只有27兆瓦左右。中國上世紀90年代開始對干熱巖資源進行調查研究，目前干熱巖研究處在由調查評價、勘查和實踐探索階段進入試驗開發階段，但大規模商業化利用還需要解決一系列技術難題。