中國干熱巖資源的開發(fā)和利用

根據國內外目前對干熱巖的定義及研究現狀，干熱巖資源基本是在水熱型地熱資源勘探的基礎上逐步發(fā)展起來的，影響干熱巖資源賦存的指標包括溫度、酸性巖體分布、大地熱流值、居里面埋深和活動構造分布等。

中國地區(qū)干熱巖資源的賦存類型將中國地熱資源劃分為隆起斷裂型、沉降盆地型以及巖漿活動型3種基本類型，且分別具有不同的現代地貌類型:

1）隆起斷裂型：分為山間盆地型和山前過渡型。主要分布在地殼隆起區(qū)古老褶皺山系、山間盆地及隆起區(qū)向平原地區(qū)的過渡地帶，活動性斷裂發(fā)育，地形地貌類型以河谷平原、丘陵為主，地溫梯度約2～3℃/hm，以河北平山、福建福州等地為代表。

2）沉降盆地型：分為沉積斷陷盆地型和沉積坳陷盆地型。地溫梯度3～4℃/hm，最高達6～8℃/hm，以北京、天津及西安、昆明等熱水盆地為代表。

3）巖漿活動型：分為近代火山型與近期巖漿型2類，主要受新構造運動控制。熱儲溫度多在150℃以上，最高可達330℃，地溫梯度10～30℃/hm以上，以云南騰沖、中國臺灣大屯、吉林長白山等地為代表，為第四紀火山型地貌；近期巖漿型主要處在新生代構造活動區(qū)，以西藏羊八井為代表。

我國大陸地區(qū)干熱巖資源的賦存類型主要是以第三類巖漿活動為特征的近代火山型，巖性多為花崗巖，巖體致密，其資源的類型與分布和肯尼亞地熱資源的高溫、巖性等有非常相似的特點，且面臨相同的挑戰(zhàn):

1）干熱巖鉆井環(huán)境溫度高，使得井下工具與鉆井液的工作性能受到很大限制，不論是鉆頭、鉆井液，還是各種井下工具都難以適應這樣的高溫，同時由于鉆井環(huán)境的溫度較高，鉆井液及處理劑容易降解失效，難以發(fā)揮正常功能，對干熱巖鉆井帶來嚴峻的挑戰(zhàn)。

2）干熱巖鉆井深度大，一般為3～6 km，巖石硬度大。由于干熱巖主要巖性為各種變質巖和結晶巖，硬度較大，可鉆性極差，井身結構復雜，給鉆完井施工等帶來很大的挑戰(zhàn)。

3）井壁圍巖穩(wěn)定性差，在鉆井過程中，圍巖會發(fā)生熱破裂現象，形成大量裂紋，造成掉塊、卡鉆等事故，而且因為儲層中裂縫和斷層的影響，鉆井過程中容易發(fā)生井壁坍塌。

目前中國干熱巖勘探技術仍處于探索實踐階段，應該結合國內外實際情況，優(yōu)選地質靶區(qū)，加快干熱巖鉆探開發(fā)示范工程建設，制定全國干熱巖資源勘查和開發(fā)的標準和規(guī)范，盡快形成適合中國干熱巖開發(fā)需求的配套技術方案。

干熱巖地熱地質勘查、深部鉆探、儲層建造、場地的模型建立與多場耦合數值模擬等，是整個EGS開發(fā)中的難點和關鍵問題，也是高效開發(fā)干熱巖資源的關鍵所在。這些關鍵問題的突破，對降低開發(fā)成本、減少環(huán)境影響和增加開發(fā)安全性、進而推動EGS的發(fā)展和商業(yè)化開發(fā)具有重要意義。

1）實現經濟開發(fā)，效益開發(fā)，規(guī)模開發(fā)

在干熱巖開發(fā)過程中可以借鑒石油、化工行業(yè)的相關技術，通過技術的革新、工藝升級，縮短鉆井周期、實現干熱巖產業(yè)商業(yè)化運作、大幅降低干熱巖勘探開發(fā)利用成本，形成干熱巖開發(fā)的產業(yè)化和規(guī)模化。

2）建立試驗場，加強基礎科學研究工作

干熱巖的開發(fā)和利用的核心技術主要是：資源選取和評價、特殊工藝和工具的設計和研制。通過建立國家級EGS現場試驗基地，形成干熱巖開發(fā)的核心技術系列。例如：我國目前已經在共和盆地建立干熱巖示范工程，有必要借鑒包括肯尼亞東非裂谷高溫地熱勘探、鉆探和開采的經驗教訓，通過試驗基地逐步完善和形成干熱巖資源評價、干熱巖熱能開發(fā)、干熱巖綜合利用三大關鍵技術。

3）爭取國家支持并制定長遠的發(fā)展規(guī)劃，加大資金投入和人才培養(yǎng)

干熱巖資源的開發(fā)是一個多學科的技術融合，需要國家制定長遠發(fā)展規(guī)劃，解決在開展干熱巖工程初期由于效益低等問題，只能通過政府引導和持續(xù)穩(wěn)定的經費投入，才能有效促進相關技術研發(fā)和技術體系的建立，建議持續(xù)增加科研投入，盡快突破關鍵技術。