干热岩研究现状

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第二章以往工作程度

一、国外技术现状及发展趋势

美国是最早对干热岩进行研究的国家。自从在美国洛斯阿拉莫斯国家实验室

提出干热岩地热能的概念以来，国际上在干热岩研究和开发方面注入了大量的资金。现有十多个国家的干热岩项目由政府资助。

美国在新墨西哥州中北部的芬顿山成立了干热岩研究中心，由政府资助进行干热岩试验研究，最深钻孔达4500米，岩体温度为330℃，热交换系统深度为3600米，发电量由最初的3MW到最后的10MW。每平方米的地热流值达250毫瓦。

从1980年开始，日本政府资助了一项研究干热岩发电技术可行性的项目。在山形县打了四个钻孔，深度在2000～2200m之间，岩体温度为250℃。又进行了多次短期的水压测试。通过这些试验，探讨了通过人工压力在岩体上形成热交换系统的寿命长短。1988年，日本政府和几个私人机构资助了一项研究水-岩体间热交换项目，研究地点在岩手县，钻井深度为1500米，岩体温度达200℃。

1977-1986年，欧共体资助德国在巴伐利亚东北部的Falkenberg开展了一项干热岩研究。在深度很浅的情况下，研究岩石的自身裂隙、水压产生裂隙的机制以及水在这些裂隙中的运移机理。

自1987年以来，在法国阿尔萨斯州北部索尔茨的一个村庄，来自德国、法国、意大利和英国的科研人员实施了干热岩发电试验。该试验的资金由欧盟提供。试验地的干热岩体为裂隙发育的花岗岩，两口井深分别为3590m和3876m，井底温度在150～170℃之间。1997年对两口井进行了为期4个月的循环测试。此后，3876m的井钻深至5000m，基底岩石温度高达200℃。

澳大利亚在2003年开展了一个有关干热岩利用的项目，项目的地点在库珀盆地，勘查结果显示该盆地的热能储量高达500亿桶油当量（据澳洲Metasource 公司网站）。在4500米的深处，干热岩的温度高达270℃。项目的开发商是成立于2000年的Geodynamics有限公司。该公司在2003年9月花了1160万澳元钻了第一口注水井，而且通过注水在花岗岩上生成了一系列永久的连通空隙，在2006年初决定建造首座应用HDR技术的地热发电站，并计划用干热岩替代煤炭、天然气、核电站发电。该公司已钻成两眼4000多米深的干热岩井，于2009年1月，利用这两眼井建成一座1000KW的示范电站。

国外在干热岩地热资源勘查中已成功地采用地球物理勘查技术，如在澳大利亚南部用重力异常圈定隐伏花岗闪长岩的分布范围，确定干热岩规模；在日本的Ogachi发电站用反射地震法和可控源音频大地电磁法勘查地下第三系花岗岩（干

热岩），划分了花岗岩的顶界面，确定了断裂位置。

干热岩发电是20世纪70年代由美国加州大学实验室研究人员提出的，其基本思想是在高温但无水或无渗透率的热岩体中，通过水力压裂等方法制造出一个人工热储，将地面冷水注人地下深处以获取热能，然后将热导出地面进行发电。30多年来，发达国家如美国、日本、法国、英国、德国等先后投入巨资进行研究，干热岩开发利用的理论与技术都取得了很大进展，美国开发的干热岩已可支持10兆瓦的发电站运行，并在运行过程中只有很小的压力损失，水的流失量仅为注入量的7％。

目前，国际上干热岩发电技术正向第二代过渡，美国、德国、英国和日本等国家都建立了专门研发干热岩发电技术的机构，并投入巨资。

二、国内技术现状及发展趋势

我国仅少数科研单位参与了部分干热岩国际合作研究，如在1993年至1995年期间，国家地震局地壳应力研究所和日本中央电力研究所开展合作，在北京房山区进行了干热岩发电的研究试验工作。澳大利亚特里特姆股份有限公司和中国能源研究会地热专业委员会洽谈了一个中澳合作的研究干热岩项目，项目组计划在澳方指导下对双方商定的重点工作区藏滇川和闽粤琼地区进行资料收集和分析研究，以确定下一步工作靶区，然后开展可控源大地电磁物探和热物理参数测试等进一步研究，以评价选区的潜力，但该项目最终没有实施。

