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干熱巖地熱資源開發的重要性及實現途徑

時間:2014-12-24 來源:未知 作者:傻傻地魚 本文字數:8913字
論文摘要

  干熱巖資源存在于地殼上部3~10km深處,含熱量巨大,要開發它,必須建立增強型地熱系統(EGS)。20世紀70年代以來,各國一直在進行著“干熱巖(hot dry rock)”的試驗,后稱之為“增強型地熱系統(EGS)”的試驗。目前世界上已建立增強型地熱系統的國家有美、英、法、德、日、瑞典和澳大利亞,其中除了北萊茵地塹內法國的Soults和德國的Landau的EGS尚在試驗中,澳大利亞的Cooper盆地的EGS尚未運轉外,其余的皆因技術問題或經濟效益不佳而終止試驗。至今全世界還沒有一個增強型地熱系統能投入商業運行。

  我國極其重視地熱能的開發利用。

  2013年1月10日國家能源局、財政部、國土資源部和住房城鄉建設部印發《關于促進地熱能開發利用的指導意見》。其中提到:“地熱能是清潔環保的新型可再生能源,資源儲量大、分布廣、發展前景廣闊,市場潛力巨大。積極開發利用地熱能對緩解我國能源資源壓力、實現非化石能源目標、推進能源生產和消費革命、促進生態文明建設具有重要的現實意義和長遠的戰略意義”。其主要目標:2015年全國地熱供暖面積5億m2,地熱發電裝機容量10萬kW,地熱能年利用量2 000萬t標準煤。其中還提及:“積極開展深層高溫地熱發電項目示范,重點在青藏鐵路沿線、西藏、云南或四川西部等高溫地熱資源分布地區,在保護好生態環境的條件下,以滿足當地用電需要為目的,新建若干萬千瓦級高溫地熱發電項目,對西藏羊八井地熱電站進行技術升級改造。

  同時,密切跟蹤國際增強型地熱發電技術動態和發展趨勢,開展增強型地熱發電試驗項目的可行性研究工作,初步確定項目場址并開展必要的前期勘探工作,為后期開展增強型地熱發電試驗項目奠定基礎”。

  鑒于干熱巖地熱資源異常豐富,早就引起我國地熱工作者的注意,但目前均處于無鉆探的資源評估階段,也未進行任何增強型地熱系統的試驗。近年來,李福在海南島陵水地區選擇160km2作為全國首座深層干熱巖示范電站的地址,估計3 000m深處可以達到150℃。曾梅香等認為天津團泊東南地層深處埋藏著較大基性巖體,估計在3~4km的溫度可達110~150℃,儲存的地熱資源為1.72×1029J,產熱量7.15MJ/km2。徐雪球[4]報道江蘇蘇北盆地4~5km深處,地溫為150℃,局部達170℃。孫知新等在青海省共和盆地通過鉆探發現地溫梯度達6~7℃/hm,推測3km深度可達200℃。冉恒謙等對沉積盆地(東北、華北、蘇中)、近代火山區(長白山、騰沖、五大連池)和高熱流花崗巖區(閩、粵、贛)等3種不同地質構造區的干熱巖地熱資源潛力進行評估。然而,如何建立增強型地熱系統還未擺上日程,其中包括如何著手干熱巖科學鉆探、進行人工壓裂試驗、注入與回灌試驗、熱儲模擬技術的開發、干熱巖地熱發電的技術研究和預防誘發地震等問題。

  本文將對為什么要開發干熱巖地熱資源、如何開采干熱巖地熱資源、國外EGS試驗進展如何,我們應該怎么辦?提出一些粗淺的意見和建議,但愿能起到拋磚引玉之作用。

  1、為什么要開發干熱巖地熱資源?

