（優(yōu)選）地熱能的發(fā)展趨勢當前第1頁\共有65頁\編于星期六\3點目錄五、干熱巖勘查開發(fā)關鍵技術(shù)四、我國干熱巖資源分布及潛力六、EGS的未來一、基本概念三、國際EGS工程二、干熱巖的特點當前第2頁\共有65頁\編于星期六\3點美國科學家根據(jù)芬頓山的干熱巖研究工作認為干熱巖是埋藏于距地面2-3km以下、無裂隙、無流體、自然溫度達于200℃的巖體。日本科學家根據(jù)肘折地區(qū)的干熱巖研究工作認為只要巖體的溫度達到200℃，埋藏深度合理，內(nèi)含流體不是太多（或者沒有）能用干熱巖技術(shù)來提取巖體中的熱量，就把這種巖體稱為干熱巖。歐洲一些科學家根據(jù)法國干熱巖研究認為，埋藏于地面1km以下，溫度大于200℃的巖體就可稱為干熱巖。條件無需過于嚴格。1各國對干熱巖的定義當前第3頁\共有65頁\編于星期六\3點美國最早（1973年）稱之為“熱干巖體”。日本的鉆探發(fā)現(xiàn)，深層巖體中有發(fā)育有較好的天然裂縫體系，并存在有地熱水，因而又稱作“熱濕巖體”。在澳大利亞的試驗中，地下巖體要經(jīng)過人工壓裂處理，使其生成裂縫體系，因而叫做“熱裂巖體”。此外，瑞士稱作“深層地熱開采”，國際能源機構(gòu)1978年發(fā)起的研究項目稱“人造地熱能利用體系”。美國在熱干巖體實驗項目后，對新開發(fā)的這種項目統(tǒng)稱“增強地熱系統(tǒng)”。2干熱巖概念的發(fā)展當前第4頁\共有65頁\編于星期六\3點干熱巖（HDR），是一般溫度大于200℃，埋深數(shù)千米，內(nèi)部不存在流體或僅有少量地下流體的高溫巖體。增強型地熱系統(tǒng)（EGS）（稱工程型地熱系統(tǒng)）是通過工程手段開采深部巖體熱能的技術(shù)方法。干熱巖是一種資源增強型地熱系統(tǒng)是一種技術(shù)目前的定義：3干熱巖和增強型地熱系統(tǒng)HDR≠EGS當前第5頁\共有65頁\編于星期六\3點在高溫但無水或無滲透率的熱巖體中，通過水力壓裂等方法制造出一個人工熱儲，將地面冷水注入地下深部獲取熱能，通過在地表建立高溫發(fā)電站來實現(xiàn)深部地熱能的有效利用。4增強型地熱系統(tǒng)當前第6頁\共有65頁\編于星期六\3點4EGS技術(shù)EGS技術(shù)國際上已相對成熟EGS并非僅用于干熱巖的開發(fā)EGS中的儲層激發(fā)與石油、頁巖氣開發(fā)中的壓裂不同EGS技術(shù)對環(huán)境幾乎沒有影響當前第7頁\共有65頁\編于星期六\3點4EGS應用美國Dersertpeak電站間對#27-15進行了儲層激發(fā)，使發(fā)電量提高了1.5MW。美國Geysers地熱田近年來發(fā)電量穩(wěn)定，除了通過增加回灌以外，其部分井在2012年采用了EGS儲層激發(fā)增產(chǎn)技術(shù)，進一步增加了儲層產(chǎn)量。美國bottlefield地熱田電站發(fā)電量為10MW，將于2014年由Altarock公司對兩個開采井進行激發(fā)增產(chǎn)。……目前開展的，真正傳統(tǒng)概念上的HDR開發(fā)工程為位于美國Newberry火山的EGS示范工程項目，主井55-29深部熱儲溫度達325℃，無流體，2012年對儲層進行了激發(fā)，今年將繼續(xù)進行儲層激發(fā)增產(chǎn)已達到商業(yè)開采的目的。當前第8頁\共有65頁\編于星期六\3點目錄五、干熱巖勘查開發(fā)關鍵技術(shù)四、我國干熱巖資源分布及潛力六、EGS的未來一、基本概念三、國際EGS工程

