地?zé)崮艿陌l(fā)展趨勢演示

（優(yōu)選）地?zé)崮艿陌l(fā)展趨勢當(dāng)前第1頁\共有65頁\編于星期六\3點(diǎn)目錄五、干熱巖勘查開發(fā)關(guān)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(diǎn)當(dāng)前第2頁\共有65頁\編于星期六\3點(diǎn)美國科學(xué)家根據(jù)芬頓山的干熱巖研究工作認(rèn)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(dá)于200℃的巖體。日本科學(xué)家根據(jù)肘折地區(qū)的干熱巖研究工作認(rèn)為只要巖體的溫度達(dá)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(xué)家根據(jù)法國干熱巖研究認(rèn)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(yán)格。1各國對干熱巖的定義當(dāng)前第3頁\共有65頁\編于星期六\3點(diǎn)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?zé)崴?，因而又稱作“熱濕巖體”。在澳大利亞的試驗(yàn)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?zé)衢_采”，國際能源機(jī)構(gòu)1978年發(fā)起的研究項(xiàng)目稱“人造地?zé)崮芾皿w系”。美國在熱干巖體實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目后，對新開發(fā)的這種項(xiàng)目統(tǒng)稱“增強(qiáng)地?zé)嵯到y(tǒng)”。2干熱巖概念的發(fā)展當(dāng)前第4頁\共有65頁\編于星期六\3點(diǎn)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(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)（EGS）（稱工程型地?zé)嵯到y(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(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)是一種技術(shù)目前的定義：3干熱巖和增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)HDR≠EGS當(dāng)前第5頁\共有65頁\編于星期六\3點(diǎn)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(gè)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(shí)現(xiàn)深部地?zé)崮艿挠行Ю谩?增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)當(dāng)前第6頁\共有65頁\編于星期六\3點(diǎn)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(dāng)前第7頁\共有65頁\編于星期六\3點(diǎn)4EGS應(yīng)用美國Dersertpeak電站間對#27-15進(jìn)行了儲層激發(fā)，使發(fā)電量提高了1.5MW。美國Geysers地?zé)崽锝陙戆l(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(jìn)一步增加了儲層產(chǎn)量。美國bottlefield地?zé)崽镫娬景l(fā)電量為10MW，將于2014年由Altarock公司對兩個(gè)開采井進(jìn)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(xiàng)目，主井55-29深部熱儲溫度達(dá)325℃，無流體，2012年對儲層進(jìn)行了激發(fā)，今年將繼續(xù)進(jìn)行儲層激發(fā)增產(chǎn)已達(dá)到商業(yè)開采的目的。當(dāng)前第8頁\共有65頁\編于星期六\3點(diǎn)目錄五、干熱巖勘查開發(fā)關(guān)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(diǎn)當(dāng)前第9頁\共有65頁\編于星期六\3點(diǎn)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(biāo)準(zhǔn)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(xiǎn)，更不會引起災(zāi)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(yīng)，不受季節(jié)、氣候、晝夜等自然條件的影響）經(jīng)濟(jì)實(shí)惠（商業(yè)價(jià)值可觀）1干熱巖的發(fā)展優(yōu)勢當(dāng)前第10頁\共有65頁\編于星期六\3點(diǎn)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(biāo)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(dāng)前第11頁\共有65頁\編于星期六\3點(diǎn)儲層溫度直接影響儲層開發(fā)的難易程度和經(jīng)濟(jì)性能，目前適合EGS開發(fā)的井口溫度不低于150℃。普遍認(rèn)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(xiàng)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(biāo)-儲層溫度和深度當(dāng)前第12頁\共有65頁\編于星期六\3點(diǎn)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(yīng)達(dá)到0.1km3。4干熱巖熱儲指標(biāo)-儲層激發(fā)體積當(dāng)前第13頁\共有65頁\編于星期六\3點(diǎn)儲層的換熱面積決定了最終干熱巖的發(fā)電的裝機(jī)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(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)的一個(gè)關(guān)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(biāo)-儲層換熱面積當(dāng)前第14頁\共有65頁\編于星期六\3點(diǎn)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(guān)鍵指標(biāo)之一。儲層阻力和儲層的低滲透率密切相關(guān)。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(yīng)小于0.1Mpa/kg/s。6干熱巖熱儲指標(biāo)-儲層水流阻力當(dāng)前第15頁\共有65頁\編于星期六\3點(diǎn)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(jì)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(yīng)小于10%。7干熱巖熱儲指標(biāo)-儲層水流損失與短路當(dāng)前第16頁\共有65頁\編于星期六\3點(diǎn)目錄五、干熱巖勘查開發(fā)關(guān)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(diǎn)當(dāng)前第17頁\共有65頁\編于星期六\3點(diǎn)最早對干熱巖進(jìn)行研究的國家是美國。1974年,美國洛斯·阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(yùn)行。

