来自地球母亲的温暖——干热岩

近日，中国地质调查局在松辽盆地实施的科学钻探突破7018米，钻穿了白垩纪底层。在地层4400-7018米的深度地层范围内发现了1500C~2410C高温干热岩体和2层高放射性异常岩层，揭示了松辽盆地具有良好的地热开发应用潜力。

*，人们脚下的地球内部蕴含着巨大的能量，地心温度高达约6000℃。地球通过火山、地震、地热等方式*地释放着内部能量。干热岩（Hot Dry Rock，HDR）则是地球内部热能的一种赋存介质，自20世纪70年代美国 Los Alamos国家实验室提出干热岩地热能的概念以来，干热岩的定义也在不断发展，目前比较得到认同的概念是干热岩是一种不含水和蒸气、埋深3~10km、温度为150~650℃的致密热岩体。

另外考虑其客观性、科学性、可行性和经济型，干热岩的基本含义可分为广义干热岩和狭义干热岩两类。广义干热岩认为是流体含量很少、温度为150~400℃的储热岩石。狭义干热岩必须考虑地热能发电的经济性和可行性，主要指流体含量少、埋深为3~8km、温度为200~350℃的储热岩石。其岩性主要是各种变质岩或结晶岩体，较常见的干热岩体有黑云母片麻岩、花岗岩、花岗闪长岩等。

干热岩潜力有多大？

通俗来讲，干热岩资源就是存在于岩石中的热量，人们通常通过温度对干热岩体中的资源量进行评估，那么岩石中赋存的热量究竟有多大？以一个边长为1km温度为200℃的高温岩体为例，其温度下降10℃所释放的热量可实现发电约为1000万MWh，可满足2000万平米一年的建筑供暖需求。

干热岩中蕴藏的热量

在地下达到一定的深度以后，这样的高温岩体无处不在，可以说干热岩资源的潜力是巨大的。目前限制干热岩开发主要是技术问题，但就现阶段来看，由于技术和手段等限制，能被人类所揭露及开发利用的干热岩资源主要集中在埋深较浅、温度较高、有开发经济价值的地下热岩体。

据保守估计，地壳中干热岩（通常指3～10 km深处）所蕴含的能量相当于所有石油、天然气和煤炭所蕴藏能量的30倍。中国地质调查局的评价数据显示，中国大陆3～10 km深处的干热岩资源总量为2.5×1025 J（合860万亿吨标煤），若能开采出2％，就相当于我国2010年全国一次性能耗总量（32.5亿吨标煤）的5300倍。

中国科学院地质及地球物理研究所也对我国大陆3～10 km深处的干热岩资源进行了评价，得出的结论是2.09×1025 J，相当于715万亿吨标煤，若能采出2%，则相当于中国2010年能源消耗总量的4400倍。相近的数字，印证了我国干热岩地热资源的开发利用前景。

干热岩的分级利用

干热岩开发的关键技术

干热岩资源的开发主要利用增强型地热系统（Enhanced Geothermal System，EGS）来提取其内部的热量。增强型地热系统通过水力压裂等工程手段，在地下深部低渗透性干热岩体中形成人工地热储层，从中长期经济地采出相当数量热能的人工地热系统。其原理是从地表往深埋地下的干热岩体中打一眼井（回灌井），封闭井孔后向井中高压注入温度较低的水产生高的压力，在岩体致密无裂隙的情况下, 高压水会使岩体大致垂直小地应力的方向产生许多裂缝。

若岩体中本来就有少量的天然节理，这些高压水会使之扩充成为更大的裂缝。随着低温水的不断注入，裂缝不断增加、扩大、相互连通，终形成一个大致呈面状的人工地热储层。在距回灌井合理的位置处钻几口井并贯通人工地热储层，这些井用来回收高温水、汽，称之为生产井。

注入的水沿着裂隙运动并与周边的岩石发生热交换，产生了高温高压水或水汽混合物。从贯通人工地热储层的生产井中提取高温蒸汽到地面后，通过热交换及地面循环装置用于发电和综合利用。利用之后的温水又通过回灌井注入到地下干热岩体中, 从而达到循环利用的目的。

干热岩的未来

   干热岩是地热能的未来。在目前的节能减排和能源结构调整中，对于干热岩地热资源的开发极有可能，发挥意想不到的作用。干热岩相对于其他能源具备以下优势：

1.资源量巨大、分布广泛。（初步估算，我国陆区3.0-10.0km深处干热岩资源为860万亿吨标准煤燃烧所释放的能量）；

2.几乎为*。（无废气和其他流体或固体废弃物，可维持对环境低水平的影响）；

3.开发系统安全。（没有爆炸危险，更不会引起灾难性事故或伤害性污染）；

4.热能连续性好。（在可再生能源中，只有EGS可以提供不间断的电力供应，不受季节、气候、昼夜等自然条件的影响）；

5.经济实惠（商业价值可观）。

随着干热岩开发技术的不断成熟以及深部地热开采成本的不断下降，相信在不就的将来，这种无处不在的能源可被人们大量利用，造福人类。

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