“科学开发中国地热资源高层研讨会”在咸阳召开

2008年11月27～29日,由中国能源研究会地热专业委员会、中国石化集团新星石油有限责任公司和咸阳地热协会在陕西省咸阳市联合举办了“科学开发中国地热资源高层研讨会”。在技术研讨会上,到会的院士、专家围绕当前我国地热开发进展及发展战略、地热勘查、地热发电、地热供暖、地源热泵、增强型地热系统（干热岩）、地热尾水回灌等专题进行了阐述和深入的研讨。     

地热资源开发过程中潜在地下水环境问题

地热资源开发利用与地下水运动和水环境演化密切相关。为了给我国大规模地热资源绿色开发与利用提供参考,本文综述了浅层地热资源、中深层水热型地热资源及深部干热岩型地热资源开发现状和典型开采技术。其中：浅层地热资源的开发模式分为土壤源热泵和地下水源热泵;中深层水热型地热资源开发模式主要有直接开采、采灌结合和单井循环;深部干热岩型地热资源通过水力压裂或化学刺激等储层改造技术,形成增强型地热系统(EGS)。结合报道实际案例,评述了地热资源开发对地下水资源与环境的潜在影响,包括地源热泵技术可能导致冷热堆积、水热开采可能引起地下水位下降、干热岩水力压裂可能诱发微地震事件,以及压裂液泄露可能造成化学污染等。针对地热开发对地下水土环境造成的负面影响,提出了有助于地热资源绿色开发的相应措施,包括提高回灌能力、采灌过程中保持水量平衡、保持换热效率与地下热量新平衡,及采用新型材料等。     

增强型地热系统:潜力大、开发难

文中讨论了为什么要开发干热岩地热资源?什么是干热岩系统和增强型地热系统?中国干热岩系统的潜力,如何发展中国的EGS以及我们可供考虑的建议。随着常规能源的不断消耗,可再生能源日益受到人类的青睐。在可再生能源中,地热能的容量最大,地热发电提供的是基本负荷,但是由于诸多因素,开发滞后。尤其是对潜力大、开发难的增强型地热系统,中国更是从研究到开发,都刚刚起步。如果地热发电的规模要超过风能及太阳能等其他新能源,不能仅靠水热型地热系统的开发利用,而必须重视和利用干热岩资源,大力研发增强型地热系统。中国干热岩系统的潜势如何呢?中国科学院地质地球物理研究所利用921个大地热流数据编制了《中国大陆地区新版热流图》以及3~10km深处不同深度温度分布图,计算了不同深度干热岩地热资源量,总数为2.09×107 EJ;其中主要分布在青藏高原,占全国总资源量的五分之一。作者们认为,干热岩资源的开发和增强型地热系统的建立是一个系统工程,地热资源的开发是一项风险投资,亚经济型的EGS风险更甚。国家必须统一安排和投资。工程项目必须学习国外的经验和吸取开发的教训。要选择关键地区进行试验和研究。作者们建议可考虑选择羊八井地热田的北部作为试验地区。     

江苏省地热资源开发利用考察团访问北欧

2006年10月,以张洪甫剖厅长为团长的江苏省地热资源开发利用考察团一行18人对冰岛、瑞典等北欧国家进行了为期14天的考察访问。考察团对冰岛地热发电、区域供暖、地热温室和瑞典的地源热泵在区域供暖中的利用等进行了实地考察。欧洲北部是地热能直接利用的典型地区。冰岛是世界     

地热水在地热供暖中的应用

为实现可持续发展目标,国家制定了“十五能源发展战略规划”,要求调整能源结构,减少燃煤造成的污染,大力发展新能源可再生能浸的利用技术,其中提到要充分利用地热资源。随着国民经济的发展,地热作为一种清洁能源用于采暖,在我国北方城市得到迅速发展,但目前地热供暖中存在一些问题。通过对地热水的开发及利用调查研究,指出了采用地热水供暖的优缺点及存在问题,提出了利用地热水在供暖中应注意的问题。     

