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深層地?zé)衢_發(fā)和綜合利用該分步實(shí)施了

  地?zé)豳Y源是一種新型能源，它具有清潔環(huán)保、可再生、可循環(huán)利用等特點(diǎn)。當(dāng)前正值北方地區(qū)冬季供暖期，按照國(guó)務(wù)院今年6月27日印發(fā)的《打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動(dòng)計(jì)劃》提出的“宜電則電、宜氣則氣、宜煤則煤、宜熱則熱”的原則，要在有條件的地區(qū)因地制宜選擇清潔供暖方式，全面推進(jìn)能源轉(zhuǎn)型，加強(qiáng)地?zé)豳Y源的開發(fā)與利用成為題中應(yīng)有之義，而深層地?zé)?/a>和干熱巖的開發(fā)卻一直整體進(jìn)展不大。怎么辦呢？本文謹(jǐn)就深層地?zé)?/a>與干熱巖的開發(fā)與利用談點(diǎn)粗淺的看法。
  雄安新區(qū)深層地?zé)豳Y源“二元聚熱”成因模式圖 圖片來自網(wǎng)絡(luò)目前，學(xué)術(shù)界一般將地?zé)?/a>分為淺層地?zé)?/a>和深層地?zé)?/a>兩種地?zé)?/a>資源。深層地?zé)?/a>包括地下深度200～3000米的地?zé)崮?/a>及地下深度3000米以上的干熱巖所具有的熱能，溫度范圍90～150℃的來自深部地層的熱水及150℃以上的干熱巖，是地球本身放射性元素衰變產(chǎn)生的熱能，主要是由地殼深部開鑿出的“熱、礦、水”三位一體組成的極為寶貴的自然資源，具有穩(wěn)定、連續(xù)、利用效率高等優(yōu)勢(shì)，是一種清潔可持續(xù)利用的能源。我國(guó)中、深層中溫（200米-3000米，90-150 ℃ ）地?zé)?/a>資源中水熱型地?zé)?/a>的能量相當(dāng)1.25萬(wàn)億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。
  深層地?zé)崮?/a>是一種特殊的礦產(chǎn)資源，其功能多，用途廣，是一種清潔的可再生資源。隨著對(duì)地?zé)豳Y源的不斷開發(fā)與研究，深層地?zé)崮?/a>將成為繼水力、風(fēng)力和太陽(yáng)能之后又一種重要的可再生能源。筆者認(rèn)為，在不遠(yuǎn)的未來地?zé)崮?/a>對(duì)于人類的重要性和現(xiàn)實(shí)性將大于其他可再生能源。
  目前，國(guó)家提出的“深地探測(cè)”計(jì)劃被列入“十三五”國(guó)家科技創(chuàng)新規(guī)劃，“深地計(jì)劃”拓展為保證國(guó)家戰(zhàn)略優(yōu)勢(shì)的領(lǐng)域作出了部署。深層地?zé)崮艿拈_發(fā)和利用在技術(shù)上已經(jīng)比較成熟，按照我國(guó)《地?zé)崮荛_發(fā)利用“十三五”規(guī)劃》提出的發(fā)展目標(biāo)是“十三五”末期，我國(guó)要新增地?zé)崮芄┡ㄖ评洌?/a>面積11億平方米，新增地?zé)岚l(fā)電裝機(jī)容量500兆瓦。到2020年，地?zé)?a href="http://www.rijz.cn/t/供暖（制冷）.html" >供暖（制冷）面積累計(jì)達(dá)到16億平方米，地?zé)岚l(fā)電裝機(jī)容量約530兆瓦。2020年，地?zé)崮?/a>年利用量7000萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤，京津冀地區(qū)年利用量達(dá)到約2000萬(wàn)噸。
