又一种新兴能源在中国取得了大发现。初略估计,仅中国范围内,这种能源的可采储量就有12万亿吨油当量,相当于目前全球探明石油储量的50倍。
文 | 艾辉
2017年8月30日,中国地质调查局发布消息,在青海省共和盆地3705米深处钻获236℃的高温干热岩体。这是我国首次钻获埋藏最浅温度最高的干热岩体,实现了我国干热岩勘查的重大突破。
据国土资源部中国地质调查局2015年调查评价结果,中国陆域3000~米的干热岩资源量相当于600万亿吨石油。根据国际标准,以其2%作为可采资源,全国陆域干热岩可采资源量达12万亿吨石油当量,而这一当量相当于目前全球已探明可采石油储量的50倍。
这是继可燃冰实现开采后,中国能源领域的又一重大突破。若干热岩能够实现规模化开发利用,不仅将改变石油行业格局,更将改变能源行业的格局。
干热岩(Hot-Dry-Rock),指的是温度大于200℃,内部不存在流体或仅有少量地下流体(致密不透水)的高温岩体。干热岩的埋藏深度通常在3000米~米之间。
干热岩其实属于地热资源的一种。目前开发利用的地热资源主要分为水热型地热资源和干热岩。水热型地热资源开发利用相对成熟,据国土部数据,中国水热型地热资源量相当于8749亿吨石油。但干热岩资源量更大,是水热型地热资源量的685倍,可谓潜力无限。
目前干热岩的利用,主要是用于发电。其基本原理是,将高压水注入地下高温岩层,高压水会压裂地层产生裂缝,形成一个热储水库(亦可是天然裂缝);热储水库中的水渗入地层会吸收干热岩的地热能量;通过离注入井200~600米左右的另一口井,可将热储水库中的高温水、蒸汽提取到地面,用以发电。
在理论上,地球陆地的任何部位都有可能作为干热岩的候选地。地球内部最高温度可达到5000℃,只要井打得足够深,就能获取地热资源。
但实际过程中,考虑到经济可行性,不可能随地钻一口成千上万米的井,所以干热岩井的选址至关重要。一般来讲,地热梯度和热流值较高的板块碰撞地带,岩石密度大、热传导率高的地方,干热岩资源最佳。但出于对后期利用的考虑,还要考虑地层裂缝、断层等地质因素。
从资源量上看,干热岩储量远超石油、煤炭,且无碳排放,有环保优势;同太阳能、风能比,干热岩发电稳定,不受季节、天气等因素的影响,而且据业内称其发电成本远低于风电和太阳能。可以说,干热岩具备引发能源革命的潜质,那干热岩是否会革掉石油行业的命呢?
不管干热岩会不会革掉石油的命,但可以确认的一点是,干热岩不会革掉石油从业者的命,反而会带来新的职业机遇。
干热岩资源利用有两大关键技术,高温钻井及热储水库的建设。
首先干热岩开发需要大量几千米的钻井作业。而且前文已经提到,干热岩的温度一般在200℃以上,这要求钻头的耐热度达到350℃以上。即便在钻井技术相当成熟的石油领域,目前也极少有遇到地层温度超过200℃的情况,这需要全球最顶尖的钻井技术。
除了石油钻井行业,其他行业几乎没有这种作业能力。对于干热岩钻井技术的研究,国内的石油高校也在积极开展。而且在近年来,还有不少三桶油的资深石油钻井人才转行地热钻井。
热储水库的建设,是干热岩资源开发的第二大关键点。但天然裂缝可遇不可求,所以人工高压裂缝是建设热储水库的主要方式。而水力压裂这一技术,在石油界是一种应用广泛的技术,已相当成熟,是石油工人的传统强项。若能利用这一技术开发干热岩资源,一旦干热岩规模化开采,水力压裂技术服务将具有相当可观的前途。
目前,但水热型地热资源的开发,就已经为钻井行业带来了大量作业量。据能源“十三五”规划,到2020年,水热型地热能供暖面积要净增11亿平方米,参考河北雄县供暖面积和地热井数量的关系,这将带来3万多口井的钻井作业量。
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