干热岩勘探开发的新思路与新方法110页PPT
干热岩钻探技术规程
干热岩钻探技术规程1. 引言干热岩钻探技术是一种利用地下干热岩资源进行能源开发的技术。
干热岩是一种高温岩石，其温度超过100℃，可以用于产生热能。
干热岩钻探技术规程旨在规范干热岩钻探工作，确保钻探过程安全、高效，并为干热岩能源开发提供可靠的技术支持。
2. 技术要求2.1 钻探设备钻探设备应具备足够的强度和稳定性，能够适应高温环境下的工作。
钻机应配备相应的冷却系统，以确保设备在高温条件下正常运行。
钻探设备应具备足够的钻探深度和钻孔直径，以满足工程需求。
2.2 钻探液钻探液应具备良好的热传导性能和稳定性，能够有效地冷却钻头和钻杆，并保持钻孔的稳定。
钻探液的成分应符合环境保护要求，避免对地下水资源造成污染。
2.3 钻探方法钻探方法应根据具体地质条件和工程要求确定。
常用的钻探方法包括旋转钻进法、冲击钻进法和水力喷射钻进法等。
钻探过程中应及时记录钻孔的直径、深度、倾角和岩层情况等参数，以便后续工程设计和开发。
2.4 钻孔衬套钻孔衬套是保护钻孔稳定和防止地下水污染的重要措施。
钻孔衬套应具备足够的强度和耐高温性能，能够有效地防止钻孔塌陷和保护地下水资源。
2.5 钻孔封堵钻孔封堵是钻探工作的最后一道工序，用于封堵钻孔并防止地下水污染。
钻孔封堵材料应具备良好的密封性能和耐高温性能，能够有效地防止地下水渗透和污染。
3. 工作流程3.1 钻探准备在进行干热岩钻探之前，需要进行充分的准备工作。
包括确定钻探位置和孔径、选择合适的钻探设备和钻探液、编制钻探方案等。
3.2 钻探操作根据钻探方案进行钻探操作。
钻探过程中要注意监控钻孔的直径、深度、倾角和岩层情况，及时调整钻探参数和方法，以确保钻孔的质量和稳定性。
3.3 钻孔衬套和封堵在钻探完成后，根据实际情况选择合适的钻孔衬套和封堵材料进行施工。
钻孔衬套和封堵工作应严格按照规范要求进行，确保钻孔的稳定性和地下水的安全。
3.4 钻探记录和资料整理钻探过程中要及时记录钻孔的各项参数和岩层情况，并整理成钻探报告和资料。
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。
干热岩勘查手段
关于干热岩一、什么是干热岩干热岩（HDR），也称增强型地热系统（EGS），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。
二、干热岩资源的成因类型根据地壳结构和成因机制，中国干热岩资源主要可分为高放射性产热型、近代火山型、沉积盆地型及强烈构造活动带型。
1、高放射性产热型干热岩资源：类似于法国Soultz地区及澳大利亚Cooper盆地等高放射性花岗岩地区，中国东南沿海地区，地表及地壳浅部发育许多大型的中生代酸性花岗岩类岩体，该类岩体具有较高的放射性产热特征，在壳源产热和幔源产热均理想的情况下大地热流值可超过100 μW/m2。
在覆盖层理想的地方，可以获取理想的干热岩资源。
高放射性产热干热岩资源主要集中在中国东南沿海，如广东、福建、江西、海南以及广西部分地区，以燕山期大范围形成的酸性岩体为赋存体形成干热岩资源区。
2、沉积盆地型干热岩资源：沉积盆地型干热岩资源具有基岩覆盖层较大、表层地温梯度较大、增温稳定的特点。
深部热源向上传导到达覆盖层时，由于沉积覆盖层热导率小的特点，阻止了热量的散失。
本类干热岩资源虽然地表热流值并不太高，但由于热量在浅部的聚集，其底部基岩岩体温度可以达到150℃以上。
沉积盆地型干热岩资源主要分布在关中、咸阳、贵德、共和、东北等白垩系形成盆地的下部，由于沉积覆盖层具有较高的地温梯度，通常与水热型地热田共生。
3 、近代火山型干热岩资源：近代火山型干热岩资源和火山活动密切相关。
国际上很多知名的干热岩资源区均属于这种类型。
受底部未冷却岩浆的作用，地表具有明显的水热活动现象。
通常在较浅的地方就可以获得较高的温度。
近代火山型干热岩资源分布在中国腾冲、长白山、五大连池等地区。
干热岩及其开发利用(4)
干热岩及其开发利用（4）胡经国六、干热岩开发原理和步骤1、开发原理干热岩开发原理是从地表往干热岩中打一口井（注入井）；在封闭井孔以后，向井中高压注入温度较低的水，产生非常高的压力。
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隙。
