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青海共和干熱巖科技攻堅項目正式啟動

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  來源:《地源熱泵》雜志     發布日期:2019-06-28
核心提示:6月4日,中國石化集團公司承擔的青海共和GR1井作業開工,標志著由中國地質調查局、青海省政府、中國石化共同合作的青海共和干熱巖科技攻堅項目正式啟動。
      中國地源熱泵產業聯盟名譽理事長、中國工程院院士曹耀峰5月29日在天津出席“2019年第二屆全國油田地熱資源開發與利用研討會”上作了題為《關于推進我國干熱巖地熱開發的思考》的報告,他指出當前青海省正積極打造能源示范省,在共和盆地開展干熱巖開發,提供綠色清潔的基礎電源,恰逢其時。在此次會議上他表示青海共和盆地干熱巖科技攻堅戰啟動在即。

曹耀峰院士在大會上發言
曹耀峰院士在大會上演講
 

      干熱巖有望成戰略性接替能源 

      根據中國石化新聞網報道顯示:6月4日,中國石化集團公司承擔的青海共和GR1井作業開工,標志著由中國地質調查局、青海省政府、中國石化共同合作的青海共和干熱巖科技攻堅項目正式啟動。曹耀峰院士認為,青海共和盆地干熱巖科技攻堅戰的啟動標志著我國干熱巖資源科技攻關從室內試驗正式進入了場地開發階段。

      2017年,政府相關部門出臺的《地熱能開發利用“十三五”規劃》明確提出,“十三五”時期,開展干熱巖開發試驗工作,建設干熱巖示范項目,通過示范項目的建設,突破干熱巖資源潛力評價與鉆探靶區優選、干熱巖開發鉆井工程關鍵技術及干熱巖儲層高效取熱等關鍵技術。

      何為干熱巖?根據國家能源局發布于2019年3月1日起實施的中華人民共和國能源行業標準《NB/T 10097-2018 地熱能術語》顯示:干熱巖(hot dry rock),不含或僅含少量流體,溫度高于180℃,其熱能在當前技術經濟條件下可以利用的巖體。增強地熱系統(EGS, Enhanced Geothermal System),也稱工程地熱系統,為利用工程技術手段開采干熱巖地熱能或強化開采低孔滲性熱儲地熱能而建造的人工地熱系統。

      據了解,干熱巖的利用主要通過增強型地熱系統(EGS)來實現,基本原理是:通過深井將高壓水注入地下2~6千米的人工儲層內,使其通過滲透循環而吸收熱能;再通過開采井將高溫水、汽通過生產井抽出地表用于發電;冷卻后的水再次通過高壓泵注入地下熱交換系統循環使用,整個過程都是在一個封閉的系統內進行。

干熱巖地熱資源
干熱巖地熱資源

      曹耀峰院士在報告中指出,干熱巖資源潛力巨大,且不受季節、氣候制約,可有效取代煤炭、石化能源消耗,有效保護生態環境。數據顯示,全球陸區干熱巖資源量相當于4950萬億噸標準煤,是全球所有石油、天然氣和煤炭所蘊藏能量的近30倍。中國大陸3.0-10.0千米深處干熱巖資源量約合856萬億噸標煤,占世界資源量的六分之一左右。資源類型較多,廣泛分布于青藏高原、松遼盆地、渤海灣盆地、東南沿海等地。資源潛力巨大,有望成為戰略性接替能源。

      自上世紀70年代美國在芬頓山開始第一次干熱巖開發現場試驗開始,世界范圍內已建立試驗性質的EGS 工程31項,累積發電能力約12.2MW。盡管美、法、德、日、英等國在干熱巖開發方面取得了一定進展,但總體上世界干熱巖開發仍然處于試驗和示范階段,還沒有實現商業化開發。

      曹耀峰院士表示,與國外相比,我國干熱巖資源技術研發起步較晚,尚屬起步階段,國內部分高校和科研院所在基礎理論和試驗方面做了一些探索性研究工作。國內干熱巖的鉆探僅限于獲取干熱巖的溫度、巖性、埋深、分布范圍等基礎資料,壓裂改造工作未取得實質性進展。

      青海打造干熱巖開發示范工程 

      曹耀峰院士透露,2018年3月、8月,中國地調局、青海國土廳與中石化召開兩輪工作協調對接會。明確三方聯合建設青海共和盆地干熱巖勘查開發試驗項目,著力打造干熱巖勘查開發示范工程。三方表示共同籌建攻關團隊、制定科技攻堅戰實施方案。

      早期,我國開展干熱巖勘探開發關鍵技術攻關研究已做了大量工作。2010年,國土資源部公益性項目“我國干熱巖勘查關鍵技術研究”;2012年,國家科技部863項目“干熱巖熱能開發與綜合利用關鍵技術研究”。