  全球有效開發(fā)利用地?zé)豳Y源的國(guó)家已達(dá)80多個(gè)，美國(guó)、冰島、法國(guó)、德國(guó)、新西蘭、日本等國(guó)家在地?zé)豳Y源開發(fā)利用方面處于世界前列，美國(guó)正在實(shí)施的地熱能前沿瞭望臺(tái)研究計(jì)劃，冰島正在實(shí)施的深部超臨界地?zé)?/a>探測(cè)計(jì)劃，均取得諸多研究成果。各國(guó)通過立法和出臺(tái)激勵(lì)政策積極推進(jìn)地?zé)?a href="http://www.rijz.cn/t/資源.html" >資源產(chǎn)業(yè)發(fā)展，相關(guān)勘探開發(fā)利用技術(shù)不斷進(jìn)步，超高溫的地?zé)峥辈?/a>、深層地?zé)崽綔y(cè)、干熱巖資源開發(fā)等正成為全球地?zé)豳Y源開發(fā)的熱點(diǎn)和制高點(diǎn)。
  我國(guó)政府高度重視地?zé)崮艿拈_發(fā)利用，相繼出臺(tái)了《可再生能源法》和《地?zé)崮荛_發(fā)利用“十三五”規(guī)劃》等法規(guī)政策，大力支持地?zé)?a href="http://www.rijz.cn/t/資源.html" >資源產(chǎn)業(yè)發(fā)展，我國(guó)的地?zé)嶂苯永?/a>量已連續(xù)多年位居世界首位。自然資源部中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局按照國(guó)家統(tǒng)一部署，積極推動(dòng)地?zé)豳Y源勘查開發(fā)，系統(tǒng)開展了全國(guó)地?zé)豳Y源調(diào)查，對(duì)全國(guó)水熱型地?zé)崮?/a>和336個(gè)主要城市淺層地?zé)崮?/a>進(jìn)行了評(píng)價(jià)，初步估算了全國(guó)3-10千米干熱巖型地?zé)崮?/a>基礎(chǔ)資源量。2017年在青海共和盆地3705米深度鉆獲236℃的干熱巖，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)干熱巖勘查的重要突破。未來，自然資源部中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局將重點(diǎn)對(duì)深層地?zé)崮?/a>和干熱巖勘查開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)組織科技攻關(guān)，發(fā)揮公益性、基礎(chǔ)性引領(lǐng)作用。
  就像水電開發(fā)一樣，基于深層地?zé)崧裆钤缴钯Y源量越大、開發(fā)難度越大的特點(diǎn)，因此應(yīng)該采用梯級(jí)開發(fā)模式，實(shí)現(xiàn)對(duì)深層地?zé)岬目茖W(xué)合理開發(fā)與綜合利用。其中，直接利用的場(chǎng)合應(yīng)采用梯級(jí)利用，即地?zé)崴?/a>按照用戶需要的供熱水溫，溫度由高到低，分別與用戶需求對(duì)應(yīng)。直接、間接利用的地?zé)嵛菜?/a>，可以再利用地源熱泵或者第二類吸收式熱泵技術(shù)，提高地?zé)嵛菜?/a>溫度，用于供熱。
  目前，在中深層地?zé)?/a>技術(shù)研發(fā)中，中國(guó)科學(xué)院地?zé)嵫芯?/a>中心關(guān)于地熱能的重點(diǎn)研究方向包括“地?zé)豳Y源富集理論與大熱田預(yù)測(cè)”、“地熱儲(chǔ)回灌增強(qiáng)技術(shù)與可持續(xù)開發(fā)利用”、“深層地熱儲(chǔ)探測(cè)技術(shù)與找熱應(yīng)用”。去年，雄安新區(qū)的設(shè)立為華北地區(qū)地?zé)衢_發(fā)提供了經(jīng)典范例。據(jù)介紹，地熱儲(chǔ)回灌增強(qiáng)與可持續(xù)開發(fā)利用技術(shù)應(yīng)用最好的范例就是河北雄縣，雄縣的巖溶熱儲(chǔ)條件非常有利。雄縣最大的亮點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了規(guī)?；煤桶俜种俚?a href="http://www.rijz.cn/t/回灌.html" >回灌，之前該地?zé)崽?/a>水位下降非常快，通過回灌實(shí)現(xiàn)了水位基本穩(wěn)定。實(shí)踐表明，雄縣地?zé)崂?/a>模式是非常成功的。