二、干熱巖的特點當前第9頁\共有65頁\編于星期六\3點資源量巨大、分布廣泛。（初步估算，我國陸區(qū)深處干熱巖資源為860萬億噸標準煤燃燒所釋放的能量）幾乎為零排放。（無廢氣和其他流體或固體廢棄物，可維持對環(huán)境最低水平的影響）開發(fā)系統(tǒng)安全。（沒有爆炸危險，更不會引起災難性事故或傷害性污染）熱能連續(xù)性好。（在可再生能源中，只有EGS可以提供不間斷的電力供應，不受季節(jié)、氣候、晝夜等自然條件的影響）經(jīng)濟實惠（商業(yè)價值可觀）1干熱巖的發(fā)展優(yōu)勢當前第10頁\共有65頁\編于星期六\3點干熱巖的熱能賦存于各種變質(zhì)巖或結(jié)晶巖類巖體，較常見的巖石有黑云母片麻巖、花崗巖、花崗閃長巖等。一般于熱巖上覆蓋有沉積巖或土等隔熱層。干熱巖主要被用來提取其內(nèi)部的熱量,因此其主要的工業(yè)指標是巖體內(nèi)部的溫度。黑云母花崗巖花崗閃長巖二長花崗巖（soltz）2干熱巖的賦存當前第11頁\共有65頁\編于星期六\3點儲層溫度直接影響儲層開發(fā)的難易程度和經(jīng)濟性能，目前適合EGS開發(fā)的井口溫度不低于150℃。普遍認為，深度在4km內(nèi)、溫度高于200℃的區(qū)域是高等級EGS資源區(qū)。熱儲的溫度和埋深由選址決定，儲層選址主要有兩種依據(jù)。一是選在火山口或破火山口的火山巖巖層邊緣（芬登山項目、肘擇,Newberry）；

二是選在廢置的礦場或油氣田處（羅斯曼奴斯、蘇爾茨和庫伯盆地）。3干熱巖熱儲指標-儲層溫度和深度當前第12頁\共有65頁\編于星期六\3點激發(fā)體積控制著儲層中熱能可被采收出來的比例(稱為采收率)，是影響熱能采收率的重要因素。激發(fā)后巖體的滲透率、孔隙度等參數(shù)對熱能采收效率影響很大。

用于發(fā)電的EGS激發(fā)體積應達到0.1km3。4干熱巖熱儲指標-儲層激發(fā)體積當前第13頁\共有65頁\編于星期六\3點儲層的換熱面積決定了最終干熱巖的發(fā)電的裝機容量。井距、井場形式、裂縫長度、寬度和間距最終決定了熱儲層的有效換熱面積。增強型地熱系統(tǒng)的一個關鍵工藝就是通過儲層的激發(fā)來創(chuàng)建不低于100萬m2的有效換熱面積。

5干熱巖熱儲指標-儲層換熱面積當前第14頁\共有65頁\編于星期六\3點儲層水流阻力是EGS裂隙儲層通過單位流量的壓力降值，是衡量EGS儲層性能的關鍵指標之一。儲層阻力和儲層的低滲透率密切相關。儲層的滲透率由壓裂裂隙的寬度和聯(lián)通程度決定。通過壓裂使裂隙聯(lián)通，隙寬變大，可以大幅度減少儲層水流阻力。理想EGS流體阻力應小于0.1Mpa/kg/s。6干熱巖熱儲指標-儲層水流阻力當前第15頁\共有65頁\編于星期六\3點儲層水流損失是指注入儲層的水流流向儲層外圍地層而無法從生產(chǎn)井產(chǎn)出的現(xiàn)象。水流短路是注入儲層的水流沒有充分停留在儲層中被加熱而直接從生產(chǎn)井產(chǎn)出的現(xiàn)象。水流損失可能否定系統(tǒng)的經(jīng)濟性能和環(huán)境影響結(jié)論;而水流短路形成后需要廢棄已經(jīng)激發(fā)的巖體體積中很大的一部分，會給后續(xù)鉆井和激發(fā)造成困難。