  1.1可再生能源中的地熱能2000年世界能源協會在長達500頁《能源和持續性的挑戰》的報告中,對各種可再生能源的容量進行了評估(表1),地熱能處于首要之位,表明其潛力非常巨大。而且地熱能的利用源遠流長,其直接利用在遠古時代即已開始,從1904年起就開始探索利用它生產二次能源,第二次世界大戰之后更得到長足之發展。從1975年起,地熱發電的增長是飛速的,并且是線性增長的(表2)。但是它們都是利用水熱型地熱資源進行發電的。

  論文摘要
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  盡管地熱發電的發展是線性增長的,但是其發展速度遠遠跟不上風能。新能源發電的增速,以風能發電最大,每年增加25GWe,太陽能光伏發電每年增加6GWe,而地熱能發電每年的增速則小于2GWe。表3是可再生能源發電情況的比較。看來,地熱發電的裝機容量,如果僅依靠開發傳統的水熱系統是永遠也超不過其他類型的新能源。

  論文摘要

  1.2水熱對流系統及其地熱發電某一地域地熱的富集程度足以構成能量資源的系統就是地熱系統。一般來說,根據一個地熱系統內熱儲流體的溫度,可以分成高溫系統(>150℃)、中溫系統(90~150℃)和低溫系統(<90℃)。

  Muffler根據地熱系統的地質環境和熱量傳遞方式將它分為:(1)對流型地熱系統。

  ①與淺成、年青酸性侵入體活動有關,并出現在具有高孔隙率和滲透率的地質環境中的水熱系統;②出現在區域熱流量高至正常區域以內的低孔隙率-破碎帶滲透率環境中的環流系統。(2)傳導型地熱系統。

  ①存在于熱流量正常或略高于正常的區域以內的高孔隙率和滲透率沉積層(包括地壓帶)中的低溫低焓含水層;②高溫低滲透率環境中的干熱巖。

  從Muffler的地質成因分類中,對流型的①和②以及傳導型的①可以統稱為水熱對流系統,它們主要分布在地殼表層3km以內。水熱系統的熱儲巖性,根據美國的資料,火成巖占31.1%,沉積巖占22.2%,火山灰和有關沉積物占20%,水熱蝕變帶占20%,變質巖占6.7%。熱儲的孔隙類型,斷裂占50%,粒間占31.3%,空洞占18.7%。而傳導型中的就是本文主要討論的干熱巖系統,將在下面一節中詳細討論。

  如果水熱系統的熱儲流體按照它們的熱力學性質,Donaldson等[12]將它分為:(1)溫水儲。熱儲中僅含有溫度相當低的流體,它不論在天然條件下還是在開采條件下都不會發生沸騰。因此,凡是溫度不足100℃的系統都包含在溫水儲的范疇之內。(2)熱水系統。它不論在天然狀態下還是在開采狀態下都能發生沸騰,但是全部開采作業都將在水飽和帶內進行,通俗地說,開采的都是沸水。在地熱流體的溫度-熱焓曲線圖上,它們接近于飽和水線。(3)兩相系統。它是熱水系統和以蒸汽為主的系統之間的過渡類型,當熱水系統的飽和帶埋深過大時就出現兩相區。在溫度-熱焓曲線圖上,它存在飽和水線和飽和蒸汽線所包圍的區間。(4)以蒸汽為主的系統。它的特點是排放蒸汽,蒸汽來源區域的壓力基本不隨深度而改變。

  蒸汽排放在初始階段可能是濕的,也可能是干飽和蒸汽或過熱蒸汽。隨著開采的進程蒸汽會逐漸變干,或者逐漸增加過熱度。

  Donaldson等還認為:目前科學家和工程師們感興趣的地熱系統還有3種,即地壓系統、干熱巖系統和巖漿系統。雖然它們和我們的層次序列并不擬合,但是其前兩種可視為基本類型的比較簡單的變種。巖漿系統目前還不具備開發的條件。

  當前各國用于地熱發電的水熱系統主要是熱水系統、兩相系統和以蒸汽為主的系統。據Bertani[13]的統計,全世界地熱發電的地熱田共70個,總裝機容量8 900MWe,實際運行容量為8 000MWe。從熱儲類型來說,熱水儲共54個,占77%,運行容量為5 507MWe,占68.8%。兩相系統9個,占13%,它們是薩爾瓦多的Ahuachapan、危地馬拉的Amati-tlan和Zunil II、冰島的Svartsengi、日本的葛根田、墨西哥的Los Azufres、新西蘭的Wairakei、巴布亞新幾內亞的Lihir和俄羅斯的Mutnovsky,它們的運行容量為675MWe,占8.4%。

