据山西日报：3月22日，山西省自然资源厅举行新闻通气会，向社会各界通报我省能源革命综合改革试点工作，加快地热资源的勘查和开发利用情况，其中“阳高县-天镇县一带干热岩地热资源预可行性勘查”项目取得重大突破。项目探获高温高压地热流体，是迄今为止华北地区2000米以浅深度范围内温度最高的地热孔。
“阳高县-天镇县一带干热岩地热资源预可行性勘查”是省自然资源厅联合省财政厅于2017年组织实施的省级地质勘查项目，勘查单位是山西省地质勘查局第一水文地质工程地质队，中国科学院朱日祥院士、王焰新院士予以技术指导。
该项目位于大同市阳高县和天镇县一带，面积1309.64平方公里。勘查单位通过控制测量、专项地质测量、大地电磁测深、钻探、综合测井、岩矿测试等工作方法，在区内实施GR1勘探钻孔，勘探孔钻进至1585.3米处，探获干热岩地热资源，孔内测温最高167.94℃；钻进至1624.01m处，探获高温高压地热流体，测得井口温度高达160.2℃，井口压力1.12兆帕，最大流量231.15立方米/小时，预计单井年可利用热能量为11.45×108兆焦耳，折合标准煤3.9万吨/年。经测定，地热流体中富含多种矿物质及微量元素，其中偏硼酸和锂达到医疗价值浓度。
省内外地热资源领域专家对项目进行论证后，认为该项目取得的突破为地热资源的可持续开发和利用提供了科学依据和技术经验，可有力推动我省地热资源开发综合利用，对实现山西乃至全国节能减排、可再生清洁能源利用、能源结构优化等意义重大。中国工程院院士多吉、中国能源研究会地热专业委员会主任田廷山等专家学者对项目给予高度评价，认为该项目成果改变了地学界对中国中东部地区地热资源形成机理的认识，在理论创新方面具有划时代意义。
省自然资源厅地质勘查管理处处长张鹏隆在通气会上说：“为进一步摸清大同盆地深部高温地热资源情况，今年省自然资源厅会同省财政厅投入2.4亿元对‘大同盆地重点地区深部高温地热资源’进行详查，目前该项目已完成政府采购。
“我省地热资源开发利用不少，但由于极少对地热尾水进行回灌，资源浪费严重。”山西省第一水文地质工程地质队（简称“一水”）总工程师张昌生介绍，2017年他们为该小区打了两眼热水井，一口为开采井，另一口为回灌井。该工程最大特点是利用天然水头压力实现了100%自然回灌，有效缓解了地热水位下降，达到了可持续利用地热资源的目的。
张昌生介绍，地热资源天然补给量有限，且不同的地热类型均有其开发利用的适用性，有的水质好可全面利用，有的水质差但温度高，则可“取热不取水”。不重视回灌技术，尾水随意排放，会造成资源浪费、水质恶化等问题，且《地热资源地质勘查规范》（GB/T11615-2010）明确要求地热尾水必须回灌。
据了解，我国北京、天津、河北等地大量的回灌工作正在进行，如北京地热回灌量达到开采量的70%—100%；天津地热回灌已从单一对井回灌逐步走向集中回灌，2007年地热回灌量已达350万立方米以上；雄安新区地热全部实现回灌，有效地增加了地热水利用量。
我省地热利用中极少进行地热尾水回灌，岩溶热水开发资源浪费现象严重。据张昌生介绍，此项目所采用的方式为利用天然水头压力自然回灌，回灌量每天2064立方米，效果良好，为我省地热水大规模回灌提供了示范和依据。
山西泰杰公司负责人说：“地热资源开发及回灌非常值得推广，虽然前期打井及设备投资不少，但经过测算一年可节约能源折合标准煤2000余吨，减少二氧化碳排放0.5万吨，5年即可收回成本，不仅经济效益可观，而且减少了环境污染。目前，小区已成功供暖2个冬季。”
“地热能是赋存于地球内部岩土体、流体和岩浆体中，能够为人类开发和利用的热能。地热能是一种清洁低碳、分布广泛、资源丰富、安全优质的可再生能源，通常分为浅层地热能、水热型地热能、干热岩型地热能。”省地勘局地质处处长周继华告诉记者。
据有关地质资料显示，我省具有较丰富的地热能资源，主要分布在大同、忻州、太原、临汾、运城等5大盆地，据初步测算，我省确定可回收的地热资源折合标准煤超过1.46亿吨。
