我干熱巖資源科技攻關(guān)進(jìn)入新階段

地?zé)崮?/strong>源儲(chǔ)備寶庫揭開面紗

6月30日，環(huán)渤海(唐山海港)干熱巖地?zé)豳Y源勘查工作階段成果發(fā)布暨干熱巖開發(fā)研究示范基地建設(shè)學(xué)術(shù)研討會(huì)在石家莊召開。我國地?zé)釋＜野l(fā)布了環(huán)渤海(唐山海港)干熱巖地?zé)豳Y源勘查工作階段成果。

專家認(rèn)為，該區(qū)域干熱巖資源儲(chǔ)量大、溫度高、埋藏淺，是目前京津冀地區(qū)鉆獲埋藏最淺的干熱巖，實(shí)現(xiàn)了我國中東部地區(qū)干熱巖勘查的重大突破。一個(gè)儲(chǔ)量大、溫度高、埋藏淺的地?zé)?a href="http://www.msthinker.com/" target="_blank">能源儲(chǔ)備寶庫揭開面紗，這對(duì)于京津冀乃至環(huán)渤海地區(qū)的干熱巖勘查工作將具有重要的借鑒意義。

前景廣挑戰(zhàn)多

據(jù)國家能源局發(fā)布的相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NB/T 10097-2018《地?zé)崮苄g(shù)語》中規(guī)定：干熱巖是一種不含或僅含少量流體、溫度高于180℃，其熱能在當(dāng)前技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下可以利用的巖體。

十九大報(bào)告中明確提出，“推進(jìn)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命，構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系”。干熱巖作為極具開發(fā)前景的戰(zhàn)略性清潔能源，經(jīng)過40多年的探索與研發(fā)，商業(yè)開發(fā)前景廣闊。

在發(fā)布會(huì)上，中國地質(zhì)科學(xué)院水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)研究所研究員王貴玲介紹說，保守估計(jì)，地殼中干熱巖(3~10千米深處)所蘊(yùn)含的能量相當(dāng)于全球所有石油、天然氣和煤炭所蘊(yùn)藏能量的30倍。而我國干熱巖的儲(chǔ)量達(dá)到17萬億噸，儲(chǔ)量可用4000年。

據(jù)介紹，干熱巖發(fā)電技術(shù)可大幅降低溫室效應(yīng)和酸雨對(duì)環(huán)境的影響，且不受季節(jié)、氣候制約。利用干熱巖發(fā)電的成本僅為風(fēng)力發(fā)電的一半、太陽能發(fā)電的十分之一，是一種十分清潔的新能源。

自上世紀(jì)70年代美國在芬頓山開始第一次干熱巖開發(fā)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)開始，世界范圍內(nèi)已建立實(shí)驗(yàn)性質(zhì)的EGS(國際工程項(xiàng)目的服務(wù)合同)工程31項(xiàng)，累積發(fā)電能力約12.2MW。盡管美、法、德、日、英等國在干熱巖開發(fā)方面取得了一定的進(jìn)展，但總體上世界干熱巖的開發(fā)仍然處于試驗(yàn)和示范階段，尚未實(shí)現(xiàn)商業(yè)化開發(fā)。

我國首次發(fā)現(xiàn)大規(guī)?？衫酶蔁釒r資源于青海省共和盆地。2011~2017年，中國地質(zhì)調(diào)查局、青海省國土廳在共和地區(qū)共鉆地?zé)峥辈榫?口。如今，青海共和盆地干熱巖地?zé)崮荛_發(fā)試驗(yàn)取得重大進(jìn)展，圈定出共和、達(dá)連海和貴德等14處隱伏干熱巖體;在共和盆地外圍圈定出同仁縣蘭采、海東市三合鎮(zhèn)同德和倒淌河4處干熱巖遠(yuǎn)景區(qū)，總面積達(dá)3092.89平方千米。

近年來，我國干熱巖已成業(yè)界關(guān)注熱點(diǎn)，不少企業(yè)看好其前景，紛紛嘗試開發(fā)。據(jù)悉，我國早在9年前就開展了干熱巖勘探開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，2010年原國土資源部公益項(xiàng)目“我國干熱巖勘查關(guān)鍵技術(shù)研究”、2012年國家科技部863項(xiàng)目“干熱巖熱能開發(fā)與綜合利用關(guān)鍵技術(shù)研究”等，均加快了我國干熱巖的技術(shù)開發(fā)步伐。

據(jù)中國工程院院士、國家地?zé)崮苤行闹笇?dǎo)委員會(huì)主任曹耀峰介紹，與國外相比，我國干熱巖資源技術(shù)研發(fā)起步較晚，尚屬起步階段，國內(nèi)部分高校和科研院所在基礎(chǔ)理論和試驗(yàn)方面做出了一些探索性研究工作。國內(nèi)干熱巖的鉆探僅限于獲取干熱巖的溫度、巖性、埋深、分布范圍等基礎(chǔ)資料，壓裂改造工作未取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。

目前，國內(nèi)在嘗試的干熱巖項(xiàng)目主要有：福建漳州地?zé)崽?，井?000米，井底溫度109℃，未達(dá)到干熱巖的標(biāo)準(zhǔn);海南省澄邁縣干熱巖井，井深4550米，井底溫度達(dá)到185℃，屬于干熱巖井;黑龍江松科二井，井深7018米，井底溫度241℃，達(dá)到干熱巖標(biāo)準(zhǔn)，是目前國內(nèi)井底溫度最高的井;青海共和貴德盆地，GR1、GR2、ZR2、DR3、DR4等多口井，井底溫度均超過180℃，最高達(dá)到236℃，屬于優(yōu)質(zhì)干熱巖。