三、国内现有工作基础

1、资料储备

建国以来，我国多次开展了全国范围内的地质、水文地质、地热地质、石油地质等调查，为干热岩科学开发利用示范基地的选址奠定了基础。中国地质科学院水文地质环境地质研究所自50年代初期就开始了全国区域地下热水的研究工作，积累了丰富的经验。50年代末期至60年代对北京小汤山地热田进行了热矿水的调查，完成了“北京小汤山地热田的地热勘察”工作。70年代，李四光教授继石油、地震研究之后，提出开展地热开发研究工作的部署，我所地热研究工作重点转向地热勘察评价工作，先后在天津、广西、湖南、广东、湖北、西藏等地进行地热研究与勘察工作，完成了“京津唐地热资源评价”、“湖南灰汤地热田勘察与地热电站建立”、“湖北三畈地热勘查”等研究工作。在此期间还完成了“河

北东部热矿水、广东东部热矿水分区及其形成问题的研究”、“我国热水分布规律及其开发利用研究”、“中国地下热水分布的分带性”、“中国地热资源特征”、“地下热水普查勘探方法”等科研工作，编制了1：1500万中国地热资源分布图。70年代后期，地热研究人员多次赴西藏对羊八井地热田开展地热地质调查、勘查与评价工作，这是羊八井地热电站建立之前的最基本工作，为电站的建立设计提供了包括热田储量在内的大量基础资料，也为后来兄弟单位进藏工作打下了良好的基础。“七五”期间，承担了国家科技攻关项目的研究工作，负责完成了国家科技攻关项目“典型农业区地热资源评价”、“天津山岭子地热田地热资源评价”、“已开发热田的动态监测及资源的合理开发利用”、“中国地热资源数据库”及地矿部科技攻关课题“天津市王兰庄地热田地温场和水化学特征及地下热水赋存条件”、“华北地热规划”、“中国东部地热资源评价”的研究，并参与编写了“地热资源地质勘查规范”（GB11615—89）、“饮用天然矿泉水国家标准”（GB8537—87）。“八五”期间，继续承担国家科技攻关项目及地矿部、国家自然基金等有关地热研究的工作。负责完成了国家科技攻关课题“高温裂隙型地热资源评价方法研究（以羊八井，腾冲热海为例）”、“藏滇地热带高温地热田的地质类型和储层特征”、国家重点黄金科技攻关课题“火山岩地区古地热系统的特征及其与贵金属成矿的关系”、国家自然科学基金课题“西藏羊八井盆地现代地热系统的成矿作用”、地质行业基金课题“河北省牛驼镇地热田地球化学特征及地热成因研究”、“热矿水化学动态的实验模拟”研究报告，完成“海南省琼海地热勘查评价”、“山东龙口市大园地区地热勘查”，出版“中国矿泉”一书。“九五”期间，继续承担国家、地矿部及地方政府有关地热开发利用的研究及勘察评价工作，包括“天津塘沽地热田回灌技术研究”、“山东省淄博市张店区南部地热资源勘查评价”、“北京小汤山地热田热储模拟及资源评价”、“江苏汤山地下热水资源评价与开发利用可行性研究”等项工作。“十五”期间主要完成了“西安地下热水回灌的可行性论证”、“银川平原地热资源勘查评价与开发利用规划”、“河北固安地热资源评价与热储特征研究”、“山西运城盆地地热资源勘查评价”、等工作，并建立了我国地热资源数据库。“十一五”期间又完成了国土资源部地质调查任务“全国地热资源现状评价与区划”、“东部地区地热资源调查与区划”、“全国主要沉积盆地二氧化碳地质储存地热条件研究”，国家科技支撑计划“水源地源热泵高效应用关键技术研究与示范”，科协调研项目“城市地区过分抽取地热水资源的状况