中国地热资源潜力评价

中国地热资源分布广泛,资源种类繁多,分布具有明显的规律性和地带性。针对中国不同类型的地热资源,采用不同的评价方法分别对浅层地热能、水热型地热资源和干热岩资源进行了潜力评估,并对地热资源的开发利用现状及地热资源开发利用的经济环境效益进行了分析。我国地热资源量相对较为丰富,出露温泉2 334处,地热开采井5 818眼。水热型地热资源量折合标准煤12 500亿吨,每年可开采量折合标准煤18.65亿吨;336个地级以上城市浅层地热能资源每年可开采量折合标准煤7亿吨;干热岩远景资源量折合标准煤856万亿吨。目前我国地热资源每年利用量折合标准煤0.21亿吨,其中水热型地热资源开采率仅为0.2%,浅层地热能开采率仅为2.3%,地热资源开发利用潜力巨大。在现有技术条件下科学开发利用地热资源,每年可节煤10亿吨,其中336个地级以上城市浅层地热能资源高效利用每年可节煤2.5亿吨;地下热水资源高效利用每年可节煤7.5亿吨,地热资源节能减排效果显著,能有效缓解雾霾。     

新时代地热资源勘查开发问题研究

地热清洁能源的开发利用不仅可以实现节能减排、优化能源结构,而且还可带动相关设备制造、城镇清洁供暖、温泉小镇建设、特色生态农业、理疗休闲度假、旅游等相关产业。国家《地热能开发利用“十三五”规划》的发布,以及治理大气污染的现实需要,地热资源开发利用必将迎来一个快速发展期。因此,实现可持续、科学、合理规划利用是一个新的课题。本文从地热资源管理、开发利用、工程和地热温泉文化建设方面对相关问题进行了研究与思考。建议加强政策引导,规划统一管理,加强监管,并重视宣传和科普,主动作为,以提升新时代地质工作的服务能力和作用地位。技术方面,应加大深井换热系统的技术研究;在地层条件允许情况下优先选择空气钻井(孔)和泵吸反循环钻井工艺;开展高强度、耐腐蚀、导热性好的新型成井管材的研发。     

我国地热供暖的现状及展望

地热资源作为一种重要的清洁能源,在治污降霾、改变能源结构、提倡生态文明的今天的作用日益凸显。我国大部分地区主要利用化石燃料供暖,污染较严重,供暖形势严峻。而利用地热能供暖是地热资源最直接的利用方式。我国利用地热供暖已有30多年的历史,在天津、咸阳等地利用地热供暖已经初具规模。但是受限于技术、成本等条件制约,地热供暖在我国总供暖面积中占的比例依然很小,而且在利用过程中浪费比较严重,利用地热供暖在我国还有很大的发展空间。目前,北方地区地热供暖以地热流体供暖为主,地源热泵供暖发展迅速,干热岩供暖虽然还处于实验阶段但是前景广阔。笔者在对地热流体、地源热泵、干热岩供暖的历史、现状及前景分析的基础上,提出了我国未来利用地热供暖思考及建议。     

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。     

地热资源潜力评价——以鄂尔多斯盆地部分地级市和重点层位为例

针对鄂尔多斯盆地地热资源储量认识不统一、浅层地热能开发方式不明确、地热资源有利层位及有利区划定有分歧的3个问题,采用不同的评价方法分别对鄂尔多斯盆地水热型地热资源、浅层地热能和干热岩型地热资源进行了潜力和远景评估,结合地热资源的开发利用方式和效益对鄂尔多斯盆地的地热资源进行了综合分析。分析结果表明,鄂尔多斯盆地地热资源相对丰富,盆地内部分层位水热型地热资源量折合标准煤249.4×108 t,地热资源年可开采量折合标准煤748.1×104 t;7个地级以上城市浅层地热能资源年可采量折合标准煤281.2×104 t;干热岩潜力资源量折合标准煤16.63×1012 t。盆地内部地热资源有利区主要分布于榆林-横山-靖边及子长-安塞-延安一带。目前鄂尔多斯盆地0~200 m浅层地热能开发主要以地埋管地源热泵为主,地下水源热泵为辅。200~6000 m中深层地热资源开发主要以深埋管换热方式和采灌结合方式开采。开发地热能,节能减排效果明显,值得大力推广。     

