干热岩资源研究和开发技术
干热岩及其开发利用(2)
干热岩及其开发利用（2）胡经国四、干热岩发电试验研究现状早在1970年，美国人莫顿和史密斯就提出了利用地下干热岩发电的设想。
1972年，美国在新墨西哥州北部打了两口深约4000米的斜井，从一口井中将冷水注入到干热岩体内，从另一口井取出由干热岩体加热产生的蒸汽，试验电厂发电功率达到2300千瓦。
这标志着干热岩开发利用研究从概念模式转入到了试验阶段。
此后，这种发电技术引起了世界各国的关注。
一些经济发达、能源消耗量大的国家竞相开展干热岩发电技术的研发工作，甚至纳入到了国家开发研究计划。
通过国际合作和各国不断努力，美国、日本、英国、法国、德国等国家在过去20年相继进行了有关方面的试验，基本掌握了干热岩发电各个环节的技术。
随着技术的熟练，试验电厂的发电量也逐渐由3MW增大到11MW，更加接近商业开发的规模。
1、世界各国试验研究现状⑴、美国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，分两个阶段进行，共有110位科学家和工程师参加。
在第二阶段，德国和日本的科学家也参与了进来。
到1990年止，共投入了3亿德国马克。
最深钻孔深度达4500米，岩体温度为330℃，热交换系统深度为3600米，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250毫瓦。
2001年，美国能源部终止了在芬顿山的干热岩发电试验项目，开始执行名为“高级地热系统”的计划。
美国内务部长会同能源部长责令美国地质调查局建立一个关于干热岩的政府与私人之间的部门合作计划。
该计划要求美国地质调查局勘探、优选并划分出全美国不同利用潜力的干热岩地区，还要为干热岩利用开展一些开发活动并发布相关信息。
⑵、英国英国卡波尔矿业学校（Camborne School of Mines）在Cornwall实施的干热岩研究项目是迄今世界第二大干热岩试验工程。
2024年干热岩型地热资源市场前景分析
2024年干热岩型地热资源市场前景分析引言地热资源作为一种清洁、可再生的能源形式，具有巨大的潜力。
干热岩型地热资源作为其中的一种特殊类型，其开发利用面临着一系列的技术和经济挑战。
本文将对干热岩型地热资源市场前景进行分析，包括行业现状、发展趋势以及市场前景。
1. 干热岩型地热资源的特点干热岩型地热资源是指位于地壳深部的高温岩石体，通过人工方式将岩石体内的热能提取出来用于发电或供热。
干热岩型地热资源具有以下特点：•高温：干热岩型地热资源的温度通常达到200℃以上，远高于浅层地热资源。
•储量大：干热岩型地热资源广泛分布在各大陆板块中，储量丰富。
•持续稳定：干热岩型地热资源的热能储存量稳定，并且可持续利用。
2. 干热岩型地热资源市场现状目前，全球范围内干热岩型地热资源的开发利用还处于初级阶段，尚未形成规模化的商业化应用。
主要原因包括技术难题、高成本以及政策支持的不足等。
技术挑战是干热岩型地热资源开发的主要问题之一。
由于干热岩型地热资源位于地下深部，开采难度大，涉及到地质勘探、钻孔、热能提取等多个环节，技术要求高。
另外，干热岩型地热资源的开发利用成本较高。
与浅层地热资源相比，干热岩型地热资源的开采需要投入更多的资金和人力，导致开发成本较高。
政策支持也是干热岩型地热资源市场发展缓慢的原因之一。
在一些国家和地区，对于地热资源的政策法规还不完善，缺乏相应的激励和扶持政策。
3. 干热岩型地热资源市场发展趋势尽管面临着一系列的挑战，但干热岩型地热资源市场仍然具有广阔的发展前景。
一方面，随着技术进步和创新，干热岩型地热资源的开发利用技术将会得到不断改进。