省地勘局副局长江荣表示，他们聚焦地热勘查，为全省提供清洁能源，划定了大同、忻州、太原、临汾、运城、长治等地浅层地热能适宜区域，总面积约31000平方公里。进行了全省域三次深部地热调查，完成地热田勘查30余处，面积1.5万平方公里。干热岩地热资源勘查研究工作成效明显，在全省范围内圈定天镇马圈庠、阳高孤山庙、忻州奇村和顿村、新绛北池等干热岩勘查区。
关注：神奇的干热岩地热能资源
干热岩是全球公认的高效低碳清洁能源，据初步测算，地壳中3千米~10千米深处干热岩所蕴藏的能量极其可观，相当于全球石油、天然气所蕴藏能量的数十倍。作为一种新兴的战略性接替能源，干热岩开发利用方向广泛，具有比核电和水电还要低的建设成本等优点，欧美发达国家已经开展了 40余年的研发与产业培育，实现了开采技术的创新与应用。加快勘查开发干热岩资源，对于推动世界能源结构调整、促进绿色发展具有重要的战略意义。
2017年12月28日，我国第一口干热岩开发试验井在海南琼北地区首钻开机；2018年3月19日，深度为4387米的干热岩开发实验井圆满完钻，钻获超过185℃的高温优质干热岩。这是我国第一个进入开发阶段的干热岩钻井成功案例，对我国干热岩地热能的开发利用具有里程碑式的意义。
2013年法德联合研究的苏茨电站的增强型地热系统已成功运行 2.2 兆瓦机组，并计划增建1.5 兆瓦机组，是目前世界上最为成功的增强型地热系统示范项目。
国际干热岩开发总体远未达商业利用阶段
干热岩是全球公认的高效低碳清洁能源，也被称成为增强型地热系统，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。干热岩在开发过程中主要通过热交换介质循环来实现热量的提取，即注入凉水来吸收岩体热量，转化成蒸汽，再抽取到地表进行利用，开发过程中几乎不产生氮硫氧化等污染物。和传统水热型的地热相比，干热岩是以固体形态存在的高温岩石，温度更高，能量资源更丰富。
作为一种新兴的战略性接替能源，干热岩开发利用方向广泛，可以用于发电、供暖、强化石油开采等方面。作为地热资源中的佼佼者，干热岩被认为是最具应用价值和利用潜力的清洁能源，如能实现技术突破，规模化开发利用干热岩将有效降低温室效应和酸雨对环境的影响。干热岩主要分布在新火山活动区或地壳已经变薄的地区，具有清洁、可再生、利用系数高和二氧化碳排放低的优势。加快勘查开发干热岩资源，对于推动世界能源结构调整、促进绿色发展具有重要的战略意义。欧美发达国家已经开展了 40余年的研发与产业培育，实现了开采技术的创新与应用。
从利用情况来看，干热岩除了具有水热型地热资源的用途，如：用于建筑物取暖、制冷等外，利用干热岩发电是目前世界上的主要利用方式。干热岩发电不仅具有零排放的优点，而且具有热发电连续性能好、不受季节制约、利用率高等优点。干热岩发电成本是风力发电的1/2，太阳能发电的1/10。1974 年，美国在新墨西哥州启动了世界上第一个干热岩利用项目，拉开了干热岩研究的序幕，至今已有 40 多年的历史。美国、英国、法国、德国、瑞士、日本、澳大利亚、冰岛等国均投入巨资，建立专门研发干热岩发电技术的机构。从全球范围干热岩利用情况来看，欧美一些发达国家的干热岩资源利用仍处于起步实验阶段，远未达到商业利用的阶段。美国规划到2030年实现商业化应用，到2050年实现干热岩发电装机容量1亿千瓦。国际能源署预计 2050年全球增强型地热系统发电将达到 10 亿瓦。
中国干热岩资源丰富，约占全球资源量的 1/6，经过初步评价，全国陆域干热岩资源量为856万亿吨标准煤，其中可采资源量达17万亿吨标准煤，与美国相当。四大类型干热岩主要分布在青藏高原、关中、咸阳、贵德、共和、东北、腾冲、长白山、五大连池和东南沿海等地区，青藏高原南部资源量最大，约占总资源量的 1/5。初步估算，中国深度位于3.5～7.5 千米之间的干热岩储量按 2%的可开采资源量计算，相当于 4.28 万亿吨标准煤。中国干热岩资源的温度以大于150℃为主，占总资源量的55%。据中国工程院预测，到 2050年中国干热岩发电装机容量将达 1.5 万兆瓦，连同常规地热发电总装机容量可达 1.6 万兆瓦，占全国发电总装机容量的 1%。
