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地熱能源將引領新的一輪能源革命
從聯合國氣候變化框架公約到霧霾治理,從人類開始利用燃料型能源到現在的燃料型能源危機,環境與能源這兩大問題與人類在地球上的生存息息相關。過度利用燃料型能源造成的大氣污染與資源枯竭,是人類正在面臨的難題,也是人類未來生存與發展的巨大危機。再過幾十年,現有的油、氣、煤等燃料型資源耗盡,地球上能用的可再生能源只有太陽能、地熱能、風能、潮汐能、核能等能源,誰將主導地球未來的能源結構?太陽能、風能、潮汐能受季節與時間限制而不穩定,核能存在環境隱患,只有地熱能,不受季節、氣候的影響,相對穩定、環保、安全,且補給充沛,既可作為基本負荷能,也可作為峰值負荷能使用,地球地表以下4km以內地熱能的2%,如果能被人類合理利用,就相當于目前全球所有能源消耗的5000倍。由此可見,地熱能源作為綠色環保、可再生的新型能源,將主導人類能源結構的重組升級,作為地球未來無可替代的基礎能源,決定國家未來的發展,成為世界經濟增長的新引擎。中國國土資源部2012年底發布的官方數據顯示,全國12個主要地熱盆地地熱資源儲量折合標準煤8530億噸,全國2562處溫泉排放熱量相當于每年452萬噸標準煤,在現有技術條件下,每年可利用熱量相當于6.4億噸標準煤,可減少排放二氧化碳13億噸。我國大陸3000米至10000米深處干熱巖資源相當于860萬億噸標準煤,是我國目前年度能源消耗總量的26萬倍,潛力巨大。因此,我國具備將地熱能作為主導能源的基礎。地熱能源發展的機遇與挑戰開發、利用地熱能等清潔能源已經引起世界各國高度重視,在過去十多年間,美國陸續出臺了《21世紀清潔能源的能源效率與可再生能源辦公室戰略計劃》、《國家能源政策》等多項政策來推動地熱能源開發與利用。我國近幾年來對開發利用地熱能源也非常重視,已經提高到國家能源戰略層面。國家能源局、財政部、國土資源部、住房和城鄉建設部聯合發文《關于促進地熱能開發利用的指導意見》國能新能〔?2013〕48號明確提出了工作重點與布局,對地熱能源的勘查、規劃、利用、技術等環節都提出了明確的工作方向與指導性意見。因此,地熱能源發展迎來重大機遇,即將引發新的能源革命,成為地球未來的主導能源。要實現這一目標,地熱能開發也面臨巨大的挑戰。提高地熱能源直接利用效率是地熱能行業升級的基礎。改變當前地熱能源單純用于洗浴、農業養殖、醫療等領域的現狀,重點綜合應用于城市供暖與制冷領域。從目前世界與我國能耗結構上看,建筑能耗占全部能耗的30%以上,其中建筑能耗的70%以上是供暖與制冷所需要的能量。我國大部分地區供暖與制冷需求可以用地熱能源供給,以減少對燃料型能源的消耗及對二次能源的依賴。技術層面已經成熟,需要政府層面加強引導與支持。地熱發電是地熱能源能否成為未來主導能源的核心。地熱發電在理論上已非常成熟,其中關鍵因素是熱儲工程技術及相關裝備的技術創新,實現減少風險、降低投資成本、提高地熱利用效率、可全面推廣的目標。地熱能源成為主導能源對經濟發展意義重大第一,從宏觀上講,要在燃料型能源枯竭前,完成以地熱能源為主導的能源結構轉型。這是一場能源革命,引導相關產業的變革,誰走在前面,誰就是這場變革的領導者,時不我待。第二,我國是聯合國氣候變化框架公約締約國,肩負著減少碳排量的重任。十二五規劃中明確提出節能減排行政問責制,以及嚴苛的績效考核評價體系,使治理霧霾、節能減排、環境保護任務十分艱巨。將地熱能源作為主導能源進行合理開發和利用,能順利完成節能減排任務,有效緩解污染所帶來的社會輿論壓力,保護環境,促進生態文明。第三,縱觀我國能源發展目標,非化石能源占一次能源總消費的比重要提高到15%,地熱能開發年利用量要達到5000萬噸標煤;2030年我國非化石能源占一次能源總消費的比重要繼續提高到20%,地熱能開發年利用量要達到1億噸標煤。然而現實情況卻不容樂觀,2013年中國能源消費總量為37.5億噸標準煤,其中地熱能源僅占0.6%。要總體實現我國能源發展目標,必須將地熱能源視為未來的主導能源大力開發,調整地熱能利用的主體模式,用于發展地熱供暖與制冷以及地熱發電。第四,能源消費大國,能源消費水平低,能源需求缺口大,煤炭能源使用所造成的環境污染,石油對外依存度高,能源利用率長期偏低,這些情況使我們警醒,調整能源結構,實現新能源自主開發的重要性,將地熱能源作為主導能源,特別是地熱發電對提高我國能源安全保障,降低對進口燃料型能源的依賴有重大意義。