中国地热资源及其潜力评估

笔者在阐述中国地热资源特征的基础上,针对中国不同类型的地热资源,采用不同的计算方法对浅层地热能、水热型地热资源和干热岩地热资源进行了潜力评估。结果表明,中国287个地级以上重点城市浅层地热能为2.78×1020J,每年浅层地热能可利用资源量为2.89×1012kWh;中国主要平原(盆地)沉积盆地地热资源储量为2.5×1022J,可开采资源量为7.5×1021J;中国温泉区放热量共计1.32×1017J,可采资源为6.6×1017J/年;中国大陆3.0~5.0 km深处干热岩资源总计为2.5×1025J,是中国目前年度能源消耗总量的2.6×105倍。     

西张地区中低温地热资源利用前景分析

西张地区为北亚热带沿海湿润气候区域,季风盛行,夏季需要制冷,冬季需要供暖。因此,对于浅层地热能的开发利用具有得天独厚的自然条件。通过地温测量的调查方法,观测和研究地球内部各种热源形成的地热场随时间和空间的分布规律,进一步推断西张家地区地质构造,确定地热钻井位置,再通过可控源大地音频电磁测深方法,推断深部地层结构、热储埋深及断裂位置,确定地热钻井位置,最后进行地热钻井验证和单井地热资源评价。研究结果表明:本区地热资源具有很大的利用前景。     

碳中和目标驱动下地热资源开采利用技术进展

碳中和、碳达峰需要能源供给领域的重大系统变革,地热能作为一种清洁低碳、稳定连续的非碳基能源,可为实现这一目标提供重要保障.本文简要介绍了中国地热资源赋存条件,就直接利用和地热发电分别综述了浅层-中深层地温能和水热型地热资源的开发利用技术和发展; 重点介绍了地热制冷、重力热管、地热-太阳能联合发电等广受关注的新技术、新方向; 展望了发展前景和研究开发方向,为相关的工程技术和研究人员提供参考.     

天津滨海新区浅层地热资源评价及开发利用对策分析

文章从天津滨海新区城市发展对浅层地温能资源需求出发,在分析本区浅层地热能赋存概况的基础上,针对该区浅层地热能利用方式（地下水源热泵、地埋管地源热泵）计算了适宜区与较适宜区的浅层地热储量和换热功率,以及带来的经济和社会价值;提出适宜滨海新区的浅层地温能开发利用方向及对策.     

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。     

中国省会城市浅层地热能开发利用条件及潜力评价

浅层地热能资源以其高效和环保的特点,近年来在中国得到了广泛的应用。地质条件、浅层地温场特征、岩土热物性特征等参数,是影响浅层地热能开发利用的重要参数。笔者在阐述浅层地热能开发利用条件的基础上,结合全国省会城市浅层地热能调查评价成果,对浅层地热能开发利用适宜性和资源潜力进行了评价。结果表明,在我国陆区范围内,恒温带温度受太阳辐射影响最大,恒温带顶板埋深与气温变化趋势相反,岩土体导热系数受岩性影响明显。中国浅层地热能资源主要用于建筑物供暖和制冷。我国31个省会城市80%的土地面积适宜利用浅层地热能,浅层地热能资源每年可开采量折合标准煤2.8亿t,可为供暖和制冷提供丰富的能源储备。按利用方式、需求程度将我国浅层地热能开发分为全年集中利用区、全年分散利用区、分散式冬季供暖区和分散式夏季制冷区4类。浅层地热能开发利用对推动中国绿色、低碳、节能型城市化发展,解决京津冀地区冬季雾霾和南方城市冬季供暖问题具有重要意义。     