欧洲干热岩开发技术处于领先地位
技术开发及集成示范研究是实现干热岩商业化开发的必经之路。
美、德、法、澳等发达国家在干热岩勘查与开发研究方面投入巨资，甚至将其纳入国家开发计划，并且在矿业权使用、土地和水资源利用、发电价格等方面给予优惠和补助。位于法国的苏茨电站在商业运行之前 20多年间的勘探、钻井等高风险阶段，主要依赖欧盟科研基金和德法两国的国家科研基金投入，总数高达 8000万欧元。美国能源部于 2014 年投入 3100 万美元，启动建设尖端研究、钻井和技术测试的增强型地热系统（EGS）地下实验室。
国际增强型地热系统研究已扩展至 EGS边缘或深部。国际首选干热岩开发技术是 EGS技术。EGS 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。EGS 由地下热储层建造系统和地面发电供热系统两个子系统组成。通过注水（或其他流体）井用冷水加压致裂方法建立高渗透性人工热储层；冷水流过热储层，渗进岩石的缝隙吸收热量，再通过生产井将 200℃以上的水或蒸汽抽出；热水采出后进入地面发电供热系统，冷却后的水则被再次注人地下热交换系统循环使用。以二氧化碳替代水作为循环液体的研究，国际上刚刚起步。40多年来，美、德、法、澳等发达国家先后建立了 28 个试验性质的 EGS 工程，目前运行的有 12 个。
美国EGS研究扩展至现有EGS的边缘或深部，通过扩展水热储层以增加水热田发电能力。美国能源部连续资助了几个EGS示范项目，主要包括几个高热焓的隐伏性水热型地热系统，项目于 2002年开始，2013年结束。世界上最大的蒸汽地热田是美国的盖瑟尔斯地热田，现发电装机容量为825兆瓦。2011年10月开始进行了为期约1年的水力压裂测试，井底注入压力远低于岩体破裂压力，期望通过低压冷水注入引起储层热收缩和剪切破坏增加储层渗透率。压力回应和监测数据表明，在深部高温岩体中成功建立了新的裂隙储层，生产测试估计新储层热提取率约5兆瓦。 地热田目前由美国地热公司进行运作，于2007年发电，发电功率10.5兆瓦~11.5兆瓦。
2013年法德联合研究的苏茨电站的EGS已成功运行 2.2 兆瓦机组，并计划增建1.5 兆瓦机组，是目前世界上最为成功的 EGS 示范项目。同年，德国在莱茵盆地南部的兰道地热电站 3 兆瓦机组成功发电，其利用循环出160℃地热流体双工质发电，年运行超过 8200 小时，年利用率高达 93%；同时，德国因斯海姆EGS地热电站 5 兆瓦机组也利用循环出 160℃地热流体双工质系统成功发电。
澳大利亚在2003年开展了干热岩地热开发利用试验项目，在井深 4500 米处获得干热岩温度高达 270℃，并进行了水循环与发电试验。2003 年 9 月完成了第一口注水井，通过注水在花岗岩岩体上压裂并形成了一系列永久的连通裂隙。澳大利亚私营公司还投资了另外一个EGS工程。2004 年，澳大利亚政府在《保证澳大利亚未来能源安全》白皮书中，将 EGS列为以澳大利亚为市场领导的技术，并承诺对地热勘探（研究）、评估（概念验证）、示范工程提供支持。2006年，澳大利亚建造了一座干热岩发电站，2009年发电功率达到 100 兆瓦，成为示范电站。
国际能源署也组织实施了为期4年（1997~2001 年）的干热岩行动计划，是“地热执行协议”中一个重大计划。该计划由日本的新能源和工业技术发展组织担任总执行机构，参与该计划的国家和组织有澳大利亚、德国、日本、瑞士、英国、美国以及欧共体。
中国地质调查局已在我国部分地区进行了干热岩地热资源调查。2012年，我国启动了“863计划”干热岩热能开发与综合利用关键技术研究项目，部分科研单位开展了初步的理论研究。2013年，我国制定了《全国干热岩勘查与开发示范实施方案》，计划于2030年前后实现干热岩地热发电的商业化运营。近几年，国土资源系统在松辽盆地、东南沿海、青海共和及贵德、四川康定等地开展了干热岩资源调查，圈定了干热岩开发利用有利目标区，包括东南沿海地区、藏南黔西地区、大同盆地、松辽平原、环渤海地区等地区。
