干热岩勘查的有关技术问题.docVIP

干热岩勘查的有关技术问题 国内外对干热岩勘查开发利用研究现状 干热岩 ( HDR- Hot Dry Rock) 是指埋深超过2000 m、温度超过 150 的地下高温岩体, 其特点是岩体中很少有地下流体存在。目前, 人们对干热岩的开发利用, 主要是发电。美国、法国、德国、日本、意大利和英国等科技发达国家已经掌握了干热岩发电的基本原理和基本技术。干热岩发电的基本原理是: 通过深井将高压水注入地下 2000~ 6000 m的岩层, 使其渗透进入岩层的缝隙并吸收地热能量; 再通过另一个专用深井( 相距约 200 ~ 600 m 左右 ) 将岩石裂隙中的高温水、汽提取到地面; 取出的水、汽温度可达 150~ 200, 通过热交换及地面循环装置用于发电; 冷却后的水再次通过高压泵注入地下热交换系统循环使用。整个过程都是在一个封闭的系统内进行。见图 美国 利用地下干热岩体发电的设想, 是美国人莫顿和史密斯于 1970年提出的。迄今在干热岩发电技术方面迈出最大一步的试验是美国洛斯阿拉莫斯国家实验室和能源部在新墨西哥州芬顿山进行的试验。该试验始于 1973年, 最深钻孔达 4500 m, 岩体温度为 330 , 热交换系统深度为 3600 m, 发电量由最初的 3MW 到最后的 10MW。试验地选在火山地区, 干热岩体为花岗闪长岩, 每平方米的地热流值是地球表面平均地热流值的 3倍, 达 250mW。2001年, 美国能源部终止了在芬顿山的干热岩试验项目, 开始了名为 增强型地热系统!计划。增强型地热系统 ( EGS- Enhanced GeothermalSystem s) 是指在干热岩技术基础上提出来的。美国 能源部的定义是采用人工形成地热储层的方法, 从低渗透性岩体中经济地采出相当数量深层热能的人工地热系统。 日本 从 1985年开始, 日本新能源与工业技术开发组织 ( NEDO)在 H ijiori实验站开始了对干热岩发电的钻探、水压人工裂石、裂隙构图、人工热储水库等关键技术的研究。 1991年, 该实验站通过一个注水井 ( SKG 22 ) 和 3 个 生 产 井 ( HDR 21、HDR 22 和HDR 23) , 将地下 1800 m 温度为 250 的热水和蒸汽抽出。其中, 渗漏的水大约占注入水的 20%, 其 余的经生产井回收, 热水和蒸汽输出热能约 8MW。 德国和法国 第一阶段 ( 1987~ 1997年 ): 在 3900 m 处建立岩石裂隙网, 温度超过 165 。经过一系列的水压测试, 包括长达几个月的水流循环测试, 得到水流持续循环的技术参数: 注入流量为 25 L /s, 超过 140, 注水井和生产井两井相距 450 m, 没有流量损失, 仅需水泵功率 250 kW, 输出热能达 10MW h。第二阶段 ( 1998~ 2001年 ): 将生产井 GPK2继续钻井到 5000 m 深, 建立新的热储层, 温度达 200。在 1500 m处又钻了微地震监测井。第三阶段 ( 2001~ 2004年 ): 采用注水井和两口生产井的三井方式, 新钻井 GPK3(注水井 )到 5000m 深, 距 G PK 2约 600 m, 两井下人工热储裂隙系统连通; 新钻生产井 GPK4同样到 5000m 深, 距 GPK3约 600 m, 建立人工热储与已建立的热储连通, 形成高渗透的裂隙系统。第四阶段 ( 2005~ 2008年 ): 采用二井模式实现增强型地热系统, 注水井流量 100 kg/s, 生产井均为 50 kg / s, 装机为 6 MW。 2. 干热岩钻探关键技术研究 ( 1) 抗高温耐腐蚀液动冲击器研制; ( 2) 高温取心工艺及器具研究; ( 3)高温环境钻孔测斜仪研究; ( 4) 高温钻井液体系研究; ( 5) 井口高温安全防护装备研究; ( 6)干热岩钻探设备配套研究。 3．我国干热岩勘查关键技术研究项目立项申请状况 我国干热岩的勘探开发利用至今仍停留在很肤浅的工作层面。 大体状况如下: 没有对全国地热梯度开展进一步的普查、没有探明干热岩体的埋藏地和深度、没有圈定哪些地区或位置存在干热岩开发利用的可能、没有确定适合开展干热岩发电试验的选区等等。 干热岩地热发电系统