若岩体中本来就有少量天然裂隙，则这些高压水会使之扩展成为更大的裂隙。
当然，这些裂隙的方向要受地应力系统的影响。
随着低温水的不断注入，裂隙不断增多、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。
然后，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, 产生温度高达200～300℃的高温高压水或水汽混合物。
最后从贯通人工热储构造的生产井中提取高温蒸汽，用于发电和综合利用。
利用之后的温水又通过注入井回灌到干热岩中，从而达到循环利用的目的。
2、开发步骤为了开发地下的干热岩，需要采取以下几个步骤：⑴、首先，从地表往干热岩体中打一口井（注入井）。
⑵、在封闭注入井井孔以后，向井中高压注入温度较低的水，以产生非常高的水压力。
⑶、高的水压力在干热岩体中产生一个大致呈面状的人工干热岩热储构造。
⑷、在距注入井的合理位置上，再钻几口竖井，贯通人工干热岩热储构造；它们是用来回收高温水、汽的生产井。
⑸、从生产井提取出来的高温水蒸汽可以用于发电和综合利用；使用后的温水又通过注入井回灌到干热岩中，从而达到循环利用的目的。
在注入高压水的时候，如果岩体致密没有裂隙，那么高压水会使岩体在大致垂直最小地应力的方向产生许多裂隙；如果岩体中本来就有少量天然裂隙，那么注入的高压水就会使之扩展成更大的裂隙。
之后，随着低温水的不断注入，裂隙就会不断增多和扩大，并相互连通，从而就能形成所谓的人工干热岩热储构造。
注入的低温水沿裂隙运动，不断与周围干热岩发生热交换；注入的低温水经过干热岩体加热之后，最终变成温度高达200～300℃的高温高压水或高温高压水汽混合物。
干热岩-新能源的开发
干热岩——新能源的开发干热岩是一种清洁的可再生的特殊地热资源。
现在，一些发达国家已进入到干热岩的实际开发利用阶段，并取得了很好的效果。
但是，对这一资源的勘查开发利用，我国尚在起步阶段。
对此，中国地质科学院勘探技术研究所的两位专家建议，在我国进一步优化能源消费结构、坚决降低碳排放战略的实施过程中，应将干热岩的勘查开发利用研究上升到国家层面。
干热岩,储量巨大的新型能源勘探所科技处长冉恒谦介绍，干热岩是一种没有水或蒸汽的热岩体，主要为变质岩或结晶岩类岩体，普遍埋藏于距地表2～6公里的深处，其温度范围在150～650℃之间。
干热岩的热能赋存于岩石中，较常见的岩石有黑云母片麻岩、花岗岩、花岗闪长岩以及花岗岩小丘等。
“干热岩也是一种地热资源。
但属于温度大于150℃的高温地热资源，而且其性质和赋存状态有别于蒸汽型、热水型、地压型和岩浆型的地热资源。
”冉恒谦说，现阶段来说，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。
他说，更重要的是，干热岩资源的特性使其拥有了巨大的开发利用潜力，并有可能成为我国关停小火电厂后国家电网能量补充的重要渠道：一是干热岩具有广泛的分布性特点，一些科学家甚至说它是无处不在的资源。
有关研究表明，世界各大陆地下都有干热岩资源。
二是干热岩是一种洁净的新能源。
冉恒谦说，目前，人们主要利用干热岩来发电，其基本原理是通过深井将高压水注入地下2～6公里的岩层，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将岩石裂隙中的达150～200℃的高温水、汽提取到地面，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。
与火电厂比，在发电的过程中不会向大气排放大量的二氧化碳等温室气体、粉尘等气溶胶颗粒物；与水电比，不会因水坝的修建而破坏局部乃至整个河流的生态系统，以及在水电厂周围引起各种程度不一的环境地质灾害。
且在发电的过程中，几乎完全摆脱了外界干扰。
干热岩勘查的有关技术问题 (1)
干热岩勘查的有关技术问题1.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。
见图干热岩地热发电系统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。
干热岩及其开发技术(1)
干热岩及其开发技术（1）胡经国一、广义与狭义干热岩1、干热岩一般定义众所周知，地球内部蕴藏着巨大的能量，地心温度高达6000℃。
地球通过火山、地震、地热等方式源源不断地释放着内部的能量。