90年代,干熱巖技術(shù)已進(jìn)入了實(shí)際應(yīng)用階段,日本科學(xué)家取得了比較好的成績。1996年,肘折地區(qū)已開始發(fā)電運(yùn)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(yù)研究與開發(fā)的技術(shù)準(zhǔn)備工作。1干熱巖工程的發(fā)展當(dāng)前第18頁\共有65頁\編于星期六\3點(diǎn)美國芬登山項(xiàng)目研究與開發(fā)經(jīng)歷了兩個(gè)主要階段，分別針對深度為2800ｍ和3500ｍ兩個(gè)獨(dú)立的干熱巖儲層。最深鉆孔達(dá)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(dāng)前第19頁\共有65頁\編于星期六\3點(diǎn)

政策支持美國能源部推出了一項(xiàng)“地?zé)峒夹g(shù)和發(fā)展行動計(jì)劃”（GTP），用于推動地?zé)崮艿目碧胶烷_發(fā)。僅在2008年，美國能源部就為地?zé)崮荛_發(fā)籌集了3.68億美元的資金。在龐大的GTP計(jì)劃中包含數(shù)十個(gè)技術(shù)項(xiàng)目，其中，又以“增強(qiáng)地?zé)嵯到y(tǒng)（EGS）”是最為主要的發(fā)展目標(biāo)。2USA（1972-1996）當(dāng)前第20頁\共有65頁\編于星期六\3點(diǎn)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(yàn)，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(jì)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(dāng)前第21頁\共有65頁\編于星期六\3點(diǎn)1990年，在日本的肘折地區(qū)進(jìn)行了干熱巖試驗(yàn)，稱為“肘折工程”，目的是研究適合于干熱巖發(fā)電的關(guān)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(jìn)行了一個(gè)注入井與3個(gè)生產(chǎn)井的綜合地下水循環(huán)實(shí)驗(yàn)，在90天循環(huán)實(shí)驗(yàn)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(dāng)前第22頁\共有65頁\編于星期六\3點(diǎn)1986年法國、德國在蘇爾士開展巖體熱能利用項(xiàng)目。第一階段（1987～1992年）鉆了兩個(gè)2000m的淺井，對花崗巖上部進(jìn)行了測試。第二階段（1992～1999年），對深度3-3.5km溫度達(dá)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(dá)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(jià)了4-4.5km儲層的長期性能。發(fā)電量達(dá)到1.5MW。4FRANCE（since1987）當(dāng)前第23頁\共有65頁\編于星期六\3點(diǎn)24法國蘇爾茨地?zé)崽锂?dāng)前第24頁\共有65頁\編于星期六\3點(diǎn)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(gè)深度達(dá)4500m的深孔。2008年，又完成了鉆孔“Habanero-3”并進(jìn)行鉆孔流動試驗(yàn)。2009年1月，建成一座1000kW的示范電站，專為建站地點(diǎn)的小鎮(zhèn)供電。準(zhǔn)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(yù)計(jì)到2016年支持大約1萬MW的發(fā)電能力。5AUSTRALIA（since2003）當(dāng)前第25頁\共有65頁\編于星期六\3點(diǎn)典型EGS儲層的性能試驗(yàn)結(jié)果當(dāng)前第26頁\共有65頁\編于星期六\3點(diǎn)世界主要發(fā)達(dá)國家EGS/HDR項(xiàng)目一覽表當(dāng)前第27頁\共有65頁\編于星期六\3點(diǎn)目錄五、干熱巖勘查開發(fā)關(guān)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(diǎn)當(dāng)前第28頁\共有65頁\編于星期六\3點(diǎn)1干熱巖的分布當(dāng)前第29頁\共有65頁\編于星期六\3點(diǎn)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(dāng)前第30頁\共有65頁\編于星期六\3點(diǎn)當(dāng)前第31頁\共有65頁\編于星期六\3點(diǎn)當(dāng)前第32頁\共有65頁\編于星期六\3點(diǎn)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?zé)崃鞲呔永锩嫔疃葴\地溫梯度大于40℃/km深度3-5km2干熱巖的埋藏特征當(dāng)前第33頁\共有65頁\編于星期六\3點(diǎn)當(dāng)前第34頁\共有65頁\編于星期六\3點(diǎn)早中燕山期以來中酸性侵入巖體分布區(qū)（紅色標(biāo)注）當(dāng)前第35頁\共有65頁\編于星期六\3點(diǎn)中生代以來主要酸性侵入巖體分布區(qū)（紅色標(biāo)注）當(dāng)前第36頁\共有65頁\編于星期六\3點(diǎn)3注：利用熱流數(shù)據(jù)973個(gè)大地?zé)崃骺臻g變化與居里面埋深當(dāng)前第37頁\共有65頁\編于星期六\3點(diǎn)

