近日，随着国土资源部向外界发布中国非常规能源发展前景的消息，一种被命名为“干热岩”的新型地热资源再次进入人们的视野。
许多公众可能对这一术语相当陌生，他们对这一新资源了解不多。干热岩是一种什么样的地热资源？与常规能源和其他类型的地热资源相比，它有什么特点？它在世界和中国的储量和发展前景如何？在中国，什么时候能商业化，进入寻常百姓家？这些无疑是人们普遍关心的问题。
绿色高效
干热岩对许多人来说是一个新词，但它的实验研究、开发和利用已有40多年的历史。中国地质大学地球科学学院教授李德伟(Dewei Li)表示，作为一个概念，干热岩有不同的定义。目前公认的定义是“致密的热岩体，无水无蒸汽，埋深3-10km，温度150-650℃。”
干热岩的形成与地球的结构有关。我们知道，地球由地壳、地幔和地核组成，地核半径约为3500公里，而地核是铁、镍等一些金属在7000多摄氏度的高温下形成的热熔浆。它的热量向上传导，会通过地幔接近地壳。但是，地壳中没有水或流体非常少的岩层会获得高温能量，形成干热岩。李德伟指出，干热岩有广义和狭义之分。前者侧重于其形成的科学原理，后者强调其作为地热能发电的经济性和可行性，并进一步缩小范围，将其定位为地下深度小于8km，温度在200-350℃的相对容易开发的岩石。中国地质科学院水文地质与环境地质研究所研究员王桂玲也持类似观点。他指出，理论上，随着地球深部升温，干热岩可以在任何区域发展到一定深度，因此干热岩也被称为无处不在的资源。但目前由于技术和手段的限制，干热岩资源是指埋藏浅、温度高、具有开发经济价值的热岩体。
干热岩的形成原理决定了它是一种丰富的可再生清洁能源。开发过程不仅可以安全、环保，还可以高效、节能。就发电而言，只需要在钻井初期投入运行，之后就可以靠自身能量可靠运行。此外，与太阳能和风能相比，干热岩产生的地热能更稳定；应用领域更加广泛，不仅可用于发电，还可用于种植、养殖等领域。
丰富的储量和巨大的发展挑战
关于干热岩的储量，王桂玲说，保守估计，地壳中干热岩所含的能量相当于世界上所有石油、天然气、煤炭的30倍。他引用了麻省理工学院2006年报告的数据。只要开发2%储量的3500-7500米深度的干热岩，能源将达到美国2005年总能耗的2600倍。中国地质调查局用同样的方法评估了中国陆地干热岩资源的潜力。3-10km深度的干热岩资源总量相当于86万亿吨标准煤，按可开采资源量的2%计算，是我国2010年能源消费总量的5300倍。河北省煤田地质局从事矿产勘查评价工作的田曾撰文分析我国干热岩地热资源储量的区域分布。本文指出，中国东部地壳较薄，有利于传导型地热能的开发，广东、福建等东部沿海地区处于太平洋板块边缘，是地热能利用的有利地区。藏南、滇西、川西属于喜马拉雅热带。有资料显示，钻2000米可以得到200℃的高温热水，是地热最有利的区域。钻井勘探表明，其他地区，如松辽盆地和渤海湾盆地，有丰富的干热岩资源储量。
人类开发利用干热岩资源的实验始于20世纪70年代。王桂玲说，1974年，美国启动了世界上第一个利用新墨西哥州干热岩资源的项目。随后，在国际能源署的协调下，英国、法国、德国和日本相继加入该项目，进行了开创性的工程研究，并取得了相当有价值的成果。英国、日本、瑞典、德国等也开始了自己的干热岩项目。
我国对干热岩的研究起步较晚，但发展很快。“十二五”期间，国土资源部和中国地质调查局安排了全国地热资源调查评价工作，同时启动了我国干热岩资源的研究和寻找工作。之后在福建、广东、海南、湖南等省进行了区域地质调查和深部地球物理勘探。2015年5月，在福建省漳州市清泉林场钻探了一口设计深度4000米的干热岩资源深探井。这是中国地质调查局实施的中国第一口干热岩资源深探井。勘探表明，漳州干热岩地热能储量丰富，发展地热发电前景广阔。今年9月，探险者在青海省共和盆地3705米深处钻遇温度高达236℃的高温干热岩体。这是中国首次钻遇最高温度的干热岩体。以该地区2%作为可开采资源，折合标准煤是2016年全国能源消费量的3倍。
能源转型的新机遇
今年7月底，国家863计划“干热岩热能开发与综合利用关键技术研究”顺利通过验收，这表明我国经过3年的攻关，在干热岩靶区定位技术和工程测试技术研究、实验模拟平台及相关材料研制等方面获得了关键技术支撑。对此，王桂玲指出，在肯定相关科技领域取得突破性进展的同时，也要看到，随着干热岩的开发和实验发展，许多相关科学和工程问题逐渐凸显。他认为，目前最关键的问题包括资源靶区定位技术、水力压裂储层改造等。
所谓资源目标定位，就是如何高效地找到优质的干热岩资源。王桂玲指出，这需要依靠地热图，但目前相关数据不全，尤其是地温随深度变化的数据缺乏。水力储层改造技术是干热岩开发的核心技术，包括高温高压深井钻井技术、水力压裂技术、裂缝系统监测等。王桂玲认为，应该努力研发新的尖端钻头，降低成本。在干热岩开发水力压裂方面，王桂玲认为需要解决目前压裂效果和裂缝系统发育难以预测的问题。
11月下旬召开的全国地热资源调查评价座谈会传递的信息表明，中国干热岩的勘探开发将进一步加强。尤其值得注意的是，会议提出“坚决打好京津冀地热资源调查评价科技攻坚战”，以“雄安新区”等地区为重点，摸清深部地热储层地质构造，为京津冀地热资源规模化、可持续、高效利用提供支撑。在近日召开的雄安新区地热勘探开发座谈会上，多位专家认为，雄安新区蕴藏着丰富的深层和浅层地热资源。加强资源调查评价、理论和技术创新，有望构建全球地热能开发利用模式。会上，王桂玲高度评价了雄安新区优质的地热资源，认为其具有埋藏浅、温度高、水质好、回灌容易等特点。
雄安新区是继深圳经济特区、上海浦东新区之后又一个具有全国意义的新区，其设立被称为“千年大计、国家大事”。如今，支撑其发展的绿色能源路线已初步显露，“构建全球地热能开发利用模式”凸显了地热资源将在其中发挥的重要作用。可以预见，越来越多的中国城市将借鉴雄安地热经验，加速向绿色转型。干热岩作为一种新型地热资源，勘探开发技术的进步将推动其商业化，有望助力能源结构转变，为建设天蓝水绿的美丽中国贡献力量。