  全世界的蒸汽系統僅有7個,占10%,它們是意大利的Larderello和Travale Radicondoli、印度尼西亞的Darajat和Kamojang、日本的松川、俄羅斯的Pahuzhetka和美國的The Geysers,其運行容量的和為1 818MWe,占22.7%。

  這70個地熱電站的熱儲頂板埋深<1km的25個,占35.7%;>1km的共45個,占64.3%,其中熱儲頂板埋深在1~1.2km的占26個,鉆探深度在3km以上的共12個,其中兩個最深達4km,見于意大利的上述兩個蒸汽田。

  這些已開發的進行地熱發電的地熱田的熱儲溫度最低者為140℃(不包括2006年在美國阿拉斯加州Chena熱泉利用74℃地熱水建立的225kW的雙循環發電站),最高熱儲溫度360℃。這70個地熱田熱儲溫度達到300℃以上者,共34個,占48.6%。

  其中達300℃的13個,約占總數的18.6%;達310℃的2個;達320℃的8個;達330℃的5個;達340℃的3個;達350℃的是意大利兩個蒸汽系統;達360℃的僅有1個,為日本的兩相系統葛根田。世界上沒有一個地熱田熱儲溫度達到水的臨界溫度374℃。

  所有這些用于地熱發電的高溫水熱對流系統,在地球上的分布明顯受地質構造的控制,或者位于板塊邊緣地段(如島弧帶的日本、印度尼西亞等;陸-陸碰撞帶的西藏;走滑斷裂帶的美國西海岸),或者位于板塊內部的大裂谷(如東非大裂谷)或與板內熱點有關(如夏威夷),該處年輕的火山活動或巖漿侵入活動為地熱活動提供了熱源。

  1973年White曾經認為:世界上利用地熱發電的能力將不可能超過3×104MW。對從沉積盆地深部和干、熱的結晶巖等地溫梯度一般很大的巖體中取出地下熱能將具有深遠的意義,但按目前的技術和成本它們不可能被利用。

  Ewing認為:如果從干、熱的巖體中回收熱能的方法能創造出來,更多的能量將可以利用。從這種系統中可以得到的能量估計約為存在于水熱系統中可供利用額能量的100~1 000倍。

  Rybach認為:“可以預期的是,基于傳統的高焓的地熱發電在未來將保持線性的發展,因此需要一些新的技術能使地熱發電的發展能呈指數增長的狀態”。而這個新技術就是“增強型地熱系統”。

  2、干熱巖資源與增強型地熱系統

  “干熱巖(HDR)”這一術語在1973年時尚未成為一個專有名詞。當時只稱為“hot dry rocks”。

  1976年Muffler才正式用HDR作為地熱系統的一種類型。

  麻省理工學院Tester等所著《地熱能的未來———增強型地熱系統(Enhanced GeothermalSystem)在21世紀對美國的影響》一書中提到:“EGS將是地熱能利用的未來。這一術語乃是開發干熱巖、濕熱巖和斷裂熱巖等各種地熱資源的總稱。

  麻省理工學院的研究確定:僅美國可采的EGS資源>20×104EJ,相當于美國每年能源需求量的2 000倍”。這一段話中將EGS看作為資源,并取代了HDR,實際上是一種誤會,但流傳很廣。

