干热岩开发利用现状及发展趋势分析

作者:李瑞霞;黄劲;张英;冯建赟;周号博; 刊名:当代石油石化 上传者:张杰

【摘要】干热岩中赋存的地热能规模巨大,是极具开发前景的战略性接替能源,有望成为全球新能源增长点。本文在介绍国际干热岩勘探开发现状及进展与国内干热岩资源勘察及研究进展基础上,分析了增强型地热系统(EGS)存在的问题和面临的挑战,对干热岩开发利用前景和发展趋势进行了展望,提出了增大干热岩产业资金和人员投入、加强科技攻关、加强国际交流合作、给予相关新能源配套支持政策等发展建议。

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47 地热资源是一种极具竞争力的清洁可再生能源,具有稳定(不受季节和昼夜变化的影响)、利用率高(地热发电利用效率可超过73%,是太阳能光伏发电的5.2倍、风力发电的3.5倍)、安全、运行成本低、可综合利用(发电、取暖、洗浴、养殖、融雪、城市热水供应)等优越性[1]。按其成因和产出条件分为浅层地温能型、水热型和干热岩型地热资源[2]。干热岩英文名称为“Hot Dry Rock”,简称“HDR”。常规水热型地热系统由热、水和渗透性储层共同构成,三者缺一不可。而干热岩地热资源的构成核心是热,温度达到150℃以上的岩石,缺乏水或缺乏渗透性储层,就成为干热岩。干热岩地热资源常与水热型地热资源相伴而生,相对而言埋深范围更广,分布领域更大。目前干热岩资源开发一般认为需要通过增强型地热系统(enhanced geothermal system,EGS)实现。EGS指通过水力压裂等工程手段在地下深部低渗透性干热岩体中形成人工地热储层,并从其中长期经济地采出相当数量热能的人工地热系统[3]。 干热岩中赋存的地热能规模巨大,保守估计 地壳中干热岩(通常指3 ~ 10 km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[4]。中国地质调查局评价数据显示,中国大陆3 ~ 10 km深处干热岩资源总量为2.5×1025 J (合856万亿t 标准煤),若能开采出2%,就相 当于我国2010年全国一次性能耗总量(32.5亿t标准煤)的5 300倍[5];中国科学院也对中国大陆3~ 10 km深处的干热岩资源进行了评价,结果表明,中国大陆干热岩地热资源总量为20.9×106 EJ,合714.9×1012 t标准煤。若按2%的可开采资源量计算,是传统水热型地热资源量的168倍,相当于中国2010年能源消耗总量的4 400倍[6]。干热岩如果实现规模化经济开发,将对全球能源格局产生重大影响。 干热岩开发利用现状及发展趋势分析 李瑞霞 1,黄  劲 1,张  英 2,冯建赟 2,周号博 3 (1. 中石化新星(北京)新能源研究院有限公司,北京 100083; 2. 中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院,北京 100083;3. 中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院,北京 100101) 摘  要:干热岩中赋存的地热能规模巨大,是极具开发前景的战略性接替能源,有望成为全球 新能源增长点。本文在介绍国际干热岩勘探开发现状及进展与国内干热岩资源勘察及研究进展基础上,分析了增强型地热系统(EGS)存在的问题和面临的挑战,对干热 岩开发利用前景和发展趋势进行了展望,提出了增大干热岩产业资金和人员投入、加强科技攻关、加强国际交流合作、给予相关新能源配套支持政策等发展建议。 关键词:地热资源 干热岩 增强型地热系统 地热发电 收稿日期:2018–06–15。 作者简介:李瑞霞,硕士研究生,高级工程师,主 要从事地热等新能源开发利用的技术研发及政策分析等。 PETROLEUM & PETROCHEMICAL TODAY2019 年第27 卷第3 期 新能源New Energy 新能源 New EnergyN 48 2019 年第 3 期 1 国际干热岩勘探开发现状与进展 1.1 国际干热岩勘探开发现状 干热岩的研究最早始于20世纪70年代的美国,经过半个世纪的不断发展,干热岩在理论和实践方面都有了长足发展。美国、法国、德国、日本、澳大利亚等国最早开启EGS技术研发与工程 建设,部分项目进入试验性运行发电阶段。据统计,全球在建及投运EGS工程已达30个,其中14 个实

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