地热国内外现状、发展趋势

一、国内外现状、发展趋势及开题意义

（一）国外相关产业和技术现状、发展趋势

地球表面发生的火山爆发、温泉等自然地热现象让人们致力于地球内部温度场的研究。1740年，De Gensanne最早使用温度计进行地热温度测量；16-17世纪，人们利用开掘到地下数百米深的矿井来研究地球内部的地热现象；19世纪，人们开始大规模开发利用地热资源。20世纪初，人们开始利用地热发电，进入商业性开发。1904年意大利在拉德瑞罗地热田建立世界上第一座地热发电试验装置；1928年在冰岛首都雷克雅未克建成了世界上第一个地热供热系统；1960年到1989年地热地质研究和地热资源开发走入加速发展阶段，展开对地热地质理论与地热地质规律的研究（Bredehoeft和White,19 61;Elder,1966;Ramey,1962;White,1968;Muffer,1976;Rybach和Muffler, 1981）和地热资源勘察和评价的研究（White,1965;Suyama,1975;Bodvarsson,1975;Smith,1975;Mulffer,1977; Cataldi,1978Renner和Rrook,1979）。自1990年至今，地热资源勘探技术己经得到跨越式的发展。地热地质基础理论与地热地质规律进入深入研究，世界各国加强了对地热形成的地质条件、地热分布和埋藏的规律的研究。Michael Rosenberg等人在2009年发表的论文论述了新西兰地区地热系统的地质条件。Sami Khomsi等人在2012年发表的论文通过地震资料、钻孔资料及露头等分析了构造格架从而研究地热资源。地热资源开发利用力度迅速加大，当前，世界上有超过70个国家和地区直接利用地热水，有20多个国家建立地热发电站。

在地热学研究中，国外学者经过长期研究和实践在理论和应用技术研究方面取得了重要进展，主要是在构造地热学、地热地球化学、探矿地热学、水文地热学、工程地热学等方面。国际地热学会出版的地热研究和应用期刊(Geothermics)主要文章也主要在这几个方面进行探讨和深入研究，地热资源的形成机制和地热系统类型及特征基本上构成了探讨的基础和重点，这些成果，在一定程度上为科学认识地热系统，更加合理地开发利用地热资源打下了坚实的基础。通过对基础理论的长期研究，这些年各国正在逐步开展对地热资源勘探方法的研究，其中对于区域地热异常，传统的勘查方法主要有地球化学勘探、地球物理勘探以及钻探等。目前为止，几乎所有的地球物理方法都曾被用于地热勘探，电法是最为有效的热水勘探方法之一(Pham, et al., 1995; Bibby, et al., 1994; Stanley and Blakely, 1995; Zlotnicki and Nishida,2003 )。但迄今为止，在地热资源在勘探和评价中尚没有一个完整有效的研究沉积盆地地热藏描述技术及热储勘察与评价技术体系。

目前对地热地质理论和的勘察与评价技术研究滞后于地热能开发利用的需要，缺乏系统的研究。迄今为止，相信在未来，对地热能的商业开发必将推动世界各国政府和企业对地热地质理论研究、地热资源地质勘察与评价方面的人力、财力的投入。因此，地热地质理论的研究将得到深化，地热地质勘察与评价工作将得到加强。

（二）国内相关产业和技术现状、发展趋势

在我国，3000年前，人们开始利用天然地热泉洗浴。我国是世界上地热直接利用最高的国家，年利用占世界的1/6。并且，随着我国国民经济的迅速增长，开发地热资源的增长速度将超过10%。虽然我国地热的直接利用能力是世界第一，但我国较为系统的具有一定规模地进行地热资源的勘探起步较晚。20世纪70年代初，在著名的地质学家李四光教授倡导下才开始进行。他当时提出要大力开发地热，充分利用地热新型能源。他强调指出，地热是一个新的能源，在将来将部分替代传统能源。此后，掀起了我国研究、开发地热和利用地热的热潮。1974年，西藏羊八井地热开始利用电法勘探，年底取得重大成果，由此揭开羊八井地热勘查开发序幕，也揭开了我国开发地热资源的序幕。在20世纪90年代打成了我国目前温度最高、流量最大的可采地热井，从而续写了我国开发地热资源辉煌成果。