基于工程开发原则的干热岩目标区分类与优选

干热岩(HDR)是指不含或仅含少量流体,温度高于180 ℃,其热能在当前技术经济条件下可以利用的岩体。作为一种重要的非常规地热资源,干热岩的开发利用可以借鉴页岩油气的成功经验,采用相似的技术发展路径,找到“地热甜点”,开发出低成本且高效的钻完井技术,逐步形成和完善技术体系,建立与对象相适应的生产运行模式,以期实现对这种巨大资源的有效开发利用。增强型地热系统(EGS)被认为是干热岩资源开采的一种重要方式。EGS最初被称为工程型地热系统,后来才统称为增强型地热系统,是指通过实施特殊的工程工艺,改善地层储集性能或(和)向地层中注入流体,以实现对地热资源的有效开发。其基本方法原理为在干热岩体内钻两口或多口井,将低温流体通过注入井注入干热岩体的天然裂缝系统,或注入通过压裂技术在钻井之间建立的具有水力联系的人工裂缝中加热,通过吸收干热岩内所蕴含的热能,将流体温度提高到一定程度后从生产井采出至地表或近地表进行利用,形成人工热交换系统,用于发电或取暖等。采用EGS技术开发干热岩地热资源,选区选址恰当与否是能否取得成功的最关键环节之一。中深层地热资源可分为水热型和干热岩型两大类、五亚类。其中,干热岩根据其热储孔渗条件差异又可分为无水优储、无水差储和无水无储三亚类,适合作为EGS开发对象的干热岩资源为其中的无水优储和无水差储两种类型。五类地热资源规模呈金字塔形,开发技术难度逐渐增加。基于由热储埋深、热储温度、热储岩性、热储物性、盖层厚度、盖层断裂发育条件等组成的地质资源条件,由钻探成井技术、储层改造技术、管理运营技术组成的工程技术条件,以及由地热需求和资源经济性组成的经济市场条件三个因素,本文建立了三因素分析与多层次指标分解法相结合的干热岩EGS选区评价方法和关键指标,在国内干热岩资源条件较好的17个候选区中,优选出西藏羊八井高温地热区和渤海湾盆地济阳坳陷潜山分布带作为EGS试验有利区。     

基于开挖的增强型地热系统概述

地热能赋存于地球内部岩土体、流体和岩浆体中,是一种永久的、可再生的、储量丰富的清洁能源。地热能的开发,尤其是干热岩的开发利用,有可能成为解决人类未来能源危机的重要途径。目前采用的干热岩开采方法被称为增强型地热系统(EGS)。热储地质环境的复杂性和水力化措施对天然裂隙的依赖性,造成多数的EGS项目存在热储体积和换热面积不足、工质流量小、终端温度低,以及诱发地震风险等局限性,致使干热岩开发始终未能大规模商业化。基于开挖的增强型地热系统(EGS-E)的提出为突破传统EGS的技术弊端和规模局限提供了新思路。文章在其概念模型的基础上,从系统原理、工程构想、技术优势等方面对EGS-E进行了更详尽的阐述。EGS-E采用开挖、爆破、崩落等采矿技术,形成了独特的热储致裂系统和热能交换系统,能够大幅度降低地质环境对热储质量的限制,具备构建定制的热储空间、形成充足的换热面积,维持稳定的工质流量与温度及减少诱发地震风险等优势,为干热岩开发的商业化提供了新的解决方案。     

山东省水热型地热资源及其开发利用前景

山东省地热资源分布广泛,资源储量丰富。从山东省大地构造特征和大地热流值分布规律入手,根据地热传导理论,对山东省水热型地热资源的分布规律和资源量进行了研究。研究表明,山东省地热资源的分布受区域地质构造严格控制,根据地热成因可分为隆起山地板内深循环对流型和沉积断陷盆地传导型。结合地热成因和热储类型,进一步将全省分为4个地热资源区: I—鲁东地热区; II—沂沭断裂带地热区; III—鲁西隆起地热区; IV—鲁西北地热区。山东省地热资源量折合标准煤为143.73´10⁹ t,不考虑回灌条件,现状地热开发利用量不足已查明可采量的3%,具有较大开采潜力。根据地热资源分布特征合理有效地开发利用地热资源,是山东省压减化石能源消费、推动能源结构优化、改善大气环境质量的有效途径。     

利津干热岩型地热资源调查评价关键技术研究

干热岩型地热资源是储量大、用途广的新型、可再生绿色能源,对其进行调查评价意义重大。本次从区域干热岩靶区选址、物探、钻探、岩芯取样测试、综合测井、抽注水试验、目的层压裂、热储评价等方面,系统地总结分析了干热岩型地热资源调查评价中涉及的关键技术。同时以利津干热岩GRY1孔进行说明,结果表明:虽然其天然裂隙率及渗透性较差,但经水力压裂后其渗透系数有大幅提高,压裂模式属于人工高压+天然裂隙复合压裂模式,在可控的孔口压力下能获得较大的注入水量,有利于干热岩资源的开发利用;干热岩做压裂试验时应选取天然裂隙发育段作为压裂试验的目的层,陈庄潜凸起区内埋深5000m范围内干热岩蕴藏的热资源量为2.654×10²⁰J,折合标准煤90.21亿t;可利用资源量为5.29×10¹⁸J,折合标准煤1.804亿t。该研究对干热岩勘查开发工程场地选址、调查评价等方面具有一定指导意义。     

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。