      為推動我國干熱巖勘查開發,2013年以來,中國地質調查局先后在東南沿海地區、松遼平原地區、華北地區和青藏高原等重點地區實施了干熱巖勘查。2014年,中國地質調查局與青海省國土資源廳共同組織實施的青海共和盆地干熱巖勘查鉆獲干熱巖,填補了我國一直沒有勘查發現干熱巖資源的空白。2017年5月在共和縣恰卜恰鎮完井的GR1干熱巖勘探孔再獲溫度新高,3705米的孔底測得溫度高達236℃,取得了一批重要成果,為我國進一步開展干熱巖勘查開發研究打下了重要基礎。

      在此次會議上,曹耀峰院士透露了青海共和盆地干熱巖地熱能開發試驗最新進展情況:圈定出共和、達連海和貴德等14處隱伏干熱巖體;在共和盆地外圍圈定出同仁縣蘭采、海東市三合鎮同德和倒淌河4處干熱巖遠景區,總面積達3092.89km2。共和干熱巖體遠景資源量數據顯示:面積達到246.9km2。3-10km埋深干熱巖地熱資源基數為1638.16 EJ,折合標準煤559.09億噸。

      青海共和具有優越的地理及基礎設施優勢。曹耀峰介紹,共和盆地位于青藏高原北東緣,秦祁昆造山帶的接合部;地勢平坦,海拔適中;共和縣恰卜恰鎮距西寧142km,貴德縣熱水泉距西寧130km;共和縣光伏規劃裝機容量18675兆瓦;已并網裝機3405兆瓦;總裝機容量1280兆瓦龍羊峽水電站就在附近;目前共和縣電網通過青海主網連接國家電網;井底溫度與當前超高溫鉆測井技術的作業區間基本匹配。

國內干熱巖鉆井情況
國內干熱巖鉆井情況

    “中國石化共計啟動十余項、總投資5000多萬元干熱巖相關項目研究,并已建成中國石化地熱資源開發利用重點實驗室。”曹耀峰表示,縱觀多年來世界范圍的干熱巖勘查開發實踐,EGS工程所涉及的核心技術,多數是石油工程相關技術的借鑒、移植或改造。中國石化擁有豐富的石油勘探開發實踐經驗,為干熱巖勘查開發技術攻關提供了堅實基礎。

      曹耀峰透露,中國石化干熱巖產業規劃分三個階段包括:技術研發突破期;示范項目建設期;技術革新、商業化應用期。具體而言,2018-2020年,通過技術攻關,形成具有國際先進水平的干熱巖勘探開發利用技術系列,并在資源評價的基礎上優選1-2個國家級EGS現場試驗基地,初步形成核心技術系列。2021-2023年示范項目建設期,完成試驗基地實施方案設計優化,建立我國首個可復制可推廣的干熱巖開發示范項目,實現干熱巖的成功利用。到2024-2035年,通過干熱巖產業技術、工藝升級,大幅降低干熱巖勘探開發利用成本,嘗試商業化應用。

      干熱巖開發面臨諸多問題挑戰 

      近兩年干熱巖已成業界關注的焦點。然而,世界干熱巖開發總體上仍處于試驗和示范階段,還未實現商業化開發。我國干熱巖開發更是處于起步階段,面臨資源勘查難、開發工程難度大、技術薄弱等挑戰。

      曹耀峰院士介紹,除藏南-滇西地區高溫地熱資源較為豐富外,其他高品質資源并不富集。由于地殼結構復雜,成因機理尚不清楚,干熱巖資源分布極為不均勻,我國目前尚未形成成熟可靠的資源評價技術和方法。

      “干熱巖埋藏深,探測精度難以滿足勘探要求,獲取地下熱儲物理參數的技術和能力有限,難以有效地優選場址;現有的井下原地巖石地層描述方法難以適應EGS高溫熱儲的特殊條件。”曹耀峰說。

      干熱巖開發工程難度大。由于儀器、工具和材料的耐溫能力不足;巖體可鉆性差,工程設計優化難度大,鉆速慢、周期長、成本高等問題,面臨高效成井難題。另外還存在高溫測井技術、以及熱儲改造難題。

      干熱巖開發還存在利用工程難題。由于缺乏高溫潛水泵、抗高溫示蹤劑、適合于干熱巖循環測試的解釋技術等,面臨干熱巖臨循環測試及熱能提取難題。另外,規?;l電需要的高溫大流量流體產量還未達到,EGS系統產能穩定性還有待加強。

      干熱巖研發屬于前瞻性技術,曹耀峰院士建言應持續增大科研項目、人員、經費支持力度,加強與國內政府部門、研究機構合作,加強干熱巖資源靶區評價和開發利用工程技術攻關。同時他還表示,要實現干熱巖資源開發利用的實質性進展,需針對制約規?;洕_發的關鍵問題,在資源富集與勘查評價、熱儲改造與高效換熱等方面,開展攻關研究。(文/代海雷)

責編:dhl

 
 
 
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