地热学的研究在我国也取得了重要进展，国内学者通过对地质、水文地质、地热和地球物理研究，累积了丰富的地热地质资料并取得了大量的科研成果，在地热基础理论和应用地热学研究方面，1979年中科学地质研究所地热组建立了岩石热物理测试系统、1981年伶伟等编制了中国大地热流图、1990年王钧等编制了中国沉积盆地地温图等系统的论述了地热资源的原理和研究方法，我国地热资源形成特点及其潜力评估。80年代国家在重点地区进行了地热勘探，如对华北盆地、东南沿海、攀西裂谷、西马拉雅山地热带进行了地热勘探；同时将地热研究扩展到海上，尤其是在南海和渤海进行了热流剖面的测量；另一方面伴随油气勘探工作，国内主要的油田均进行了生油温度指标，生油深度和时间，热演化史等盆地模拟方面的研究，这大大地推动国内地热工作开展，为国内地热能的开发作出了主要贡献，这期间出版了许多和地热有关的学术文章，其中包括中国地质科学院出版的地热专集、矿山地热概论、地热勘探成果专辑等文献，比较详细的介绍了我国地热资源分布概括、地热田类型、成因以及地热田勘查方法，初步建立了有一定水平的科研队伍，为地热田进一步勘查奠定了基础。地矿部水文地质公司于1985年以国家现状报告《地热资源评价方法（DZ40-85）》的形式，对外公布了我国地热资源的清单。在“七五”期间，地矿部水文地质工程地质所、北京大学地质系和中国科学院地质研究所分别进行了区域地热资源勘查。为了有计划、有步骤地勘探和开发地热资源，国家相继颁布了《地热资源地质勘探规范（GB/T 11615-89）》、《地热资源地质勘探规范（GB/T 11615-2010）》，为我国地热资源的勘查和开发制订了标准和依据。2012年10月24口，我国《能源开发“十二五”规划》通过，未来几年我国地热能开发的总路线出炉(计红梅、郭峰等，2012)，所以地热地质理论的研究和地质勘察与评价工作将得到迅猛的发展。目前，关于地热资源的地球物理勘探研究主要有：电法找水的应用和研究(傅良魁，1984;李金铭，1994;刘春华、王慎乾等，2003;贾敬、刘国辉等，2008;孙宝喜、吴春山等，2009)；可控源音频大地电磁测深在地热资源勘探上应用(石昆法，1999;徐新学、夏训银，2004;高景宏、咚铁钢、强建科等，2010;武毅、封绍武等，2011)；核磁共

振在找水中应用(曹光奇、周仲华等，2006)；物探测井在地热开发中应用(冯来泉，2000;尉中良、邹长春等，2005;王艳梅，2009)等。

但是，上述表明，国内对地热研究虽然在理论和应用上取得重要进展，但仍存在不足，目前没有系统的研究，这一系列的基础研究或者现有的规范中并未形一个完整有效的研究沉积盆地地热藏描述技术及针对不同岩性的热储勘察与评价技术体系，因此形成地热藏描述技术及不同岩性地热储层测井评价技术，并制订地热藏描述标准及不同岩性地热储层测井评价标准范本、以供行业参考使用，十分必要。

（三）与中国石化主业发展的关联度

虽然在当今世界能源利用格局中，石油、煤炭、天然气等传统能源仍保持主导地位，但是，因为传统能源的不可再生性而造成的传统能源日益紧缺及其环境污染压力，使得寻找环保型替代新能势在必行，可再生清洁能源和所占的地位也日益凸显。其中地热资源作为重要的能源类矿产，高温地热资源可以用来发电，中低温地热资源可以直接利用，并且开发利用过程中排放很少的温室气体。合理的开发利用地热资源，对缓解能源束缚和环境压力，促进能源结构调整和优化，提高经济增长的质量具有重要的意义，也是实现大力开发新能源，实现能源清洁发展、安全发展、环境友好发展和可持续发展的一项重要的战略举措。

为了积极响应国家节能减排号召，中国石化从1998年开始发展地热产业。2006年11月，新星石油公司与冰岛绿源公司旗下的ENEX公司合资成立了陕西绿源地热能源开发有限公司，自此以后，中国石化地热产业进入高速成长期。目前，新星石油公司已发展成为国内常规地热能开发利用的第一大公司。而且随着及近年国际市场油价大幅下跌，石油行业走进市场寒冬期，如何开拓新市场，破冰之举势在必行，而可再生清洁能源正是石油石化企业的新市场，为了能在新领域取得新突破、新发展必须要加大在该方面的人力、资金以及技术等各方面的投资，中石化在全国范围内开展地热资源的勘探开发是必由之路。

目前新星石油公司已经成功在河南清丰、兰考，河北辛集、故城、容城、博野，山东菏泽，四川甘孜、陕西华县、山西太原取得了10个勘探突破。在陕西咸阳和河北雄县建立了地热示范区，形成了资源评价选区、钻井成井工艺、泵站及管网建设、节能集输、热能梯级利用、热泵技术等配套技术。在河北雄县采用的“采灌均衡，间接换热”先进工艺，取得了地热尾水回灌技术的重大突破，真正做到“取热不取水”，实现了100%同层回灌，年回灌量达280×104m3。

截止2013年底，太原盆地已有探井11口，井深1300～1700m，奥陶系灰岩热储，水温35～56℃，水量32～100m3/h。2014年10月底中石化新星双良地热能热电有限公司完钻TD-1井并交付使用，完井井深2260m，揭露了奥陶系和寒武系两套碳酸盐岩热储层，井口出水量超过100m3/h、水温70℃，表明在太原盆地南部的地热勘探取得了突

破。2015年5月新星双良公司完钻西-GXWL探-1井，完井井深2690m，揭露了奥陶系碳酸盐岩热储层，为自流井，水位降深56m时，井口涌水量148m3/h，水温70℃；同月完钻西-SL YF探-1井，完井井深2467m，对奥陶系碳酸盐岩热储层进行试水自喷，在水位降深83.7m时，井口出水量85m3/h，水温74℃（引用试水实验观察记录数据）。这几口井的钻探成果表明太原盆地奥陶系碳酸盐岩热储层潜力巨大，具有良好的开发价值。