例如，新的钻探技术、热能转换技术以及储能技术的应用，将有助于提高干热岩型地热资源的开采效率和降低成本。
另一方面，环境保护和减排要求的提高，将使得清洁能源的需求不断增长。
地热作为一种零排放的能源形式，将成为未来能源供应的重要组成部分。
干热岩型地热资源的丰富储量和稳定性将使其在清洁能源领域具有广泛的应用前景。
干热岩地热资源热源机制研究现状及其对成因机制研究的启示
干热岩地热资源热源机制研究现状及其对成因机制研究的启示摘要：干热岩作为一种清洁可再生能源，具有巨大的开发利用价值。
大力发展干热岩可以帮助中国实现“二氧化碳排放峰值”和“碳中和”的目标。
成因机制研究是干热岩地热资源高效开发利用的基础。
在干热岩地热资源的形成中，热源是首要的控制因素。
本文对世界干热岩典型示范点的地热地质背景和热源机制进行了全面梳理，并对干热岩常见的热源机制进行了分类总结。
在此基础上，分析了今后我国干热岩成因机制的研究方向。
结果表明，花岗岩的放射性生热、附加岩浆热和深部地幔热是干热岩的常见热源，其中附加岩浆热源按成因可进一步分为火山岩浆热源和构造岩浆热源。
本文认为，在今后干热岩成因机制的研究中，应高度重视热源的组成和各热源热量贡献的定量表征。
在此基础上，重点寻找浅层控热构造，建立干热岩地热资源“生热-控热”一体化定量模型。
此外，进一步完善地热热流数据也有助于进一步研究干热岩地热资源的成因机制。
关键词:干热岩；热源机制；热控结构；成因机制1世界典型干热岩试验场的热源机制1.1花岗岩的放射性热源地壳热流是指地壳岩石中放射性产热元素(铀、钍、钾)衰变产生的热量(王继芳，2015)。
由于酸性岩石中的生热元素一般比基性岩中的生热元素丰富(赵，1995)，地壳热流主要来源于上地壳花岗岩中放射性元素衰变产生的热量。
Artemieva等(2017)基于全球500多个花岗岩类岩石样品的生热率统计结果(图8)指出，全球花岗岩的平均生热率为2.05±1.07μW/m3，分布显示低生热率(< 1~2 μW/m3)主要位于加拿大地盾、坦桑尼亚克拉通和加拿大西部的岩浆弧花岗岩中。
波罗的海地盾、北美克拉通元古代地体、西非太古宙-元古代地体、撒哈拉中部和南非以中等生热率(2 ~ 3 μW/m3)为主，而中欧塔斯曼线沿线、北非(Syrt盆地)和澳大利亚中部以高放射性生热率(> 5 μW/m3)为主。
干热岩勘探开发技术现状和发展
干热岩勘探开发技术现状和发展
干热岩能源是指通过钻探开采地下深部干热岩资源，利用其中的
热能发电。
干热岩能源具有很高的开发前景和经济效益，已成为全球
普遍研究探讨的热点领域。
目前，干热岩勘探开发技术主要包括以下
几方面：
一、钻探技术
钻探是干热岩勘探的关键环节，包括岩芯取样和地下岩石物质分
析等。
常用的钻进方法有钻杆打压、钻粉式钻进和水力冲蚀式钻进等。
近年来，随着技术的进步，新型钻进技术如钻杆旋转压实、高压水力
冲蚀等也得到了广泛应用。
二、地热能回收技术
干热岩能源的开发主要依靠地热能回收技术。
目前，广泛采用的
回收技术主要包括闪蒸回收和二元回收。
闪蒸回收是通过将热储岩中
的高温高压水液干蒸汽化，驱动涡轮发电机发电。
二元回收是在热储
岩和工质之间建立开环或闭环工质循环系统，使热储岩中的热能转化
为机械能，再利用涡轮发电机发电。
三、井壁封固技术
干热岩开采工作中，需要进行钻井和封井，而井壁封固技术则是
保证井壁稳定和防止周边岩体水、气体渗入的关键。
常用的井壁封固
材料有水泥、环氧树脂和聚氨酯形态的高分子封固材料等。
此外，还
需要掌握精准可靠的井壁封固方法，以确保井壁的完美封闭，并保障
开采过程的顺利进行。
总的来说，干热岩勘探开发技术还有很大的发展空间，未来的研