从国际经验看我国干热岩资源开发利用
美、英、澳等国家虽然实现了干热岩实验性发电，但目前尚未能实现大规模商业发电。2001年，美国能源部启动增强地热系统干热岩开发试验计划，预期在 2030 年实现干热岩地热发电商业化运营，到 2050 年发电量超过10兆瓦。美国尽管早在1974年就开始研究地热发电，但是进展缓慢，目前地热发电的比例仅为0.4%。德法合作的苏茨电站始于1987年的欧共体（欧盟）干热岩科研项目，在2013年实现了稳定发电并成功投入商业化持续运行，被国际地热界认为是干热岩走向商业化开采的重要里程碑。但苏茨电站投资回报率并不高，商业化运行前 ，20多年依赖政府和科研资金投入，商业化运行后，经济上仅可以覆盖运营方对于电站商业投资部分的还本付息。EGS 实现商业化开发关键在于能够获得经济有效的多重储层建造技术，以保证有足够体积的热储满足长期地热开发。
目前全世界已安装的常规地热发电装机容量已达1.3万兆瓦以上，而中国只有27 兆瓦左右，与发达国家还有很大差距。中国自上世纪 90年代开始对干热岩资源进行调查研究。由于基础地质工作薄弱、勘查技术体系不健全、热能利用效率低等问题，目前干热岩研究处在由调查评价、勘查和实践探索阶段进入试验开发阶段。中国干热岩勘查开发亟待破解资源评价与选址、高温和深部钻探、储层改造、地球物理勘查技术、微震和示踪等监测技术、流体流动和储层测试、储层性能评价等难题。干热岩开发前景广阔，有望成为中国新能源增长点，但也面临巨大挑战。笔者结合国际经验提出如下建议：
将干热岩与EGS研究作为科技攻坚方向。经过 20多年的探索与研究，我国已经在干热岩勘查开发的原理和技术方面取得了不少自主创新成果。将干热岩研究作为科技攻坚方向，有望通过 3～5 年时间，取得理论突破，查明干热岩资源，突破开发利用的核心技术，实现规模化利用。在完成青海共和盆地首个 EGS 示范工程建设基础上，推进东南沿海、华北平原、松嫩平原地区 EGS 示范工程建设，攻关资源靶区定位、水力压裂储层改造、微地震裂隙监测、热流循环示踪监控等技术，建立起一套技术先进、经济高效的干热岩资源勘查开发技术体系。
建立合作多赢勘查开发模式。积极与美、法、澳等国家合作开展干热岩调查评价国际大科学计划，建立互惠合作联盟，追踪国际先进技术，引进国外高端人才，缩短研发时间。目前干热岩资源勘查开发研究方面技术力量分散、尚未形成合力，在很大程度上制约了干热岩的勘查开发研究工作。建议与地方政府、企业和科研院所合作，加强理论研究和关键技术研究，使投资多元化，分担风险与收益。例如：利用具备干热岩研发条件的中国大陆科学钻井，进行干热岩发电试验。与此同时，加大共和盆地干热岩勘查研究投入，与地方政府、青海省水文地质工程地质环境地质调查院、青海省环境地质勘查局、科研机构、大型企业等开展联合攻关研究，早日实现干热岩发电。
加快干热岩开发利用进程。制定干热岩开发利用中长期规划和计划。加大资金和政策支持，力争实现跨越式发展。建议分三步走：第一阶段（2018-2020年）：查明我国高放射性花岗岩型、近代火山型、沉积盆地型以及强烈活动带型等四种类型干热岩资源成因机制，形成干热岩勘查技术体系，评价东南沿海地区、青藏高原东北缘、东北近代火山区、西南典型地区等重点区干热岩资源潜力，建立 2-3 处干热岩勘查开发综合研究基地，实现干热岩试验发电，推广经验。第二阶段（2020-2035 年）：率先突破干热岩储藏建造、压裂技术、钻井工艺等方面技术难关，形成干热岩资源开发技术体系，降低未来工程的建设成本和运行成本，实现干热岩发电的商业性运营。第三阶段（2035-2050 年）：通过政策扶持，鼓励干热岩推广应用，助推我国清洁低碳能源体系构建。
来源：世界晋商网综合山西日报、中国国土资源报等
