地热资源开发利用

我国中深层地热资源开发利用现状

地大热能地热开发利用中深层地热资源简述

根据热传递过程、温度、赋存条件、成因机制、控热构造和热储性质等考虑因素的不同,地热资源有多种分类方式:Muffler根据热量传递方式将地热资源划分为与高渗透率水热系统等相关的对流型地热资源及与低渗透率岩石等相关的传导型地热资源;其后Muffler和Cataldi又依据储层温度将地热资源划分为低温地热资源(T<90℃)、中温地热资源(T=90~150℃)和高温地热资源(T>150℃)。有学者也相继提出了不同的温度界限,而我国在2010年出版的《地热资源地质勘察规范》国家标准(GB1615—89)中沿用了Muffler的划分方案


我国传统水热型地热资源开发和发展过程

20世纪50年代末,著名地质学家李四光先生便倡导开发深部地热资源,组建了我国第一个地热研究组。在60年代建立了地热实验室和地热深井观测点,促使地热能的利用从医疗扩大到了工、农业等领域,同时开始了地热发电的可行性研究。在李四光先生的倡导下,在北京河北西藏等地重点开展了地热资源普查工作,进一步推动了我国地热资源的全面开发利用。从20世纪70年代开始我国先后在广东丰顺县和西藏羊八井建立了地热电站羊八井地热电站是西藏第一座高温地热发电站,现有装机容量25.18MW。在20世纪90年代初期,发电量曾占拉萨电网的40%(夏季)至60%(冬季),被誉为是青藏高原上的一颗明珠。


我国中深层地热资源开发利用现状-地大热能


截至2020年6月,羊八井地热电厂累计发电34.1亿kW·h,为西藏社会经济发展和节能减排作出了重要贡献。我国西藏云南腾冲和川西等地具有丰富的地热能,尤其是西藏地区各类地热显示区(点)600余处,发电潜力约为3000MW,居全国之首。2017年由国家发改委国家能源局和国土资源部三部委联合发布的《地热能开发利用十三五规划》明确提出“在西藏地区有序启动400MW装机容量规划或建设工作”的目标。


我国传统水热型地热资源发电潜力为6700MW,在全球排第3位,但目前总装机容量仅为34.89MW,排世界第19位,跟资源总量明显不符,具有很大的开发空间。基于此,2021年9月国家发改委国家能源局、财政部和自然资源部等八部委联合发布《关于促进地热能开发利用的若干意见》,指出:到2025年,在资源条件好的地区建设一批地热能发电示范项目,全国地热能发电装机容量比2020年翻一番;到2035年,地热能发电装机容量力争比2025年翻一番。


国内EGS高温地热资源开发和发展过程

我国EGS高温地热资源勘探和开发等工作起步较晚,1993年中国地震局地壳应力研究所和日本中央电力研究所在北京房山开展了干热岩发电相关试验工作,开启了我国干热岩研究初步探索阶段。2007年中国能源研究会地热专业委员会与澳大利亚Petratherm公司联合开展了“中国工程型地热系统资源潜力评价的研究”国际交流项目,在我国西藏、云南四川福建、广东、海南初步进行资料收集、分析测试和模型研究等工作,完成了靶区选取和潜力评价工作。


2012年,针对干热型地热资源开发过程等关键技术问题,吉林大学、中科院广州能源研究所、清华大学和天津大学等科研院校联合申报了国家高技术研究发展计划“干热岩热能开发与综合利用关键技术研究”,创建了大尺寸高温高压干热岩水力压裂实验室模拟系统,提出了中国首部干热岩靶区定位行业规程,为我国的干热型地热资源勘探开发提供了相关理论依据和技术支撑。2013年中国地质调查局重点在福建漳州、广东阳江和雷琼断陷盆地等地开展了干热岩资源潜力评价与示范靶区项目。


2014年,青海省水工环地质调查院在青海共和盆地恰卜地区实施的ZKD23井,2866m的井底温度达181℃,为我国首次发现的优质干热型高温地热资源;2017年,在地热地质调查和地球物理勘探等工作基础上,中国地质调查局青海省国土资源厅共同组织在青海共和盆地实施了GR1和GR2井,其中GR1井底温度达236℃,是我国迄今为止钻获的温度最高的干热型地热资源,取得了我国干热型地热资源勘查的突破。近年来,国内其他地区也陆续开展了高温干热型地热资源勘查工作。


2018年,李德威在海南澄迈实施了琼北花东1R井,历时66d,于2018年3月在井深4387m处钻获超过185℃的干热岩资源。琼北花东1R井是我国东部第一口成功实施且具有独立知识产权的干热岩参数井,对我国干热型高温地热资源开发利用具有里程碑式意义。2018年6月江苏地质调查院组织实施了“江苏省干热岩资源调查评价项目”,在苏北盆地圈定了干热型高温地热资源靶位,并于2021年1月在兴化市城北成功实施了“苏热1井”,孔深约为4700m,钻获温度约155℃,证实了苏北盆地含有丰富干热岩资源2022年元旦后,“苏热1井”已预备进行热储层压裂实验,准备打造干热岩勘查开发试验示范基地。



本文节选自:我国中深层地热资源赋存特征、发展现状及展望 作者曹锐