究和发展方向主要包括提高开采效率、减少污染，降低成本等方面。
通过不断创新和技术升级，将实现干热岩能源的持续高效利用，为全
球能源安全提供更多的支持和保障。
干热岩热能开发技术进展与思考_曾义金
干热岩技术介绍及其未来发展
干热岩技术介绍及其未来发展最近，干热岩，一个新鲜的名字开始走进了人们的视线。
作为地热能的一种，干热岩资源量巨大、分布广泛，排放几乎为零，热能连续性好，具有可观的商业价值。
2017年9月，我国在青海共和盆地3705米深处钻获236摄氏度的高温优质干热岩体，这是我国首次钻获温度最高的干热岩体，实现了我国干热岩勘查的重大突破。
这资源量可是相当于17万吨煤，不夸张的说，这一突破甚至将改变能源利用的版图。
干热岩，也称增强型地热系统，或称工程型地热系统，是一般温度大于200℃，埋深数千米，内部不存在流体或仅有少量地下流体的高温岩体。
这种岩体的成分可以变化很大, 绝大部分为中生代以来的中酸性侵入岩, 但也可以是中新生代的变质岩, 甚至是厚度巨大的块状沉积岩。
干热岩主要被用来提取其内部的热量, 因此其主要的工业指标是岩体内部的温度。
干热岩发电技术不受季节、气候约束，发电成本是风力发电的1/2，太阳能发电的1/10。
如果1/2和1/10说得是度电成本，根据2020年实现居民侧光伏发电平价上网的发展目标，目前国内光伏发电每度成本仅有0.7元。
那么风电度电成本就是0.14元，干热岩发电成本就是0.07元。
开发干热岩资源的原理是从地表往干热岩中打一眼井（注入井）,封闭井孔后向井中高压注入温度较低的水, 产生了非常高的压力。
在岩体致密无裂隙的情况下, 高压水会使岩体大致垂直最小地应力的方向产生许多裂缝。
若岩体中本来就有少量天然节理, 这些高压水使之扩充成更大的裂缝。
当然, 这些裂缝的方向要受地应力系统的影响。
随着低温水的不断注入, 裂缝不断增加、扩大, 并相互连通, 最终形成一个大致呈面状的人工干热岩热储构造。
在距注入井合理的位置处钻几口井并贯通人工热储构造, 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, 产生了温度高达200-300℃的高温高压水或水汽混合物。
从贯通人工热储构造的生产井中提取高温蒸汽, 用于地热发电和综合利用。
利用co2开发干热岩地热资源的分析
利用co2开发干热岩地热资源的分析
一、背景
co2开发干热岩地热资源是利用地下的大量CO2来改变地层热量结构，从而获得低温热量。
这一技术具有使用简单、安全可靠、成本低廉的特点，是一种新兴的、清洁的可再生能源。
二、开发过程
（1）调查热量资源：研究干热岩地资源有什么特征，调查含热量最
丰富的岩地，确定出热量最丰富的区域；
（2）环境影响评估：将采取的技术与地表环境和地下环境相结合，
进行环境影响评估，确定可行开发区域；
（3）地面建设：进行地面建设，在确定的可行开发区域内建造钻孔
及相关设施；
（4）注入CO2：将评估后的CO2注入相应的岩层，使CO2热量融入
到地层中；
（5）采收热量：通过建设采收热量设施，将CO2热量从地层中采收
出来，利用CO2热量
三、发展分析
（1）技术：CO2开发干热岩地层的技术成熟，但是有待改进。
为了
保护环境，需要进一步改进注入CO2的技术，以及降低采收热量设施对环
境的影响；
（2）规模：如何优化地层采收热量的技术和设施，才能更好地发挥CO2开发干热岩地层的效益，考虑规模优化的问题，需要根据热量资源的特征和环境条件进行规划。
（3）安全可靠性。
增强型地热系统_干热岩_开发技术进展_许天福
1增强型地热系统的概念地热能由于其清洁可再生性和空间分布的广泛性，已经成为位居水力、生物质能之后的世界第3大可再生能源。