攻堅(jiān)項(xiàng)目正式啟動(dòng)

6月4日，中國石化集團(tuán)公司承擔(dān)的青海共和GR1井作業(yè)開工，標(biāo)志著由中國地質(zhì)調(diào)查局、青海省政府、中國石化共同合作的青海共和干熱巖科技攻堅(jiān)項(xiàng)目正式啟動(dòng)。

承擔(dān)施工任務(wù)的勝利石油工程井下作業(yè)公司西部鉆修工程部側(cè)鉆15隊(duì)，在不到半個(gè)月的時(shí)間內(nèi)，圓滿完成設(shè)備搬遷、現(xiàn)場(chǎng)布置和設(shè)備擺放等任務(wù)，打造出全新標(biāo)準(zhǔn)化井場(chǎng)，為GR1井項(xiàng)目開工做好了充分準(zhǔn)備。

自6月4日至18日，現(xiàn)場(chǎng)施工人員克服青海共和3000多米高海拔地區(qū)惡劣的自然條件，不斷優(yōu)化施工方案，調(diào)整作業(yè)參數(shù)，歷經(jīng)11趟鉆，累計(jì)撈獲落井鋼絲4354米，通井井深達(dá)3629米，為下一步測(cè)井和壓裂作業(yè)創(chuàng)造了良好條件。GR1井的打撈成功，對(duì)于中國石化干熱巖技術(shù)體系的實(shí)踐應(yīng)用和理論完善，起到了實(shí)質(zhì)性的推動(dòng)作用。

據(jù)曹耀峰透露，根據(jù)中國石化干熱巖產(chǎn)業(yè)開發(fā)規(guī)劃，到2020年要通過技術(shù)攻關(guān)，形成具有國際先進(jìn)水平的干熱巖勘探開發(fā)利用技術(shù)系列，并在資源評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上優(yōu)選1~2個(gè)國家級(jí)EGS現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)基地，初步形成核心技術(shù)系列。2021~2023年，是干熱巖示范項(xiàng)目建設(shè)期，完成試驗(yàn)基地實(shí)施方案設(shè)計(jì)優(yōu)化，建立我國首個(gè)可復(fù)制可推廣的干熱巖開發(fā)示范項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)干熱巖的成功利用。2024~2035年，通過干熱巖產(chǎn)業(yè)技術(shù)、工藝升級(jí)，大幅降低干熱巖勘探開發(fā)利用成本，嘗試商業(yè)化應(yīng)用。

規(guī)?；蒙写龝r(shí)日

記者了解到，受限于技術(shù)和成本，我國干熱巖開發(fā)還面臨著不少挑戰(zhàn)。

首先，干熱巖資源勘查難。除藏南—滇西地區(qū)高溫地?zé)豳Y源較為豐富外，其他高品質(zhì)資源并不富集。由于地殼結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成因機(jī)理尚不清楚，干熱巖資源分布極為不均勻，我國目前尚未形成成熟可靠的資源評(píng)價(jià)技術(shù)和方法。

其次，開發(fā)干熱巖的工程難度大。由于儀器、工具和材料的耐溫能力不足，加之巖體可鉆性差、工程設(shè)計(jì)優(yōu)化難度大，鉆井慢、周期長、成本高，所以難以高效成井。

第三，干熱巖的利用工程難題不小。由于我國還缺乏高溫潛水泵、抗高溫示蹤劑以及適合于干熱巖循環(huán)測(cè)試的解釋技術(shù)等，面臨著開發(fā)干熱巖循環(huán)測(cè)試及熱能提取難題。

專家認(rèn)為，干熱巖研發(fā)屬于前瞻性技術(shù)，在目前的經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下，要實(shí)現(xiàn)干熱巖資源開發(fā)利用的實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，必須持續(xù)增大科研項(xiàng)目、人員、經(jīng)費(fèi)的支持，建議設(shè)立干熱巖資源開發(fā)利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，但大規(guī)模商業(yè)化利用還需要解決一系列技術(shù)難題。

河北省煤田地質(zhì)局局長王大虎說，河北省煤田地質(zhì)局將在該區(qū)域加大勘查力度，進(jìn)一步摸清區(qū)域內(nèi)干熱巖地?zé)豳Y源儲(chǔ)量;依托環(huán)渤海(唐山海港)干熱巖地?zé)豳Y源勘查工作階段成果，聯(lián)合有關(guān)科研院所等單位，搭建省級(jí)干熱巖資源開發(fā)科研平臺(tái)，進(jìn)而建設(shè)國家級(jí)干熱巖資源綜合開發(fā)利用示范基地。

地?zé)嵩缴?，資源量越大，開發(fā)的難度也就越大。中國石油大學(xué)油氣資源與探測(cè)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授宋先知表示，鉆井、完井與開采技術(shù)是地?zé)豳Y源經(jīng)濟(jì)高效開發(fā)的關(guān)鍵，而且一直是鉆井人不懈追求的一個(gè)目標(biāo)。

宋先知說，在多種鉆井提速技術(shù)中，自振空化射流提高鉆井速度就極具可行性。“在相同條件下，勝利、遼河等十多個(gè)油田試驗(yàn)的1700多只自振空化射流鉆頭的鉆速能提高12.1%～23.1%。”宋先知表示，“相比油田鉆井，地?zé)徙@井圍壓低，溫度高，而更加有利于空化的發(fā)生。”

業(yè)內(nèi)專家表示，為確保鉆井的結(jié)構(gòu)和質(zhì)量，還要謹(jǐn)慎考察地層的條件以及鉆孔方位，選擇合適的鉆頭，這樣不僅能確保工程的順利進(jìn)展，還能提升工作效率，降低工程成本。