居里面深度溫度為578℃.大陸地區(qū)最淺為17km.當(dāng)前第38頁\共有65頁\編于星期六\3點(diǎn)當(dāng)前第39頁\共有65頁\編于星期六\3點(diǎn)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?zé)崃髦蹈咔揖永锩媛裆顪\的地方，同時(shí)這些點(diǎn)附近都伴隨著新生代以來的新的活動斷裂，是典型的地?zé)犸@示區(qū)，為我們干熱巖研究的重點(diǎn)研究靶區(qū)當(dāng)前第40頁\共有65頁\編于星期六\3點(diǎn)當(dāng)前第41頁\共有65頁\編于星期六\3點(diǎn)Ⅱ-Ⅱ剖面（1370km）（北海-福州）當(dāng)前第42頁\共有65頁\編于星期六\3點(diǎn)當(dāng)前第43頁\共有65頁\編于星期六\3點(diǎn)赤峰、五大連池屬于大地?zé)崃髦灯《永锩媛裆钶^淺的部位，這些地方熱流特別容易受構(gòu)造運(yùn)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(dāng)前第44頁\共有65頁\編于星期六\3點(diǎn)當(dāng)前第45頁\共有65頁\編于星期六\3點(diǎn)咸陽、南京屬于大地?zé)崃髦蹈叨永锩媛裆畲蟮牡胤?，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(diǎn)，深部熱源向上傳導(dǎo)在覆蓋層因熱導(dǎo)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(dāng)前第46頁\共有65頁\編于星期六\3點(diǎn)1、東南沿海熱結(jié)構(gòu)分析4重點(diǎn)地區(qū)深部熱結(jié)構(gòu)圖當(dāng)前第47頁\共有65頁\編于星期六\3點(diǎn)東南沿海地溫梯度圖當(dāng)前第48頁\共有65頁\編于星期六\3點(diǎn)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(dá)195℃，蓋層厚度300m。當(dāng)前第49頁\共有65頁\編于星期六\3點(diǎn)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(dǎo)理論的溫度場模型180165555540570135當(dāng)前第50頁\共有65頁\編于星期六\3點(diǎn)羊八井地?zé)崽锏販靥荻仍?300m以上逐漸增大，超過2300m后地溫梯度逐漸減?。粡拇蟮?zé)崃鱽砜瘁Ｔ礋崃魉急壤秊?3.7%。2、西藏羊八井熱結(jié)構(gòu)分析當(dāng)前第51頁\共有65頁\編于星期六\3點(diǎn)羊八井三維溫度圖370440430450460510500480510520羊八井羊八井羊八井當(dāng)前第52頁\共有65頁\編于星期六\3點(diǎn)目錄五、干熱巖勘查開發(fā)關(guān)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(diǎn)當(dāng)前第53頁\共有65頁\編于星期六\3點(diǎn)耙區(qū)定位高溫鉆探完井壓裂，熱儲建造監(jiān)測：微震+應(yīng)力+溫度1關(guān)鍵技術(shù)當(dāng)前第54頁\共有65頁\編于星期六\3點(diǎn)耙區(qū)定位高溫鉆探完井壓裂，熱儲建造監(jiān)測：微震+應(yīng)力+溫度1關(guān)鍵技術(shù)當(dāng)前第55頁\共有65頁\編于星期六\3點(diǎn)

地溫、大地?zé)崃鳎ㄉ畈康販氐臏y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(jià)指標(biāo)體系

（溫度、應(yīng)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(jià)模型)靶區(qū)定位當(dāng)前第56頁\共有65頁\編于星期六\3點(diǎn)

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?zé)徙@采關(guān)鍵技術(shù)當(dāng)前第57頁\共有65頁\編于星期六\3點(diǎn)壓裂方案（根據(jù)儲層應(yīng)力狀態(tài)確定壓力大小、深度、時(shí)間）壓裂工藝（如何實(shí)現(xiàn)多儲層激發(fā)）化學(xué)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(dāng)前第58頁\共有65頁\編于星期六\3點(diǎn)微震監(jiān)測（地表、地下）微震監(jiān)測儀的布設(shè)微地震的實(shí)時(shí)解譯方法微震事件與裂隙關(guān)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(dāng)前第59頁\共有65頁\編于星期六