中国干热岩资源的开发和利用

中国干热岩资源的开发和利用

根据国内外目前对干热岩的定义及研究现状，干热岩资源基本是在水热型地热资源勘探的基础上逐步发展起来的，影响干热岩资源赋存的指标包括温度、酸性岩体分布、大地热流值、居里面埋深和活动构造分布等。

中国地区干热岩资源的赋存类型将中国地热资源划分为隆起断裂型、沉降盆地型以及岩浆活动型3种基本类型，且分别具有不同的现代地貌类型:

1）隆起断裂型：分为山间盆地型和山前过渡型。主要分布在地壳隆起区古老褶皱山系、山间盆地及隆起区向平原地区的过渡地带，活动性断裂发育，地形地貌类型以河谷平原、丘陵为主，地温梯度约2～3℃/hm，以河北平山、福建福州等地为代表。

2）沉降盆地型：分为沉积断陷盆地型和沉积坳陷盆地型。地温梯度3～4℃/hm，最高达6～8℃/hm，以北京、天津及西安、昆明等热水盆地为代表。

3）岩浆活动型：分为近代火山型与近期岩浆型2类，主要受新构造运动控制。热储温度多在150℃以上，最高可达330℃，地温梯度10～30℃/hm以上，以云南腾冲、中国台湾大屯、吉林长白山等地为代表，为第四纪火山型地貌；近期岩浆型主要处在新生代构造活动区，以西藏羊八井为代表。

我国大陆地区干热岩资源的赋存类型主要是以第三类岩浆活动为特征的近代火山型，岩性多为花岗岩，岩体致密，其资源的类型与分布和肯尼亚地热资源的高温、岩性等有非常相似的特点，且面临相同的挑战:

1）干热岩钻井环境温度高，使得井下工具与钻井液的工作性能受到很大限制，不论是钻头、钻井液，还是各种井下工具都难以适应这样的高温，同时由于钻井环境的温度较高，钻井液及处理剂容易降解失效，难以发挥正常功能，对干热岩钻井带来严峻的挑战。

2）干热岩钻井深度大，一般为3～6 km，岩石硬度大。由于干热岩主要岩性为各种变质岩和结晶岩，硬度较大，可钻性极差，井身结构复杂，给钻完井施工等带来很大的挑战。

3）井壁围岩稳定性差，在钻井过程中，围岩会发生热破裂现象，形成大量裂纹，造成掉块、卡钻等事故，而且因为储层中裂缝和断层的影响，钻井过程中容易发生井壁坍塌。

目前中国干热岩勘探技术仍处于探索实践阶段，应该结合国内外实际情况，优选地质靶区，加快干热岩钻探开发示范工程建设，制定全国干热岩资源勘查和开发的标准和规范，尽快形成适合中国干热岩开发需求的配套技术方案。

干热岩地热地质勘查、深部钻探、储层建造、场地的模型建立与多场耦合数值模拟等，是整个EGS开发中的难点和关键问题，也是高效开发干热岩资源的关键所在。这些关键问题的突破，对降低开发成本、减少环境影响和增加开发安全性、进而推动EGS的发展和商业化开发具有重要意义。

1）实现经济开发，效益开发，规模开发

在干热岩开发过程中可以借鉴石油、化工行业的相关技术，通过技术的革新、工艺升级，缩短钻井周期、实现干热岩产业商业化运作、大幅降低干热岩勘探开发利用成本，形成干热岩开发的产业化和规模化。

2）建立试验场，加强基础科学研究工作

干热岩的开发和利用的核心技术主要是：资源选取和评价、特殊工艺和工具的设计和研制。通过建立国家级EGS现场试验基地，形成干热岩开发的核心技术系列。例如：我国目前已经在共和盆地建立干热岩示范工程，有必要借鉴包括肯尼亚东非裂谷高温地热勘探、钻探和开采的经验教训，通过试验基地逐步完善和形成干热岩资源评价、干热岩热能开发、干热岩综合利用三大关键技术。

3）争取国家支持并制定长远的发展规划，加大资金投入和人才培养

干热岩资源的开发是一个多学科的技术融合，需要国家制定长远发展规划，解决在开展干热岩工程初期由于效益低等问题，只能通过政府引导和持续稳定的经费投入，才能有效促进相关技术研发和技术体系的建立，建议持续增加科研投入，尽快突破关键技术。