  其實干熱巖是一種埋深3~10km、具有傳導型熱量、干的、不透水的巖體,它所含的熱能需要通過人工壓裂形成的增強型地熱系統(EGS)才能開采出來。

  EGS最早在美國新墨西哥州的Fenton山進行試驗,曾稱之為工程地熱系統(EngineeringGeothermal System)。后來都稱為“增強型地熱系統”(EGS)。其方法就是在地下溫度達到商業感興趣的地方鉆兩口或多孔井,并且通過壓裂技術在鉆井之間建立水力聯系,形成熱交換。這些系統能從相當廣布的、深部熱的結晶巖石中提供足夠的能量,主要的困難是此系統如何能夠保證具有低的阻抗和大的熱交換面積。因此,這一大膽試驗的成功與否,主要取決于井間壓裂作業的質量。如果只有少量幾條優勢的通道,熱流體就很容易發生“短路”,此時冷流體觸及的熱巖體的面積就很有限。這種短路現象就會很快耗盡有限巖體里的熱量。相反,通過壓裂作用在較大范圍內形成高度密集的碎裂巖石,從而使我們能獲得大量的熱能量。由此可見,干熱巖是一種熱能資源,EGS是取得和利用這些熱能所采用的技術。這兩個術語是不應該互相取代的,更不宜將它們當做同義詞。

  1972年以來,曾經進行過EGS試驗的國家地點和時間如下(其中的(3)、(5)、(6)的*號表示為淺層測試設備):(1)美國新墨西哥州Fenton(1972—1996),2.8km/3.6km/4.2km(320℃);(2)英國康沃爾Rosemanowes(1978—1991),2.0km/2.2km(85℃);(3)德國巴伐利亞的Falkenberg*(1978—1985),0.25km(13℃);(4)法國萊茵地塹內Soultz(1987至今),3.3km/5.0km(200℃);(5)法國Le Mayet de Montagne*(1984—1994),0.8km(33℃);(6)瑞典的Fjallbacka*(1984—1989),0.5km(15℃);(7)日本Hijiori(1985—2002),1.8km/2.2km(270℃);(8)日本Ogachi(1989—2001),0.7km/1.0km(250℃);(9)澳大利亞的Cooper盆地(2003至今),4.2km(240℃)尚未長期循環。

  在上述9個試驗項目中,最重要的就是美國Fenton山,英國康沃爾、日本的Hijiori以及法國的Soults。

  Rybach認為能用于發電的EGS的熱儲應滿足下列要求:(1)流體生產率,50~100kg/s;(2)井口流體溫度,150~200℃;(3)總有效熱交換面積,≥2×106m2;(4)巖石體積,≥2×108m3;(5)流體阻力,≤0.1MPa·kg-1·s-1;(6)水耗,≤10%。

  Evans[17]認為:當一組對井進行生產時,注水井的注入量為50kg/s(或50L/s),注入水的溫度為60℃;通過地下熱交換之后,生產井的產量如果也是50kg/s(或50L/s),排放時水的溫度為180℃。那么該對井生產的熱能為25MWt或者是生產電能3.5MWe。

  現在就將4個主要試驗基地的試驗情況介紹于表4中。

  上面4個試驗區的熱儲巖石都是花崗巖或花崗片麻巖之類的塊狀巖石,美國芬頓山和日本的Hi-jiori都位于年輕的破火山口之內,溫度均達標。英國康瓦爾的花崗巖是晚古生代的,溫度只有70℃,顯示熱儲溫度與巖體的年齡很有關系。但是人工熱儲的生產率都沒有達標。熱儲阻力以芬頓山為最大,水耗以日本為最高,都不盡如人意。可見,在世界上干熱巖資源能正式投產利用,成為商業運營尚有很長的路要走。

  Grant認為:Fenton山的試驗是不成功的,后來也確實廢棄了。只有德國上萊茵地塹的Landau試驗狀況較好,目前正在試驗之中,仍未投入商業運行。

  論文摘要

  但是,事物總有它的兩面性。通過試驗,還是向人們提出了一些問題。首先,要在幾km的深處人工創造EGS的熱交換器,一些巖石力學的問題就顯露出來,如巖石的各向異性起到什么作用?應力是如何傳遞的?為何熱流體的運移有的快速、有的慢速?它們與人工熱儲層的干、濕狀態有關嗎?這些問題都還沒有準確的答案。其次,在建立人工熱儲的激發過程中和隨后的生產過程中,EGS會誘發地震,這也是一個重要的問題,必須通過監測,預防它誘發破壞性地震。再次,目前的試驗都是短期的,隨著時間的推移,EGS的人工熱儲可能發生變化,會有怎樣的變化,至今沒有現成的經驗。再者,目前的試驗只有幾MWe,最多幾十MWe,當正式的商業性運營則至少要上百、乃至上千MWe,人工熱儲能承受嗎?最后,由于沒有EGS長期運營的經驗,其安裝、生產、管理成本的經濟估算更是一個未知數。

