中國開發新興能源—地熱的干熱岩,善加利用,將改變世界的石油市場—

by | 11 月 18, 2021 | 綠色產業

中國開發新興能源—地熱的干熱岩善加利用將改變世界的石油市場

[世界財神報]綠色產業 綜合報導[附視屏] —

  干熱岩是地球內部熱能的一種賦存介質,是一種國際公認的清潔能源。通俗來講,干熱岩資源就是存在於岩石中的熱量,被譽為“來自地球母親的溫暖”。干熱岩具有資源量大、分布廣、可持續利用時間長等特點,是未來地熱資源開發利用的重要方向。新興地熱能源,是能源的类型有什么?我们熟知的能源有化石燃料、风能、核能、潮汐能。实际上,还有一种存在感很低但相当实用的能源—地热能。地热能就是从地壳中抽取的天然的热能,这种能量储存在地球内部的熔岩之中,是足以引发火山爆炸和地震的能量,这也从侧面可见地热能的能量有多大。我们在生活中最常见的地热能就是温泉,地热的整个过程是环保、无污染的。

干热岩一般是出现在地下3-10公里深的位置,温度可以达到200,这种高温岩体最大的特征就是它的内部是不含流体的,由于温度很高,我们可以利用技术来开发干热岩中的热能。我们知道地心的温度是相当之高的,而地球内部的高温会通过地下水和熔岩的流动被传送到距离地面比较近的地方,而地壳中的变质岩和沉积岩就是通过高温才逐步演变成干热岩的。

所以从理论上来说,干热岩的储量是非常巨大的,而且开发使用过程中是无污染的,还不受季节的影响,是相当稳定的一种能源供应。根据计算,全球的地热岩总储量相当于目前传统燃料总储量的30倍左右,相当于5000万亿吨标准煤。我们的脚下就埋藏着这么宝贝的东西,为什么至今干热岩还没有被大力开发呢?

地热能的获取

我们要如何开发和使用这种能源呢?首先,我们要从地表向下打一口井,然后封闭住井孔,往里面高压注入低温水。高水压导致岩层出现裂缝之后,热储构造开始形成。随后再继续钻几个生产井,将蒸汽和高温的水回收到地面上就可以了。这些高温的热能用处很多,可以直接用于供暖或者发电,剩余的水还能够继续返回到注入井当中,实现资源的循环使用。

地热能的开发算得上是所有清洁能源中最慢的的,我国的第一个干热岩勘探井是从2015年才开始的,而且主要的目的还是用于勘探,而不是用于研究和使用。整个过程是不是看起来相当的简单,而且环保。确实,干热岩的特性也吸引了很多专家学者进行研究,但是目前它的开发仍存在着技术瓶颈、人才紧缺等问题。就目前的使用流程来看,对干热岩的开发还存在着很多难题,需要科学家不断地对开发模式进行优化升级。干热岩开发难在哪里?

从理论上来说,干热岩的储量是相当丰富的。但是现有的勘探技术是无法钻取到地球比较深层的地方的,只能对埋藏比较浅、地形地貌比较简单的干热岩进行开采。在对干热岩进行开采之前需要提前确定这些岩石缝隙的走向,有利于更高效率地提取热量。如果想进行大规模的提取,需要对整个资源的分布和缝隙有非常清晰的了解,才能以最低的成本来开采能源,提高能源的利用价值。

干热岩的使用会带来什么危害?

目前来看,干热岩还是一种应用非常少的能源,如果被大规模使用会发生什么事情呢?有理论认为,干热岩的主要能量是从地核获得的,由于地核中的放射性物质不断在衰变,地球冷却是地球的宿命,对于干热岩的开采可能会提前透支地球的保温机制,从而加速地球的冷却进程。尚且很难说明这种担忧是不是杞人忧天,对干热岩的开采真的会对地球内部的热量传输、地质活动和水循环产生影响吗?

目前讨论这个问题不知是否仍为时尚早,毕竟普遍来说地球的干热岩埋藏较深,依靠人类现有的技术是无法实现大规模开采的,仅对靠近地表的能源挖掘对地球的影响是微乎其微的。但无论如何,人类在清洁能源使用的道路上是真的越走越远了。

表單的底部

一般溫度大於200℃,埋深數千米,內部不存在流體或僅有少量地下流體(緻密不透水)的高溫岩體。存量巨大。 中國首次發現大規模可利用乾熱岩資源於青海省共和盆地。青藏高原南部約占我國大陸地區乾熱岩總資源量的1/5

乾熱岩(HDR),也稱增強型地熱系統(EGS),或稱工程型地熱系統,是一般溫度大於200℃,埋深數千米,內部不存在流體或僅有少量地下流體的高溫岩體。這種岩體的成分可以變化很大, 絕大部分為中生代以來的中酸性侵入岩, 但也可以是中新生代的變質岩, 甚至是厚度巨大的塊狀沉積岩。乾熱岩主要被用來提取其內部的熱量, 因此其主要的工業指標是岩體內部的溫度。

資源開發

開發乾熱岩資源的原理是從地表往乾熱岩中打一眼井(注入井),封閉井孔後向井中高壓注入溫度較低的水, 產生了非常高的壓力。在岩體緻密無裂隙的情況下, 高壓水會使岩體大致垂直最小地應力的方向產生許多裂縫。若岩體中本來就有少量天然節理, 這些高壓水使之擴充成更大的裂縫。當然, 這些裂縫的方向要受地應力系統的影響。隨著低溫水的不斷注入, 裂縫不斷增加、擴大, 並相互連通, 最終形成一個大致呈面狀的人工乾熱岩熱儲構造(圖1)。在距注入井合理的位置處鑽幾口井並貫通人工熱儲構造, 這些井用來回收高溫水、汽, 稱之為生產井。注入的水沿著裂隙運動並與周邊的岩石發生熱交換, 產生了溫度高達200-300℃的高溫高壓水或水汽混合物。從貫通人工熱儲構造的生產井中提取高溫蒸汽, 用於地熱發電和綜合利用。利用之後的溫水又通過注入井回灌到乾熱岩中, 從而達到循環利用的目的。

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