地热资源作为世界各国重点研究开发的可再生清洁能源，主要分为水热型和干热岩型。
世界上目前开采和利用地热资源主要是水热型地热，占已探明地热资源的10％左右[1]。
干热岩是一种没有水或蒸汽的热岩体，主要是各种变质岩或结晶岩类岩体。
干热岩普遍埋藏于距地表3—10km 的深处，其温度范围很广，在150—650℃之间[2]。
现阶段，干热岩地热资源是专指埋深较浅、温度较高、有开发经济价值的热岩体，保守估计地壳中干热岩（3—10km 深处）所蕴含的能量相当于全球所有石油、天然气和煤炭所蕴藏能量的30倍。
干热岩在地球上的蕴藏量十分丰富。
若将它开采出来加以应用，可以满足人类长期使用。
据麻省理工学院（MIT ）2006年报告，只要开发3000—10000m 深度2%的干热岩资源储量，就将达到200×1018EJ ，是美国2005年全年能源消耗总量的2800倍[3]。
据美国地热能市场评估报告数据（2007），美国国内地热项目开发的数目增至193个，正在开发的地热能量1035MW ，而地热潜力估计12271369MW [4]，有极大的开发潜力。
增强型地热系统（Enhanced Geothermal Systems ，EGS ）是在干热岩技术基础上提出的，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深层热能的人工地热系统，如图1所示。
据美国能源部的增强型地热系统技术评估报告（2008），需要对EGS 技术中3个关键方面增强型地热系统（干热岩）开发技术进展许天福1，张延军1，2，曾昭发3，鲍新华1收稿日期：2012-09-11；修回日期：2012-10-10基金项目：国家高技术研究发展计划（863计划）项目（2012AA052801）；国家自然科学基金（40972172）作者简介：许天福，教授，研究方向为多相流反应溶质运移和EGS ，电子信箱：tianfu.good@ ；张延军（通信作者），教授，研究方向为岩石力学和EGS ，电子信箱：zhangyanj@1.吉林大学地下水资源与环境教育部重点实验室，长春1300002.吉林大学建设工程学院，长春1300263.吉林大学地球探测科学与技术学院，长春130026摘要增强型地热系统（EGS ），又称干热岩，是一种从低渗透率和低孔隙度的岩层（干热岩）中提取热量从而获取大量热能的一种工程。
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干热岩资源研究和开发
技术
文件编码（GHTU-UITID-GGBKT-POIU-WUUI-8968）
干热岩
1、地热异常区：地热异常区指热流量显着高于热流平均值的地区，地热异常区的热流密度值可能高达41.8X1.05毫瓦/米^2，一般地区要比上述值小得多，但平均值可能达到41.8X1.02毫瓦/米^2。
用处：许多有用矿产，如、，某些、及等都与有密切的成因联系。
故地热异常可成为寻找这些有用的标志。
2、新近系、第四系岩层导热率小，导热性差，起到一种隔热保温的作用，使得近、晚期岩浆活动所产生的热量和来自地壳深部的地球内热不会迅速消失，而在热容较大的地层中保存下来，形成热岩层。
3、干热岩地热资源提取系统由注水井、生产井和人工储留层组成。
4、干热岩地热资源对井开采所采取的技术为人工致裂技术：在岩体中形成众多近似平行的裂隙，使注水井和生产井相连，从而形成地热资源提取的循环通道，让注入的循环水沿着裂隙经过深循环与干热岩进行充分的液相（循环水）、固相(干热岩层）传导换热，利用干热岩的热量不断地加热循环水，使之转换成能够利用的地热资源。
5、干热岩：是指地层深处（深埋超过2000m）普遍存在的没有水或蒸汽的、致密不渗透的热岩体，主要是各种变质岩或结晶岩体，赋存状态有蒸汽型、热水型、地压型、岩浆型的地热资源。
