我國取得重大勘查突破的乾熱岩到底是什麼呢？

乾熱岩

GIF/12K

張志越/中國科學院地質與地球物理研究所

什麼？？

熱乾麵？？

你說的是在武漢過早時候吃的熱乾麵？？

那可是纖細爽滑有筋道，醬汁香濃味美，色澤金黃油潤，香而鮮美，爽口辣味，祖傳秘方，誘人食慾。

1

我只知道熱乾麵啊，那麼問題來了，什麼是乾熱岩？？？

地球是內部圈層由內向外分別是地核、地幔、地殼。其中，內核（地核）的溫度高度約6000℃。地核與地表巨大的溫差使得地球不斷地向外（大氣層）散發著熱量，同時地殼內部放射性衰變熱、勢能轉換熱、摩擦熱等也在不斷生成與供給，而位於地殼上部的我們，可以經濟采出的那部分地熱能稱之為地熱資源。

地熱資源按其成因和產出條件分為水熱型和乾熱型地熱資源。

水熱型地熱資源是賦存於高滲透型的孔隙或是裂隙中，與年輕火山活動或高熱流背景相伴形成高熱水熱系統而處於中-低溫水熱系統背景下，通過對水熱系統中流體的開採即可獲取其地熱能。

乾熱岩，又稱增強型地熱系統，是指埋藏於地面 1km 以下， 溫度一般大於200℃ , 埋深數千米, 內部由於低孔隙度和滲透性而缺少流體的高溫岩體，儲存於乾熱岩中的熱量需要通過人工壓裂形成增強型地熱系統才能得以開採。

2

我知道這個熱乾麵是麵條事先煮熟，過冷和過油後，再淋上用芝麻醬、香油、香醋、辣椒油、五香醬菜等配料。這裡的乾熱岩的資源量和資源有利分布是怎樣分析出來的呢？

Figure 1 中國大陸地區不同深度溫度分布格局

圖中展示了中國大陸地區基於現有地熱測量數據計算出不同深度上的溫度分布的格局。2.5km深度上，除藏南部分地區溫度達到100-150℃外，其他地區溫度均低於100℃。在4.5km深度上，藏南部分地區超過100℃。6.5km深度上，藏南大部分地區溫度達到250-300℃，其他熱異常區，包括雲貴、東南沿海、華北（渤海灣盆地）、鄂爾多斯盆地東南部（汾渭地塹）、東北（松遼盆地）等地溫度達到150-200℃。在8.5km深度上，藏南大部分地區溫度超過200℃，高溫中心溫度可達400℃，其他熱異常區溫度超過200℃。

總體上看，中國大陸地區以藏南地區地殼溫度最高，雲南西部和整個東部（華南、華北、東北）地區溫度相對較高，准格爾盆地、塔里木盆地、柴達木盆地及內蒙陰山一帶的溫度相對較低。從乾熱岩地熱資源可開採儲量和溫度狀態來看，中國大陸地區有利的乾熱岩開發區似藏南地區、雲南西部（騰衝）、東南沿海（浙閩粵）、華北（渤海灣盆地）、鄂爾多斯盆地東南緣的汾渭盆地、東北（松遼盆地）等地區。

根據所獲得的深部溫度結果，採取體積法可計算中國大陸地區（未含台灣）乾熱岩地熱資源量。 計算是垂向上以1km 厚度的板片為單位，分別計算3-10km深度段的乾熱岩地熱資源量。

中國大陸3-10km深處乾熱岩資源總計為20.9×106 EJ，合714.9×1012 t標準煤，高於美國本土（不包括黃石公園）乾熱岩地熱資源量14×106 EJ。若按2%的可開採資源量計算，相當於中國大陸2010年能源消耗總量的4400倍（2010年中國能源消費總量32.5億t標準煤）。其可開採資源量（2%）是傳統水熱型地熱資源量的168倍。40%可采儲量可以作為乾熱岩地熱資源開採率上限，保守些的估計可以將開採率的上下限降低到20-2%（據2012年科技導報報道）。由此可見，乾熱岩地熱系統在中國能源中佔有重要位置。

3

這種熱乾麵國外人也喜歡嗎？不不不，我說的是乾熱岩的國內外的研究現狀和發展趨勢。

乾熱岩已有30多年的研究歷史，但以往只局限在美國、英國、法國、德國、瑞士、日本、澳大利亞等國家，並建立了多處開發利用試驗研究基地。美國是最早對乾熱岩的工程開發進行研究的國家，在新墨西哥灣中北部的芬頓山成立了乾熱研究中心。據麻省理工學院2006年報告，只要開發3000-10000m深度的2%的乾熱岩資源儲量，就將達到200×1018 EJ，是美國2005年全年能源消耗總量的2800倍。

美國能源部定義乾熱岩是採用人工形成地熱儲層的方法，從低滲透性的岩體中經濟地采出深層熱能的人工地熱系統，如圖，需要對3個關鍵方面進行評估，即地質條件、經濟可行性和乾熱岩在其他技術領域適用性，最後通過耦合模型預測評價能源開發的可行性。

Figure 2乾熱岩熱能開發的增強型地熱系統示意圖

中國高溫岩體地熱開發研究起步晚，僅少數科研單位做了理論探討並參與了乾熱岩的國際合作。中國幅員遼闊，地熱資源極其豐富，資源潛力巨大，約佔全球7.9%。根據板塊構造理論，中國西南部受印度洋板塊的擠壓和俯衝作用，地質體活動強烈，發生頻繁的火山噴發和地震，這些地區會有很高的地熱梯度。

2012年國家高技術研究發展計劃(863計劃)啟動了「乾熱岩熱能開發與綜合利用關鍵技術研究」項目，下設四個課題，吉林大學、中國科學院廣州能源研究所、清華大學和天津大學各承擔一個課題，吉林大學為項目牽頭單位。大慶油田，中國科學院地質與地球物理研究所，中國科學院武漢岩土力學研究所和中國地質科學院水文地質環境地質研究所等參與這一研究項目。這一項目為乾熱岩的技術研究提供了一個很好的機會。

今年九月，我國又取得重大突破，首次鑽獲溫度最高的乾熱岩。

4

乾熱岩的優點

乾熱岩的熱能是通過人工注水的方式加以利用，而且在利用的整個過程中處於封閉循環系統。因此，乾熱岩的利用不會出現像熱泉等常規地熱資源利用的麻煩，即沒有硫化物等有毒、有害或阻塞管道的物質出現。不僅如此，乾熱岩發電既不像火電那樣向大氣排放大量的二氧化碳等溫室氣體，粉塵等氣溶膠顆粒物，也不像水電那樣因水壩的修建而破壞局部乃至整個河流的生態系統以及在水電廠周圍引起各種程度不一的環境地質災害。此外，乾熱岩發電幾乎完全擺脫了外界的干擾，乾熱岩發電不像水電那樣受水壩所在河流流域降水量多寡的影響，而且也不像火電那樣易受市場上燃煤或油氣價格變化的影響。

乾熱岩地熱能開發成本的50-60%來自於鑽井和成井成本，而中國油田企業擁有大量深井，部分位於熱異常區的非生產深井可以直接用於地熱開發，在各油田區地熱產業未來或許會成為油田企業的接替產業。

來源：中科院地質地球所

作者：張志越

20萬地礦人自己的圈子

點擊展開全文

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！