理想EGS的水耗應小于10%。7干熱巖熱儲指標-儲層水流損失與短路當前第16頁\共有65頁\編于星期六\3點目錄五、干熱巖勘查開發(fā)關鍵技術(shù)四、我國干熱巖資源分布及潛力六、EGS的未來一、基本概念三、國際EGS工程

二、干熱巖的特點當前第17頁\共有65頁\編于星期六\3點最早對干熱巖進行研究的國家是美國。1974年,美國洛斯·阿拉莫斯國家實驗室在美國新墨西哥州的芬頓山鉆了第一眼深井,拉開了干熱巖研究的序幕。

1987年,法、德、英三國共同參與在法國的蘇爾士地區(qū)開展了規(guī)模較大的干熱巖生產(chǎn)實驗研究,使干熱巖資源開發(fā)技術(shù)逐步趨于成熟，該工程目前仍在運行。

90年代,干熱巖技術(shù)已進入了實際應用階段,日本科學家取得了比較好的成績。1996年,肘折地區(qū)已開始發(fā)電運行。另外,世界上許多其他國家,如澳大利亞、新西蘭、瑞士、俄羅斯等,也在90年代開始了干熱巖的預研究與開發(fā)的技術(shù)準備工作。1干熱巖工程的發(fā)展當前第18頁\共有65頁\編于星期六\3點美國芬登山項目研究與開發(fā)經(jīng)歷了兩個主要階段，分別針對深度為2800ｍ和3500ｍ兩個獨立的干熱巖儲層。最深鉆孔達4500m，巖體溫度為330℃，熱交換系統(tǒng)深度為3600m，發(fā)電量由最初的3MW到最后的10MW。第一段:2.7-2.9km:180-200°C第二段:3.5-4.2km:240-310°C2USA（1972-1996）當前第19頁\共有65頁\編于星期六\3點

