地熱資源開發利用

近年來地熱資源開發利用的發展趨勢

  近10年,我國對地熱資源勘查開發利用進展迅速,是我國歷史上最快的時期,勘查開發利用技術與管理逐步走向成熟,變化呈現以下趨勢:
 
  一是注意非地熱異常區的地熱資源勘查開發,拓寬了地熱資源開發利用的范圍。地熱資源分布廣,在深部有強滲透儲層分布的條件下,按地熱增溫率計算,在一定深度內都有可能獲得所期望的地熱資源。隨著地質勘探技術的進步,目前鉆3000~4000m的地熱深井已不是難題,這就使得對地熱資源開發有了新的思路,不局限在地熱異常區或分布較淺的地區,尤其是在一些大型沉積盆地區和有經濟基礎的城鎮,開始進行隱伏地熱資源開發的探索,有的已取得了成功,如沈陽城北開發區、石家莊、鶴壁等地。經濟發展快的上海、蘇州、揚州、鎮江等地也開始了地熱資源勘查工作。
 
  二是油田地區地熱資源開發受到了普遍的關注。沉積盆地油田地區實際上也是地熱資源廣泛分布的地區,相當一部分有水無油的石油勘探井可以改造地熱開采井油田開采后期水多油氣少,如華北、勝利一些油田含水量已高達95~97%,逐步轉為以開采地熱資源為主,可在開發地熱資源的同時開采剩余的油氣資源,對油田地區的經濟發展和產業調整十分有益。這點已引起了石油界同行普遍關注,并且已在華北、勝利、大慶等地的油田進行了試點,取得了很好的效果。
 
  三是重視地熱資源綜合利用梯級利用,提高地熱資源的利用率和經濟社會效益。對地熱資源的開發利用已由初期的一次性利用向綜合與梯級利用方向轉化。地熱水往往先用于采暖供熱,再用于環境用水,或依據建筑物對溫度的不同要求實行梯級采暖,或將一次采暖后的尾水,利用熱泵進一步提取其熱能等方式。這些措施提高了地熱資源的利用率和技術含量。在農業溫室種植方面,也在考慮根據不同作物對溫度的不同要求,對地熱資源實行按溫度的梯級合理利用,如北京小湯山地區的現代農業園、豐臺南宮世界地熱博覽園。
 
  四是重視采灌結合,保證地熱資源的可持續利用。在一些早期開發地熱的地區,如北京天津、福州、西安等地,地熱水水頭已有較明顯的下降,在一定程度上影響到資源的開發和持續利用。根據國內外開發地熱的經驗,回灌已成為維續地熱資源可持續利用和提高地熱田資源開采率的共識。這些早期開發地熱資源的地區,除了開展回灌試驗研究外,也將采灌結合列入了對熱田進行管理的重要內容。如北京小湯山熱田,由2002年前的地熱回灌試驗逐步轉向生產性回灌,在管理上,實施新增地熱井必須同時建回灌井的措施,目前年回灌量已達年開采量的30%以上。
 
  五是推進規模化開發,使地熱資源的配置趨于合理,提高行業整體經濟效益。這一措施是適應地熱資源采灌結合的開采方式的需要,其目的是限制只采不灌的小型單位對地熱資源的開發,在資源條件好的地區,鼓勵有經濟條件實行規模化開采、并可實行采灌結合措施的單位開發地熱資源北京近年來對昌平北七家及現代農業園、豐臺南宮、北工大等開采地熱資源的單位推行了這一模式,并擬對延慶、鳳河營地熱田的開發推行這一模式。
 
  六是地熱開發利用中開始應用自動控制技術,提高管理水平。自動控制包括兩方面的內容:一是對地熱開采井的產量、水量配置、地熱尾水的排放溫度按供求的實際需要進行自動控制,達到節約使用的目的;二是對地熱水的開采量、井內水位(頭)變化、水溫等參數實行自動監測及遠距離傳輸,為地熱資源統一管理、資源遠景評價提供依據。在北京、天津、大慶林甸、陜西咸陽等地已啟動了地熱開采系統的自動監測及遠距離傳輸等技術的應用工作。
 
  七是注重地熱資源開發的品牌效應,積極申報命名與建設《中國溫泉之鄉、地熱城》。自2003年我國首次命名廣東省恩平為“中國溫泉之鄉”以來,短短五年多的時間內,相繼有大慶林甸、海南瓊海、北京小湯山、湖南郴州廣東清遠河北雄縣湖北咸寧山東威海重慶巴南、廣東陽江、福建永泰和連江等13地由中國礦業聯合會命名為“中國溫泉之鄉”;陜西咸陽山東臨沂被命名為“中國地熱城”、陜西西安臨潼被命為“中國御溫泉之都”;湖北應城湯池、河北霸州、固安、江蘇連云港溫泉旅游區、南京湯山等五處地區被授予“全國溫泉(地熱)開發利用示范區”。這一活動,規范了地熱(溫泉)資源的開發與管理,提高了地區的知名度和地熱開發利用的社會經濟效益。
 
  八是利用熱泵技術,開發淺部地熱能發展地熱采暖空調。目前已普遍利用水(地)源熱泵,將儲存于恒溫帶以下一定深度的淺部低品位地熱能用于采暖空調,并已在北京、天津沈陽等地得到了比較廣泛的應用。
 
  九是開始關注干熱巖的開發利用問題。干熱巖是深埋于地下(一般在3000m以下)、溫度大于200℃、內部不存在流體或僅有少量地下流體的巖體。巖體中賦存有豐富的地熱資源,計算顯示,地殼中“干熱巖”所蘊含的能量相當于全球所有石油、天然氣煤炭所蘊藏能量的30倍,可以說是取之不盡,用之不竭的可再生能源。開發干熱巖中的“熱能”,就是通過鉆井,從地表往干熱巖中注入溫度較低的水,注入的水沿著裂隙運動并與周邊的巖石發生熱交換,產生高溫高壓超臨界水或水汽混合物,然后從生產井中提取高溫蒸氣,用于地熱發電綜合利用。目前,世界上眾多經濟較發達國家對利用干熱巖發電的研究方興未艾,美國、法國、德國日本、意大利和英國等科技發達國家已基本掌握了干熱巖發電的原理和技術。隨著相關技術的迅速發展,可以預見在不久的將來,干熱巖的利用將成為能源利用中不可或缺的重要部分。我國對干熱巖的利用,已引起了有關部門的重視,一些科研單位參與了部分利用干熱巖的國際合作研究。