  關(guān)于大型地?zé)崽?/a>預(yù)測(cè)，華北等地區(qū)廣泛分布大型巖溶地?zé)醿?chǔ)，全國(guó)1/3的地區(qū)都不同程度存在這種寶貴的地?zé)豳Y源，具有重要的開發(fā)利用價(jià)值。
  目前，在采礦領(lǐng)域大多采用深井高溫巖層隔熱技術(shù)。深井高溫環(huán)境主要是由高溫巖層熱輻射所造成，研發(fā)新型高效的隔熱新材料、新技術(shù)、新工藝，對(duì)巖層高溫?zé)嵩?/a>進(jìn)行隔離，在此基礎(chǔ)上再采用人工制冷降溫技術(shù)等，就會(huì)使井下巷道和采礦工作面取得良好的降溫效果。
  中國(guó)工程院院士蔡美峰認(rèn)為，要堅(jiān)持深井采礦和深層地?zé)衢_發(fā)相結(jié)合的戰(zhàn)略發(fā)展方向，合理有效地開發(fā)和利用地?zé)豳Y源?！暗?zé)岜旧硎且环N天然能源，現(xiàn)在我們只考慮它的負(fù)作用，作為一種災(zāi)害在防控。如果在深部開采過程中采用熱交換技術(shù)，對(duì)巖層中地?zé)豳Y源開發(fā)利用，將深井采礦和深層地?zé)衢_發(fā)相結(jié)合，就能大幅度抵消降溫成本，從而為采礦深井降溫找到一條具有顛覆性的經(jīng)濟(jì)有效的技術(shù)途徑?！?/div>
  地?zé)崽綔y(cè)技術(shù)是一切地?zé)衢_發(fā)的前提。據(jù)中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司信息管理部經(jīng)理?xiàng)盍纸榻B，該公司利用多種測(cè)井儀器探測(cè)地層溫度、含油氣信息的地球物理測(cè)井技術(shù)，被形象地稱為“地層脈搏的聽診器”。采用先進(jìn)的電子儀器放入鉆井井眼，實(shí)時(shí)測(cè)量、采集豐富的地下信息，然后再經(jīng)過處理、解釋，把測(cè)量信號(hào)反演回地質(zhì)信息的技術(shù)，可以精確地探知深層地?zé)岷推渌?a href="http://www.rijz.cn/t/礦產(chǎn)資源.html" >礦產(chǎn)資源情況。另外，微動(dòng)技術(shù)、電磁法在找熱過程中取得很好的效果，在隱伏巖溶地區(qū)找熱方面也取得了成功。
  2017年底，雄安新區(qū)首批3個(gè)深度地?zé)峥碧?/a>鉆孔順利開鉆。它是利用全球樣板提供技術(shù)支撐，打造“采灌均衡、深淺聯(lián)用、清潔高效、永續(xù)開發(fā)”的地?zé)豳Y源，是雄安新區(qū)第二階段地質(zhì)調(diào)查工作的主要任務(wù)之一。在第一階段工作結(jié)束后，按照雄安新區(qū)地質(zhì)調(diào)查總體方案要求，將在第二階段進(jìn)一步勘查評(píng)價(jià)地?zé)豳Y源開發(fā)潛力。據(jù)了解，首批施工的地?zé)峥碧?/a>孔位于容城地?zé)崽?/a>，主要目的是勘查容城地?zé)崽?/a>的熱儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，評(píng)價(jià)淺部巖溶熱儲(chǔ)采灌均衡條件下可持續(xù)開發(fā)利用的潛力，探測(cè)深層地?zé)豳Y源第二空間。