政策支持美國能源部推出了一項“地熱技術(shù)和發(fā)展行動計劃”（GTP），用于推動地熱能的勘探和開發(fā)。僅在2008年，美國能源部就為地熱能開發(fā)籌集了3.68億美元的資金。在龐大的GTP計劃中包含數(shù)十個技術(shù)項目，其中，又以“增強地熱系統(tǒng)（EGS）”是最為主要的發(fā)展目標。2USA（1972-1996）當前第20頁\共有65頁\編于星期六\3點紐貝里火山EGS的開發(fā)第一階段(2010-2011)數(shù)據(jù)分析低壓注水試驗，成像測井(BHTV)，壓力溫度水文測試水力增產(chǎn)措施規(guī)劃和模擬公共宣傳活動誘發(fā)地震計劃環(huán)境許可證第二階段(2012-2014)地震傳感器安裝NWG55-29水力增產(chǎn)措施生產(chǎn)井開發(fā)測試第三階段(2016)大規(guī)模發(fā)電當前第21頁\共有65頁\編于星期六\3點1990年，在日本的肘折地區(qū)進行了干熱巖試驗，稱為“肘折工程”，目的是研究適合于干熱巖發(fā)電的關鍵技術(shù)。先后鉆探了HDR-1,HDR-2,HDR-3等生產(chǎn)井，井間距為50-130m。在1991年進行了一個注入井與3個生產(chǎn)井的綜合地下水循環(huán)實驗，在90天循環(huán)實驗中，生產(chǎn)水溫度為150-190℃。流體回收率為78%。利用雙工質(zhì)循環(huán)發(fā)電130kW。3JAPAN（1985-2002）當前第22頁\共有65頁\編于星期六\3點1986年法國、德國在蘇爾士開展巖體熱能利用項目。第一階段（1987～1992年）鉆了兩個2000m的淺井，對花崗巖上部進行了測試。第二階段（1992～1999年），對深度3-3.5km溫度達到160℃的雙井熱儲系統(tǒng)繼續(xù)了激發(fā)。第三階段（1999～2009年）對深度4—4.5km溫度達到200℃的三井熱儲系統(tǒng)繼續(xù)了激發(fā)。第四階段（2009～2008年）循環(huán)發(fā)電，評價了4-4.5km儲層的長期性能。發(fā)電量達到1.5MW。4FRANCE（since1987）當前第23頁\共有65頁\編于星期六\3點24法國蘇爾茨地熱田當前第24頁\共有65頁\編于星期六\3點252003年，“地球動力”公司在南澳大利亞Cooper盆地的沙漠中，鉆探出了2個深度達4500m的深孔。2008年，又完成了鉆孔“Habanero-3”并進行鉆孔流動試驗。2009年1月，建成一座1000kW的示范電站，專為建站地點的小鎮(zhèn)供電。準備3年后再鉆9眼深井，建成一座5萬kW的干熱巖發(fā)電站。預計到2016年支持大約1萬MW的發(fā)電能力。5AUSTRALIA（since2003）當前第25頁\共有65頁\編于星期六\3點典型EGS儲層的性能試驗結(jié)果當前第26頁\共有65頁\編于星期六\3點世界主要發(fā)達國家EGS/HDR項目一覽表當前第27頁\共有65頁\編于星期六\3點目錄五、干熱巖勘查開發(fā)關鍵技術(shù)四、我國干熱巖資源分布及潛力六、EGS的未來一、基本概念三、國際EGS工程二、干熱巖的特點當前第28頁\共有65頁\編于星期六\3點1干熱巖的分布當前第29頁\共有65頁\編于星期六\3點中國新生代活火山分布五大連池長白山阿爾山

大同蓬萊臺灣

海南

騰沖廣州

當前第30頁\共有65頁\編于星期六\3點當前第31頁\共有65頁\編于星期六\3點當前第32頁\共有65頁\編于星期六\3點長期無處不在深度3-10km目前技術(shù)條件中新生代酸性巖體有覆蓋層大地熱流高居里面深度淺地溫梯度大于40℃/km深度3-5km2干熱巖的埋藏特征當前第33頁\共有65頁\編于星期六\3點當前第34頁\共有65頁\編于星期六\3點早中燕山期以來中酸性侵入巖體分布區(qū)（紅色標注）當前第35頁\共有65頁\編于星期六\3點中生代以來主要酸性侵入巖體分布區(qū)（紅色標注）當前第36頁\共有65頁\編于星期六\3點3注：利用熱流數(shù)據(jù)973個大地熱流空間變化與居里面埋深當前第37頁\共有65頁\編于星期六\3點