中国地热资源现状及发展趋势

中国地热资源禀赋良好,分布广泛且具有明显的规律性和地带性。本文系统总结了国内取得的地热资源勘查开发成果:浅层地热能资源在全国范围内普遍分布,我国336个地级以上城市规划区范围内浅层地热能资源年可开采量折合标准煤7亿吨;水热型地热资源年可开采量折合标准煤19亿吨;干热岩远景资源量折合标准煤856万亿吨。阐明了有代表性的水热型地热资源成因机制和干热岩资源成藏模式。地热开发利用技术发展迅速,浅层地热能和水热型地热资源利用量逐年攀升,但在地热资源成藏模式研究、勘查开发及管理利用等方面仍有亟须突破的技术瓶颈和需要改进的环节。文章分析了存在问题并提出了我国地热发展战略路线,下一步应加强热源机理与控热构造研究,推进地热探测技术和开发利用示范,开展重点地区浅层地热能、水热型地热资源勘查评价,完善干热岩勘查开发技术体系,推动地热产业健康有序发展。     

特约主编致读者

地球因其独特的海陆分布格局和合适的气候环境为我们人类提供了适宜的生存条件,是全球人类赖以生存的唯一的绿色家园。但随着人类对地球资源的疯狂掠夺,不可再生的化石能源逐渐短缺且其燃烧气体大规模排放,雾霾、沙尘等严重影响了人类的安居生活,绿色的家园开始不再是绿色的。因而,人类开始面临一个巨大的挑战,就是寻找到可以取代化石能源的一种新的可再生能源,解决人类日益增长的能源需求和人类对绿色家园的渴望的矛盾。 地热能因其储量大、分布广、无污染、来源可靠而被认为是最有可能取代化石能源的可再生能源之一,在国内外新能源勘测与评价中受到极高的关注。人类历史中有两次重要的工业革命,这两次工业革命都是在新的能源取代旧能源基础上产生的;人类是否会发生第三次工业革命,而这第三次工业革命是否是以干热岩为代表的清洁的、可再生的地热能取代现有的污染较大、不可再生的能源呢？我国地热资源极为丰富,据专家估算,浅层地热资源量相当于90多亿吨标准煤,而深层（埋深3~10 km）地热资源量是浅层地热的7 500倍。因此,研究与开发地热资源,尤其是深层地热资源,必定是有效解决我国能源结构,实现取热减灾减排,达到经济发展与家园保护共赢的最终途径。 位于地球深部的干热岩型地热能由于温度高、稳定性好、能量巨大而得到全世界的密切关注。但是,地球深部的这种地热资源的形成机制是什么,在地球内部有何分布特点及规律,控热构造是什么,评价有何标准,开发技术如何突破等在国内外研究中还很薄弱;尤其是我国,这方面的研究才刚刚起步,这极大地制约了后续的高效开发利用。目前,全球对于深层地热能梯级开发利用的一个首要目的就是发电,而发电必备条件是要有高温的热能,在现代技术条件能达到的地球深部何处存在这种高温的热能,如何高效取出这种高温的热能是必须首先解决的科学问题。因此对其开发利用的地热理论基础和勘探技术显得举足轻重。 李德威教授和《地学前缘》编委会在2018年5月份决心以专辑的形式刊发干热岩勘探、选区与评价方面的论文。可是,李德威教授由于积劳成疾,于2018年9月14日不幸去世,他在病逝前还挂念着出版干热岩专辑的事。为了继承他的遗愿,为了促进我国干热岩事业的发展,编辑部决定由我们代任特约主编,继续完成本专辑的出版工作。根据收录上来的论文内容,我们将该专辑改为深部地热资源专辑。 针对深部地热资源,本专辑共收录了20篇论文,分别从深部地热资源的形成机制与分布规律、干热岩成因与分类、干热岩勘查方法与选区评价、控热构造、地热流体地球化学、深部地热资源模拟开发与利用技术等方面进行了探讨。相信这些文章的发表能让读者们对深层地热资源（干热岩）有更深入的了解,能够引起大家共鸣,让更多的人理解、支持并能齐心携力进行深层地热资源的勘探与开发利用研究,为绿色家园的未来和可持续发展而努力奋斗。 感谢所有作者（包括论文没有在本专辑刊登的论文作者）、审稿专家和编辑部所有成员为本专辑的出版所付出的艰辛劳动。     