  3 、中國的干熱巖地熱資源

  國外EGS事業的開展,一直受到中國地熱工作者的關注,人們對他們工作的評價還是比較冷靜和實事求是的。汪集旸等認為:“30多年來,發達國家如美國(1973年)、日本(1980年)、法國(1997年)、德國(1987年)和澳大利亞(2003年)先后投入巨資進行干熱巖發電試驗研究,結果表明:干熱巖開發在技術上可行。”那么,我國干熱巖資源的前景到底如何?

  2011年中國地質調查局根據中國大陸地區熱流圖(2000年版),初步評估了中國干熱巖地熱資源的潛力,其資源基數為2.52×107EJ,相當于71.5×105億t標準煤。

  2011年中國科學院地質和地球物理研究所根據新發布的921個大地熱流數據,編制了《中國大陸地區新版熱流圖》,同時也編制了《中國大陸地區不同深度溫度分布圖》(圖1),計算了中國大陸地區3~10km深度段干熱巖地熱資源基數為2.09×107EJ,如果按2%的可采資源量計算,也達4.2×105EJ,相當于14.3×103億t標準煤,是中國大陸2010年能源消耗總量(32.5億t)的4 400倍[19]。

  表5是中國大陸和各主要干熱巖分布區的干熱巖資源量的統計表。

 論文摘要
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  的研發和示范項目。這些項目中有4個是在美國西部地熱田中的示范項目。其余17個項目屬于技術元件的研發,包括高溫工具、流體流動狀態的成像、示蹤劑、人工熱儲中斷裂特性等。

  DOE近期的目標是用先進的遙感技術找到能開發30GW電能而至今尚未被發現的水熱型地熱資源及其驗證。在2015年建成一個5MW的EGS的試驗電站,證明技術上上可行的,并能持續運轉5年”。

  [21]

  看來EGS開發的高成本和17個技術元件研發項目,特別是所列4項,皆為EGS建設的難點。

  (3)干熱巖的研究和建立EGS在我國尚未觸及,這是一項試驗性的、投資巨大的工程,不能撒胡椒面,遍地開花,要選擇重點地區進行試驗,并有步驟地加以擴大。這些重點地區應該選擇地質條件好、利用方便、經濟條件較好、易于控制污染的地區。

  (4)在HDR和EGS的研究方面要嚴防輿論的誤導。最近在《科技導報》的一篇文章中報道:“美國在新墨西哥州中北部的芬頓山成立了干熱巖研究中心,美國政府于1973年資助針對干熱巖開發的EGS實驗研究,1977年獲得了成功,最深鉆孔達4.5km,巖體溫度為330℃,熱交換系統為3.6km。

  1984年建成了世界上第一座高溫巖體地熱發電站,發電功率由最初3MW提高至10MW,地熱流值達250mW/m2。”這種報道完全不符合事實,不知信息從何而來?報道有何目的?但是,誤導的效果是極壞的。

  芬頓山建立過“干熱巖地熱發電試驗電站”是肯定的,但是,僅僅是短暫的試驗,現在早已不存在了。

  2010年巴厘會議的文獻詳細介紹了美國地熱發電的情況,在芬頓山所在的新墨西哥州,2010年在Laser有一個240kW的雙循環試驗電站,另外在該州西南角的Lightming Dock正在建造一座10MW的電站,地熱發電專家Bertani[8]