居里面深度溫度為578℃.大陸地區(qū)最淺為17km.當前第38頁\共有65頁\編于星期六\3點當前第39頁\共有65頁\編于星期六\3點Ⅰ-Ⅰ剖面（3560km）（喀什-谷露-陽江）谷露、陽江、漳州、騰沖、咸陽均位于大地熱流值高且居里面埋深淺的地方，同時這些點附近都伴隨著新生代以來的新的活動斷裂，是典型的地熱顯示區(qū)，為我們干熱巖研究的重點研究靶區(qū)當前第40頁\共有65頁\編于星期六\3點當前第41頁\共有65頁\編于星期六\3點Ⅱ-Ⅱ剖面（1370km）（北海-福州）當前第42頁\共有65頁\編于星期六\3點當前第43頁\共有65頁\編于星期六\3點赤峰、五大連池屬于大地熱流值偏小而居里面埋深較淺的部位，這些地方熱流特別容易受構(gòu)造運動和幔源熱流的影響，雖然熱流在地表沒有足夠的顯示但一般具有較大的地溫梯度，可能是干熱巖潛在的開發(fā)靶區(qū)。Ⅲ—Ⅲ剖面（3835km）（騰沖-五大連池）當前第44頁\共有65頁\編于星期六\3點當前第45頁\共有65頁\編于星期六\3點咸陽、南京屬于大地熱流值高而居里面埋深大的地方，這些地方一般都具有第四系覆蓋層較大，地溫梯度較小的特點，深部熱源向上傳導在覆蓋層因熱導率變小而使熱流聚集形成高熱流特征Ⅳ-Ⅳ剖面（4375km）(塔什庫爾干-南京)當前第46頁\共有65頁\編于星期六\3點1、東南沿海熱結(jié)構(gòu)分析4重點地區(qū)深部熱結(jié)構(gòu)圖當前第47頁\共有65頁\編于星期六\3點東南沿海地溫梯度圖當前第48頁\共有65頁\編于星期六\3點東南沿海為燕山期花崗巖，巖體放射性產(chǎn)熱較大，占熱流總量60%，5km深度溫度可達195℃，蓋層厚度300m。當前第49頁\共有65頁\編于星期六\3點50東南沿海三維溫度圖4km深度溫度漳州>165℃福州>180℃18km深度溫度福州>555℃大田>570℃基于熱傳導理論的溫度場模型180165555540570135當前第50頁\共有65頁\編于星期六\3點羊八井地熱田地溫梯度在2300m以上逐漸增大，超過2300m后地溫梯度逐漸減小；從大地熱流來看幔源熱流所占比例為53.7%。2、西藏羊八井熱結(jié)構(gòu)分析當前第51頁\共有65頁\編于星期六\3點羊八井三維溫度圖370440430450460510500480510520羊八井羊八井羊八井當前第52頁\共有65頁\編于星期六\3點目錄五、干熱巖勘查開發(fā)關鍵技術(shù)四、我國干熱巖資源分布及潛力六、EGS的未來一、基本概念三、國際EGS工程

二、干熱巖的特點當前第53頁\共有65頁\編于星期六\3點耙區(qū)定位高溫鉆探完井壓裂，熱儲建造監(jiān)測：微震+應力+溫度1關鍵技術(shù)當前第54頁\共有65頁\編于星期六\3點耙區(qū)定位高溫鉆探完井壓裂，熱儲建造監(jiān)測：微震+應力+溫度1關鍵技術(shù)當前第55頁\共有65頁\編于星期六\3點

地溫、大地熱流（深部地溫的測定和推算）

綜合地球物理勘查技術(shù)（解譯深部熱結(jié)構(gòu)）

（MT、重力探測、航磁、地震、、、）

靶區(qū)評價指標體系

（溫度、應力場、巖性、地層、水電）

干熱巖可采資源潛力評估(資源潛力評價模型)靶區(qū)定位當前第56頁\共有65頁\編于星期六\3點

鉆井井控欠平衡鉆井技術(shù)高溫鉆井泥漿技術(shù)定向井技術(shù)井壓裂技術(shù)高溫固井技術(shù)高溫碎巖工具高溫地熱鉆采關鍵技術(shù)當前第57頁\共有65頁\編于星期六\3點壓裂方案（根據(jù)儲層應力狀態(tài)確定壓力大小、深度、時間）壓裂工藝（如何實現(xiàn)多儲層激發(fā)）化學激發(fā)技術(shù)（增加儲層滲透性）水力激發(fā)原理壓裂技術(shù)壓裂現(xiàn)場SHminSHmaxFractureorientation裂隙產(chǎn)生方向當前第58頁\共有65頁\編于星期六\3點微震監(jiān)測（地表、地下）微震監(jiān)測儀的布設微地震的實時解譯方法微震事件與裂隙關系研究微震對周圍環(huán)境的影響微震監(jiān)測云監(jiān)測解譯技術(shù)微震接收器信號傳輸系統(tǒng)當前第59頁\共有65頁\編于星期六