较常见的干热岩有黑云母片麻岩、花岗岩、花岗闪长岩等。
干热岩型地热资源是专指埋藏较深，温度较高，有开发经济价值的热岩体。
6、地热梯度：又称“”、。
指地球不受大气温度影响的地层温度随深度增加的。
表示内部温度不均匀
分布程度的。
一般埋深越深处的温度值越高，以每百米垂直深度上增加的℃数表示。
不同地点地温梯度值不同，通常为(1—3)℃/百米，火山活动区较高。
在实际工作中，通常用每深100米或1千米的温度增加值来表示地热梯度；在，也常用每深10米或1米的温度
增加值来表示地热梯度。
的近似平均地热梯度是每千米25℃，大于这个数字就叫做地热梯度异常。
近地表处的地热梯度则因地而异，其大小与所在地区的大地热流量成正比，与所经的成反比。
因此，地热梯度的区域性变化可能来源于的变化，也可能来源于近地表岩体的热导率的变化。
而在整个地球内部，地温梯度随深度的增加逐渐降低。
地热梯度的方向一般指向增加的方向，称正梯度。
如果温度向下即随的增加反而降低时，称负梯度。
热田钻孔穿透热储层后，常出现负梯度。
7、地热增温陡度(geothermaldegree)，又称(geothermaldegree)：地热梯度的，其物理意义可以理解为温度相差1℃时两个之间的距离。
8、干热岩开发三种模式：人工高压裂隙、天然裂隙、天然裂隙—断层。
其中主要以人工高压裂隙为主。
9、人工高压裂隙：通过人工高压注水到井底，高压水流使岩层中原有的微小裂隙强行张开或受冷水冷缩产生新的裂隙，水在这些裂隙间流通，完成注水井和生产井所组成的水循环系统热交换过程。
10、干热岩资源开发系统的设计与运行关键技术参数包括系统的出力（设计年限内允许提取的地热资源量）和寿命（可提取资源量的枯竭期限）、注水井与生产井的井口压力、注水流量、生产井的温度等。
考虑以下因素：a、注水井和生产井的剖面岩体温度的变化规律；b、裂缝水压及裂缝宽度的变化规律；c、裂缝的表面温度、压力随开采时间变化的规律；d、裂缝宽度随开采时间的变化规律。
11、按地温梯度值，热干岩型地热资源分为三级：地温梯度达到80℃/km为高级，50℃
/km为中级，30℃/km为低级。
其中盆地中热异常中心地温梯度达到每100米33.27℃，有望成为高级干热岩地热资源分布区。
12、地热资源（150℃以上）主要用于发电，发电后排出的的热水可进行逐级多用途利用，中温(150℃以下，90℃以上）和低温（90℃以下）的地热资源，以直接利用为主，多用于采暖、干燥、工业、农业、医疗、旅游以及日常生活等方面。
13、干热岩的最佳选址问题：由于在地温梯度和热流量值较高的地方最有利于干热岩的开发利用，从宏观的大地构造角度来考虑，应选择板块碰撞地带：包块海洋板块和大陆板块的碰撞带，大陆内部，大陆和大陆板块之间的碰撞带以及大陆内部的断陷盆地地区。
14、在岩体致密无裂隙的情况下，高压超临界水会使岩体大致垂直最小地应力的方向产生许多裂缝。
如果岩体中本来就有少量的天然节理，这些高压水则会先向其中运移，使之扩充成更大的裂缝。
15、超临界水：水的临界温度T=374℃，临界压力P=22．1MPa。
当体系的温度和压力超过临界点时，称为超临界水。
是指当和达到一定值时，因而的水的密度和因而被压缩的的正好相同时的水。
（此时，水的液体和气体便没有区别，完全交融在一起，成为一种新的呈现高压高温状态的液体。
指出，超临界水具有两个显着的特性。
一是具有极强的能力，将需要的处理的物质放入水中，充入和，这种物质就会被和。
有的还能够发生，在水中冒出火焰。
另一个特性是可以与油等物质混合，具有较广泛的融合能力。
这些特点使超临界水能够产生奇异功能。
）。