我国发展增强型地热开采技术所面临的机遇与挑战

介绍了增强型地热系统(EGS)的技术原理及增强型地热资源所具有的分布广、对环境污染小、可循环利用等优点。阐述了我国干热岩地热资源前景广阔,大陆地区3~10km深度段干热岩地热资源总量为2.09×107EJ,按2%的可开采资源量计算,亦达4.2×105EJ,相当于14.3×103亿t标准煤,是中国大陆2010年能源消耗总量的4 400倍。以青海共和贵德盆地为例,该盆地干热岩储层的地温梯度为7℃/hm,井深3 000m温度可达200℃。根据典型干热岩储层特征,讨论了我国开展干热岩吸热系统存在的技术难题,并对开展相关研究给出了建议。     

开发地热新能源，构建清洁低碳、安全高效的能源体系

<正>地热资源是贮存在地球深部的清洁可再生能源,包括浅层地热能资源、水热型地热资源和干热岩型地热资源三种类型,具有储量大、分布广和开发利用安全、稳定、清洁、高效的特点。随着社会对能源危机、环境保护的深入关注以及我国实现能源生产消费革命的迫切需要,加快推动地热资源的科学开发利用,缓解资源能源紧缺形势,已成为保障国家能源安全和可持续发展的战略选择。我国地热资源丰富。据初步评价,我国336个地级以上城市浅层地热能资源年可开采量折合标准煤7亿吨,可满足约300亿平方米建筑物供暖需要;估算水热型地热资源年可开采量折合标准煤18.84亿吨,中—高温发电潜力996万千瓦,年发电量可达800万度;全国干热岩远景资源量折合标准煤856万亿吨,是未来煤和石油等化石能源枯竭后最具潜力的战略接替能源。     

慕尼黑地热产业发展对雄安新区的启示北大核心CSCD

雄安新区建设低碳之城的“绿色理念”下,通过与慕尼黑地区地热产业发展的对比分析,形成对雄安新区地热高质量发展的启示。以雄安新区100余口地热井与慕尼黑57口地热井的资料为基础,通过对慕尼黑地热资源勘探和开发政策、利用技术、发展趋势等多方面分析,提出雄安新区地热产业高质量发展的建议。慕尼黑马尔姆热储层埋深1500~5000m,温度80~140℃,丰富的中深层地热资源是其进行积极能源转型规划的基础。近年来,在慕尼黑政府的积极引导下,地热资源勘探开发得到快速发展。2021年,基于丰富的地热资源开发的基础上,慕尼黑提出2035年实现气候中和的发展目标。雄安新区中深层地热资源条件与慕尼黑具有较强的可对比性,在政府支持下,地热资源勘探和利用取得了一系列成果,形成了地热供暖的“雄县模式”,供暖面积达700万平米。通过对比分析认为应加大新区基础勘探工作投入,坚持科学可持续开发,实时引导建立地热发电示范项目,制定积极、可预期的地热管理政策,充分发挥地热在碳中和目标中的作用。不仅对雄安新区而且对我国地热产业在实现碳中和目标中的作用均具有借鉴意义。     

我国干热岩资源分布及勘探:进展与启示

干热岩是地热资源的重要赋存形式之一,是未来地热开发的主攻方向。我国干热岩勘查工作近年来进展迅速,先后在不同地区发现了优质的干热岩资源,取得了我国干热岩资源勘查突破,但同时也存在不少勘查失败的案例。本文在分析高放射性产热型、沉积盆地型、近代火山型和强烈构造活动带型等四种类型干热岩成因模式的基础上,结合我国的地质构造背景、地热地质条件,对未来我国干热岩资源重点勘查方向及靶区进行了论述,并重点针对目前不同类型区干热岩资源勘探工程进行了梳理,简要分析了不同勘探区的选址依据、勘探过程、地温场分布及特征、前景预测等,并初步进行了经验总结,希望对我国未来干热岩资源勘查及开发工作起到借鉴作用。     

