“東高熱1”地熱井鉆成：用深部地熱能點(diǎn)亮萬(wàn)家燈火

近日，華東地區溫度最高的水熱型地熱井——“東高熱1”鉆成。該井位于山東省東營(yíng)市黃河三角洲地區，井深4002.17米，井底溫度高達162℃，井口出水溫度138℃，單井出水量每小時(shí)101.3立方米。經(jīng)初步估算，該井每年可釋放熱量達67.9萬(wàn)吉焦，相當于約2.7萬(wàn)噸標準煤燃燒產(chǎn)生的熱量，可用于直接發(fā)電、蒸汽直供及蒸汽前端預熱。

什么是地熱能?從地下深處“打開(kāi)水”難在哪?作為“小眾”新能源，深部地熱能有何獨特優(yōu)勢?對我們的生活、生產(chǎn)將帶來(lái)哪些影響?針對以上問(wèn)題，科技日報記者采訪(fǎng)了相關(guān)專(zhuān)家。

地熱能不必“看天吃飯”

中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)新能源學(xué)院教授郭清海告訴記者，根據儲存介質(zhì)不同，地熱能可分為巖漿型地熱能、干熱巖型地熱能和水熱型地熱能，分別指儲存于巖漿、巖石和地下水中的熱能。一般而言，賦存深度在3000米之下的地熱能可視為深部地熱能。

“巖漿型地熱能利用價(jià)值極高，但受限于當前技術(shù)瓶頸，尚不可能直接開(kāi)發(fā);干熱巖型地熱能的開(kāi)發(fā)利用也處于初級階段;目前，水熱型地熱能是全球范圍內開(kāi)發(fā)利用的主要對象。”郭清海表示，“東高熱1”地熱井的鉆探成功是我國在水熱型地熱能勘查和開(kāi)發(fā)利用領(lǐng)域的一項標志性成果，有助于我國在全球能源角力中占據優(yōu)勢地位。

近年來(lái)，隨著(zhù)全球能源轉型步入關(guān)鍵節點(diǎn)，地熱能作為“小眾”新能源日益受到重視，這與其穩定、安全、相對清潔、儲量大、分布廣等突出優(yōu)勢密不可分。

“地熱能不像太陽(yáng)能和風(fēng)能那樣‘看天吃飯’，比核能安全，開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中的負面環(huán)境效應也遠低于傳統化石能源。”郭清海認為，深部地熱能的開(kāi)發(fā)將成為未來(lái)全球能源競爭的主戰場(chǎng)之一，而摸清地熱資源家底、確保地熱領(lǐng)域核心技術(shù)與裝備的自主可控無(wú)疑是搶占競爭先機的關(guān)鍵。

從地下深處“打開(kāi)水”并非易事

隨著(zhù)鉆探深度的增加，地質(zhì)條件更為復雜，鉆探技術(shù)難度與成本呈指數級上升。

“從精準勘查到高效鉆探，再到地熱流體安全開(kāi)采，需要一整套成熟的勘查、開(kāi)發(fā)技術(shù)支撐。”郭清海表示，地熱資源的前期勘查風(fēng)險大，猶如在濃霧中尋找隱藏熱源，需依賴(lài)高精度“地球物理+地球化學(xué)”勘查技術(shù)，以鎖定開(kāi)發(fā)利用靶區;在鉆探和開(kāi)采時(shí)，需保證涌水量穩定且小于地熱水可開(kāi)采量，既滿(mǎn)足地熱生產(chǎn)需求，也避免在地熱區內形成地下水降落漏斗、地面塌陷或地面沉降等。

“東高熱1”地熱井團隊研發(fā)的高溫酸化壓裂技術(shù)，有效解決了深部高溫高壓儲層連通性差、易堵塞等難題。其通過(guò)向深部熱儲注入特定酸液并施加壓力，達到溶解堵塞物、撐開(kāi)裂隙的效果，最終使地熱水匯流至開(kāi)采井中。配套研發(fā)的潛水泵能實(shí)現146℃條件下長(cháng)時(shí)間穩定抽水，解決了國產(chǎn)大揚程耐高溫抽水設備的“卡脖子”難題。

郭清海表示，以往，地熱界普遍認為我國滇—川—藏地熱帶和臺灣地熱帶的高溫地熱資源富集，華東地區僅有中、低溫地熱資源，難以形成高溫地熱資源。“東高熱1”的成功鉆探，不僅是技術(shù)上的突破，更是對“沉積盆地無(wú)高溫地熱”傳統認知的顛覆，為我國相似地質(zhì)條件地區開(kāi)發(fā)和利用高溫地熱資源提供借鑒。

歸根結底要惠及民生

“地熱資源溫度和其他關(guān)鍵參數不同，其應用場(chǎng)景也有所區別，主要包括城市清潔供暖、發(fā)電、工業(yè)生產(chǎn)、設施農業(yè)、水產(chǎn)養殖、溫泉康養等。”郭清海強調，地熱能應用并非“舀一勺湯全部喝掉”的武斷處理，而是“溫度對口、梯級利用”的智能模式。

他解釋道，深部150℃左右或以上的高溫地熱流體，剛“打”上來(lái)時(shí)，可在地熱井口自動(dòng)分離出足夠的蒸汽，適合于高品位發(fā)電。發(fā)電后地熱尾水溫度降至地熱區沸點(diǎn)以下，可用于食品加工、紡織、化工等工業(yè)領(lǐng)域;或經(jīng)換熱站處理后用于城市供暖，為千家萬(wàn)戶(hù)帶去溫暖，這也是我國地熱能的主要應用場(chǎng)景。經(jīng)上述利用后的地熱水溫進(jìn)一步降至20℃至30℃，最適宜打造農業(yè)溫室和“溫泉魚(yú)塘”，提升作物和水產(chǎn)品的品質(zhì)。

“去除對人體和環(huán)境有害的組分后，地熱水還能用于康養、生態(tài)旅游等業(yè)態(tài)領(lǐng)域。”郭清海認為，深部地熱資源的開(kāi)發(fā)利用歸根結底是要惠及民生。他相信，未來(lái)，地熱能將進(jìn)一步規?；?、智能化、低碳化發(fā)展，有望部分取代傳統化石能源，點(diǎn)亮萬(wàn)家燈火。