干热岩（Hot Dry Rock，HDR）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地发展。
在最新的《地热能术语》中，干热岩被定义为：内部不存在或仅存在少量流体、温度高于180℃的异常高温岩体。
2、广义与狭义干热岩定义另外，考虑其客观性、科学性、可行性和经济性，干热岩的基本含义可分为广义干热岩和狭义干热岩两类。
广义干热岩是指流体含量很少、温度为150～400℃的储热岩体。
狭义干热岩必须考虑地热能发电的经济性和可行性，主要是指流体含量少、埋深为3～8千米、温度为200～350℃的储热岩体。
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。
二、干热岩开发利用潜力1、干热岩开发利用潜力概述干热岩资源就是存在于岩体中的热量资源。
人们通常通过温度对干热岩体中的热量资源量进行评估。
那么，干热岩体中赋存的热量究竟有多大？以一个边长为1千米、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量约为1000万MWh，可满足2000万平方米1年的建筑供暖需求。
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。
但是，就现阶段而言，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干热岩体。
据保守估计，地壳中干热岩（通常指3～10 千米深处）所蕴藏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。
2、中国干热岩开发利用潜力中国地质调查局的评价数据显示，中国大陆3～10千米深处的干热岩资源总量为2.5×1025 J，相当于856万亿吨标煤）；若能开采出2％，则相当于中国2015年全国一次性能耗总量的4400倍。
福建干热岩地热资源探测、开发利用潜力与对策
庄 庆 祥
（福建 省能 源研 究会 福 建福 州 ３５０００１）
摘 要 发 展 增 强 型 地 热 系统 结 合 防 震 减 灾是 福 建 省 走 环 保 节 能 绿 色低 碳 经 济 、防 震 减 灾 的 历 史 必 由 之 路 通 过 福 建 省 干 热 岩 地 热 资 源探 测 、开发 利 用 潜 力 与 对 策 的 阐 述 ，指 出福 建 潜 力 无 限 ，干 热 岩 地 热 资 源 极 其 丰 富 。福 建 重 中之 重 的 对 策 与 措 施 是 将 地 球 物 理 学 、 地 球 动 力 学 及 地 球 化 学 的 理 论 应 用 到 福 建 干 热 岩 增 强 型 地 热 系 统 的 探 测 与 开发 利 用 和 结 合 防 震 减 灾 科 研
创 新 项 目的 实践 中来 关 键 词 干 热 岩 增 强 型 地 热 系统 防 震 减 灾 地 热 资 源 地 球 物 探 与化 探
中图分 类号 ：ＴＫ５２９
文献标识码０４
１ 福 建干热 源地 热资 源 开发利 用潜 力 据我 国有关地 热权威 专家估 算 ．中国地 壳 ３ｋｉｎ深 度 内
Ｊ 与地震研究
一
源
编 者 按 ： 增 强 型 地 热 系统 的 开 发 研 究 ，是 通 过 深 部 地 热 能 综 合 利 用 ，达 到 节 能 、环 保 、绿 色 低 碳 经 济 与 防震 减 灾 目的 的 最 佳 途 径 。
多年 来 ，庄 庆 祥 教 授 级 高 工在 增 强 型 地 热 系统 开 发 方 面 进 行 创 新 性 研 究 ，形 成 自 己 的 理 论 ，发 表 了一 系 列 研 究 成 果 。 本 刊 以 《深部地 热开发与地震研 究》专栏的 形式 ，陆续发表其相 关论 文 ，以飨读 者。
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56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克
60、人民的幸福是至高无个的法。— —西塞 罗
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
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