“双碳”背景下我国干热岩资源勘查技术现状及展望

干热岩资源作为地热资源的重要赋存形式,属于新兴地热能源,因其能量巨大、分布广泛、清洁低碳、热能稳定持续的优点被看作是极具开发前景的战略性接替能源。在“双碳”背景下,开发干热岩地热能在调整能源结构、完善清洁能源供给体系和推进生态文明建设方面具有重大现实及战略意义,干热岩资源勘查是其开发利用深度与广度的前提和基础。在论述我国干热岩资源分布概况和现有开展的勘探工程成果的基础上,阐述了目前常用于干热岩资源勘查的遥感、地球物理、地球化学技术的机理、研究进展及优缺点,单一勘查技术均有一定的局限性和适用性,提出了今后应从加强地热勘查技术综合应用、新勘查技术开发研究、高精度探测设备研制等方面开展攻关研究,从而提升干热岩资源勘查与评价程度和精度,以期对我国未来干热岩资源勘查及开发利用提供技术参考和借鉴,为促进我国节能减排、能源结构调整以及缓解能源资源压力提供支撑。     

全国地热资源调查评价与勘查示范工程进展

地热作为一种清洁能源,在我国经济发展与能源转型过程中正发挥着越来越重要的作用。“全国地热资源调查评价与勘查示范工程”自实施以来,主要开展了京津冀地区地热资源评价以及东南沿海和青藏高原东部干热岩的勘查等工作。这些工作的开展在获得一系列科研突破成果的同时,也解决了大量地热开发的工程问题,积累了大量成果和经验。该文对工程取得的进展及成果进行了总结,对工作开展中出现的问题进行了探讨,可用于指导我国地热资源勘查开发工作。     

基于模糊数学法的松辽盆地深层地热资源潜力评价

松辽盆地具有高大地热流、高地温梯度特点,是我国地热资源有利远景区.前人对松辽盆地干热岩研究取得了系列认识,但部分地热评价中缺乏重要参数(如大地热流、地温梯度),评价数据以收集资料为主,造成预测的地热有利区存在争议.本文通过处理分析大量实测地球物理数据,获得了壳内高导层埋深、居里等温面埋深、莫霍面埋深和中生界基底岩性等分布特征,结合大地热流、地温梯度等信息,利用模糊数学法开展松辽盆地深层地热资源评价,结果表明：松辽盆地深层地热资源具有“中部优、东南部良好、西部和北部差”的分布格局;大庆-松原和肇东-哈尔滨是两大深层地热资源有利区,其干热岩总资源量为6.236×10²² J,折合为2.128×10¹² tce(吨标准煤当量),指示了深层巨大的干热岩资源潜力.     

江苏地热资源类型及开发利用前景

按照发育深度将江苏地热资源分为地表出露的温泉、深度小于200 m的浅层地温能、深度为200～3 000 m的中浅成地热水和 3 500～5 000 m的深成干热岩四大类。江苏地热资源类型较多,成因复杂,各类型地热资源皆具有各自的分布规律与发育特点。其中,浅层地温能、中浅成地热水资源和深成干热岩型地热资源的开发利用前景广阔。     

中国典型干热岩潜力区的地热深井部署

我国干热岩开发研究领域起步晚,在深部地质、地热、水文地质、钻探、地球物理等多方面存在难题。高温深井钻探的难度大、投资高和风险大,布井是高温地热资源开发需解决的首要问题。科学布井可以降低钻探难度、风险和投资。干热岩试验靶区遴选结果显示:羊八井、腾冲、漳州等为我国典型干热岩开发潜力区。但我国干热岩地热深井钻探超前于基础理论研究,钻探存在盲目性、低效性和不确定性。本文对上述3个典型干热岩潜力区的地热深井布署条件做了分析,其结果具有重要理论价值和实践价值,可促进我国干热岩开发研究。     