  根本沒有提“芬頓山還有一座10MW的高溫干熱巖發電站在成功地運行”。

  (5)在EGS的研究、開發中,嚴防科技詐騙也是必要的。例如,某些企業主沒有經過詳細的地質勘察工作,就向當地政府提出地熱梯級綜合利用項目的規劃與建議,申請在某地建設一個EGS基地,準備搞地熱發電和水產養殖等項目。而且,居然還得到地方政府的批準立項。其實企業主心中最在意的還是通過立項可以收購上千畝土地而已。

  5 、我們的建議。

  (1)根據我國干熱巖地熱資源的分布和儲量,最有利的開發地區是西藏南部和云南騰沖,其次為東南沿海。首先必須認真進行選點,開展試驗。我們認為第一個干熱巖試驗鉆,最佳選擇應該在羊八井北區(即硫黃礦區)。

  1993年11月在硫黃礦采坑內鉆成ZK4002孔,終孔深2 006.8m,鉆及1 850m時井下溫度即高達262℃。

  11月7日測得孔底完井后泥漿的最高溫度為262.3℃。靜水位為80m。

  1994年3月,下篩管后用氣舉法引噴成功,噴高超過18m,孔口溫度超過200℃。

  1994年5月8日,測得成井后恢復的最高溫度為329.8℃,井口最高工作溫度204℃,孔口最大工作壓力16kg/cm2,最大端壓6kg/cm2,計算得出汽水總量298t/h,干度47%。然而15min后,汽水總量即衰減到153t/h,54h后,端壓降為0。

  1995年9月17日,在ZK4002孔附近的ZK4001開鉆,1996年10月15日完井,終孔深度1 459.09m,井下溫度平均247℃,最高251℃。自噴、放噴半月,井口無任何結垢。遺憾的是當時沒有進行注水、回灌,也沒有在生產井內進行水壓致裂。如能在生產井深部擴大裂隙系的分布,同時另外再鉆注水井,不斷保持深部裂隙內的水量,則該區當時就有可能建成增強型地熱系統。

  現在,如果我們利用已有的ZK4002孔,并在附近再鉆一口2 000多m的井,作為對井,兩口井井底距離保持在500m左右,一口井作生產井,另一口作注水井(回灌井,其深度應比生產井大一些,兩者的排列方向應以近南北向為宜)。在生產井內不斷地通過水壓致裂,制造人工熱儲,進行EGS試驗。

  如果人工熱儲的體積V為1km3,熱儲溫度T為330℃,地表年平均溫度T0為5℃,熱儲巖石和水的比熱ρ為2.7J/(cm3·℃),可以利用體積法計算該人工熱儲的熱能Wr:

  Wr=Vρ(T—T0)=1015cm3×2.7J/(cm3·℃)×(330-5)℃=0.877 5EJ第二步是計算井口熱能Qwh,即能夠從鉆孔中提取的那一部分熱能,由熱儲熱能Wr乘以采收率Rg即可,一般取0.25。因此,該EGS的井口熱能Qwh=Wr×Rg=0.219EJ。

  第三步是計算有用功Wa,要讓地熱流體發電,首先要將熱能轉化成動能,然后將動能再轉化為電能,按照熱力學第一定律,即能量守恒定律,有用功可用下式求得:

  Wa=(H-H0)-T0(S-S0)式中:

  H和H0分別代表排放流體在井口和尾水排放時的焓值;(H-H0)項表示總熱能;S和S0分別代表排放流體在井口和尾水排放時的熵值;T0(S-S0)項表示在可逆過程中未能轉化成功的熱能。

  但是在實際操作中并不要如此復雜,只要知道熱儲的溫度,就可以查到有用功Wa與熱儲熱能Wr的比值(Wa/Wr),該比值隨著熱儲溫度的升高而加大。當熱儲溫度為330℃時,該比值為0.085,因此,有用功Wa為0.074 6EJ。

  第四步是計算發電潛力,計算公式如下:

  E=WaB式中B是動能轉化成電能的工作效率。對于不同溫度的工作流體和不同類型的循環系統,工作效率變化很大。對于單次閃蒸系統一般B值取0.1~0.3,雙循環系統取0.3~0.4,二次閃蒸取0.4,全流系統取0.5,蒸汽系統取0.6等。在此我們將B值取為0.5,則羊八井EGS到發電潛力可以達到:

  E=0.074 6EJ×0.5=0.037 3EJ/946 080 000s=39.4MW30a(式中的946 080 000s=30a×365d/a×24h/d×3 600s/h)如果人工熱儲溫度為250℃,采收率為0.25,Wa/Wr=0.068,B值取0.4,用同樣方法求得羊八井EGS的發電潛力約為19MW30a。

  如果是前者,一個對井組成的EGS發電裝機容量是現在羊八井地熱電站(24MWe)的1.6倍;如果是后一情況,也是它的80%。從計算結果來看,我們會驚嘆用EGS技術開發3km以下的HDR地熱資源是多么誘人,3km以下的干熱巖地熱資源要比3km以上的水熱型地熱資源豐富得多,關鍵是怎樣才能使建立的EGS長時間地運轉,并不斷地滿足Rybach提出的6個條件。值得重視的是,通過熱能轉換后的熱水,絕不能就地排放,而必須回灌到地下深處,必要時還需增加注水,這是保持熱儲水量、延長地熱系統運行壽命和避免環境污染的重要措施,這也是增強型地熱系統與普通地熱系統的主要區別。

  (2)在我國滇藏地區,應采用高精度的遙感影像,通過對于呈負地形的環形構造(直徑為數千米)進行解譯,來找尋可能存在的新生代的、地殼上部的隱伏中酸性巖體,其埋深宜在10km之內,為找尋和選擇新的干熱巖地熱資源分布區打下基礎。

  (3)在我國東部地區含油氣沉積盆地內的局部基底隆起地帶,受斷裂帶所控制的地下水深循環的影響,普遍出現對流型的“地熱異常”。經常在1~2km的深處,就可獲得大于100℃的中溫地熱流體,其中部分鉆井還含有適量的烴類。現在不少油氣田對于此類地熱流體通常采用封井的辦法,以避免油水界面的下降。其實,在提取有機烴之后的熱流體就很適合就地建立中低溫增強型地熱系統,采用雙介質的發電系統。一邊抽取地熱流體,另一邊又不斷把熱能轉化為電能之后的流體回灌到深部儲層,這樣對整個油氣田的開發是不會產生不良影響的,也不會造成環境的污染。當然這樣做的成本較高。政府主管部門應該制定政策,鼓勵并給予財政補貼,支持各油氣田在不斷挖掘油氣資源潛力、大力開發頁巖氣的同時,開發地熱能,努力進行增強型地熱系統的試驗,在取得經驗之后,再逐步推廣。

  (4)在我國東部許多中低溫水熱系統的開發中,應制定政策、法規,保證地下熱水在使用之后,經消毒、處理后回灌到地下深處,以避免地下熱水位的迅速下降與環境的污染。

  (5)在東部經濟發達、能源緊缺的地區,選擇重點,可試驗性地進行中低溫增強型地熱系統的開發。

  在進行壓裂試驗過程中,不要以為裂隙系統可以全方位地形成。根據我國石油勘探中注水試驗的經驗教訓,有時在基巖內注水后,常常不知水的去向。在此,筆者建議地熱系統設計者應該特別注意:與現代區域最大主壓應力方向幾乎一致的裂隙,都明顯地呈現為張性,其滲透率可以比其他方向大幾倍到十倍左右。因而,沿著現代最大主壓應力方向來布置注水井與生產井的位置是比較妥當的。這就是說:注水井與生產井的位置,在我國東北地區應該沿著NE-SW方向,華北地區為ENE-WSW向,山東-河南-陜西南部為近東西向,華南為NW-SE向;而在我國西部地區則基本上都是近南北向。如不注意這一點,則常常會出現壓裂、注水后,注水的損失率極大,甚至流體不知去向,使流體無法在地下增溫后循環使用,無法構成增強型地熱系統。因為在我國,現代構造應力作用較強,各地的最大主壓應力方向差異很大,并且其差應力普遍達到20~30MPa。建議在布置鉆井時,千萬不要忽略這一點。


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