洪泽县老子山地热资源现状及开发利用前景分析

地热资源做为一种新型能源,与传统的能源相比它具有可再生、无污染、易开采利用、经济价值高等优点。针对老子山地区地热地质构造特征、热储特征以及地球水化学特征,对本地区地热水资源的可开采量进行了初步的估算和评价,探讨了本地区地热开发前景,指出该区震旦系灰质白云岩、角砾岩热储层极具开发利用价值,开发前景广阔。在此基础上进一步对本地区地热资源开发利用过程中可能存在的问题进行了剖析,提出了开采利用的建议,为老子山地区的地热资源合理开发与可持续利用提供科学依据。     

天津地热资源开发利用现状及可持续开发利用建议

天津是我国地热资源比较丰富、开发利用较早的城市之一,二十世纪九十年代以后开始大规模的将地热资源应用于供暖、洗浴、养殖等方面.目前全市地热供暖面积约1233万m2,是我国利用地热供暖规模最大的城市,并于2011年1月获得“中国温泉之都”荣誉称号.地热资源已经成为天津经济发展和改善城市环境质量不可多得的清洁能源.天津地区的主要热储层均已形成降落漏斗,明化镇组热储层在市区及新四区形成漏斗;大港区形成了本市馆陶组热储层最大的一个漏斗中心;雾迷山组热储层在市区形成了较大的降落漏斗.尽管天津地热资源丰富、开发利用程度较高,但在开发利用过程中存在很多问题,主要有水位年降幅较大,回灌率较低,新近系回灌效果不明显,还存在很多无证开采的现象.针对这些问题,建议相关部门严格控制开采量,时刻关注水位降幅情况,增大回灌力度     

我国陆区干热岩资源潜力估算

干热岩是一种清洁的可再生地热资源,在过去40年里,干热岩的利用技术日趋成熟,显现出了巨大的利用价值。我国陆区面积广阔且地处三大板块交界处,具有良好的干热岩赋存背景。本文在对我国陆区大地热流、不同深度岩石热导率、岩石生热率以及放射性元素集中层的厚度分析的基础上,利用根据浅部测温资料向地壳深部外推的方法,对我国陆区不同深度温度进行了估算,在此基础上利用体积法对我国陆区3.0～10.0km深处的干热岩资源量进行了估算,结果显示,我国大陆3.0～10.0km深处干热岩资源总计为2.5×1025J,相当于860万亿吨标准煤,按2%的可开采资源量计算,相当于我国目前能源消耗总量的5200倍,其中,位于深度3.5～7.5km之间,温度介于150℃到250℃的干热岩储量巨大,约为6.3×106EJ,按2%的可开采储量计算,也将获得126000EJ的热能,相当于2010年我国能源消费总量的1320倍,开发利用前景巨大。     

一种地热能可再生资源量的新算法——以北京为例

北京地热资源勘查始于20世纪50年代中期。70年代初期,针对以往对地热资源的可再生性认识不足,不能真实反映地热资源中蕴含的可循环利用的热量,造成计算值偏小的情况。本文介绍了一种地热可再生资源量的新算法,计算每个热田的可再生资源量,从而重新估算北京市地热能的资源潜力。通过计算,采用对井抽灌方式且地热水100%回灌条件下抽灌井间距为300m时,10个地热田范围内地热能可提供的供暖面积为3.01亿m2;采用地热梯级利用(和热回收)结合其他辅助清洁能源调峰方式对建筑物进行供暖,全市热田面积内可供暖面积为8.60亿m2。对比传统地热可采资源量与本次研究采用的新算法,采用对井系统供暖可大大提高布井密度,使可供暖面积提高73倍。通过对地热能可再生资源量进行计算,对于推进全国范围内的地热发展,具有良好的推动作用。