第五,區域經濟發展離不開能源的消耗與需求,節能減排指標、能耗標準與我國區域經濟的發展間的矛盾,可以通過開發清潔環保的新能源進行緩解與改善。比如在京津冀地區為了治理霧霾天氣,政策性要求燃煤企業調整排放指標,導致很多城市新區供暖不足,或改造成本過高。如果能夠大面積推廣地熱能源集中供暖,將會很大程度緩解能源供給不足問題,同時確保環保型經濟發展新模式的形成與發展,使經濟效益與生態效益、社會效益并行不悖,相得益彰,促進社會主義經濟的高速、良性、可持續發展。引領能源革新,地熱能源企業任重道遠實現以地熱能源為地球主導能源的目標,是人類發展史上的能源革命,也是復雜的系統工程之一,它的發展取決于熱儲工程及相關科技水平的發展,對其相關的科學技術各個領域提出了新要求,從而推動地熱能源的發展。在地球傳統能源日漸枯竭的未來,對地熱能源的開發和利用日漸重要,地熱發電技術更是其中的重中之重。實現地熱能源規?;l電給人類帶來了巨大的財富,這場革新終將改變整個人類社會現有的能源結構。在這場革新中,政府的宏觀政策引導與支持至關重要,相關地熱能源企業同樣任重道遠。當前,地熱能源的發展有兩大核心任務:首先,結合國家針對地熱能源開發利用的部署,快速實現地熱能源在建筑節能領域的規模突破,提高地熱能的綜合利用效率,攻克相關技術難關。其次是地熱能源發電。針對我國地熱能源分布情況與其屬性,重點發展干熱巖領域的地熱發電技術,要從地熱地質、熱儲工程、深度高溫高壓的鉆井工藝材料與技術、發電工質及相關設備技術上突破,降低初投資風險。地熱發電領域的巨大技術突破,將使實現以地熱能源為主導能源的目標指日可待,也能夠加快促進國家能源結構調整升級的實質性進展。時不我待,強力扶持地熱能源企業創新發展自從《關于促進地熱能開發利用的指導意見》出臺以來,全國各地的政府和企業,已經出現對地熱能源開發利用的熱潮,但相對于地熱能源的發展道路而言,目前所投放的資金、科研力量是遠遠不夠的,要實現以地熱能源為主導能源的目標,離不開政府的強力扶持和地熱能企業的自身努力。首先,地熱能開發要目標明確、政策先行。地熱能源無處不在,但熱儲性質、儲存方式、賦存條件不一,可綜合利用的方向存在差異,這就要求政府相關部門引導規劃,出臺相關政策,以實現地熱能源利用最大、最優化。其次,領導重視、組織保障是地熱能開發的關鍵。一方面,各級政府領導對地熱能源開發利用以及發展高度重視,始終堅持強調發展地熱能源的重大意義。另一方面,在地熱開發上要強化技術創新,高效利用地熱能源,建立相關制度以確保落實到位,形成組織保障。再次,加大地熱能源產業專項配套資金及科研經費的投入,多管齊下。促進企業的技術創新能力,加快地熱能源和金融資源融合。為不同地熱能源開發利用項目量身定制金融服務方案,發揮政府資金的引導作用,撬動商業銀行信貸資金投向地熱能源發展企業等,實現資源、技術、資金的優化配置。結語:正如技術的進步使化石能源的開采不再有成本障礙后,人類擺脫了對柴薪能源的依賴一樣,地熱能源的大規模利用也依賴于技術的進步與創新。有了國家政策強有力的支持和科學技術人員的重視,可以預期,不久的將來,地熱能源的開發、利用將會有更多的創新與突破。目前,中國新能源發展的勢頭依然強勁、太陽能、地熱能、風能在政府的推動下和科技的進步中,呈快速增長態勢,中國未來的經濟發展需要更大規模的能源支撐,隨著人們對生態效益和社會效應的關注度升級,逐漸提高新能源在總體能源中的絕對比例,才能為國家提供穩定、持續、健康的經濟動力,這是一種向集約型綠色經濟邁進的希望之路,是關系到未來國家命脈的關鍵戰略,也是決定大國競爭興衰成敗的重大決策。大勢所趨,地熱能源的發展必將進入一個飛躍的時代,地熱能源終將主導地球未來能源結構。
近日,河北省國土資源廳發布《關于以公選方式安排部署地熱勘查項目的通知》,決定開展全省平原區地熱勘查工作,本次推出10個地熱勘查項目,以優選勘查實施方案的方式,通過公開競爭一次性確定項目承擔單位,而后依財力逐年部署實施。根據要求,在河北開展過地熱地質勘查相關業務的國企有資格申請。
專家表示,我國已把地熱能作為一個戰略的行業列入“十三五”規劃,地熱能發展將迎來春天。根據地熱能開發利用“十三五”規劃初步估算,到2020年我國地熱能利用量相比2015年增長2.5倍,將帶動投資約2600億元。河北省地熱資源豐富,是重點開發領域,雄安新區全境位于本次公選1號項目“冀中臺陷(京南段)17997平方千米地熱資源勘查”范圍。河北此次推出的10個地熱勘查項目,有望開啟一輪地熱資源開發熱潮。
7月4日,位于雄安新區雄縣大營鎮的地熱井--徐碼2井現場,二開作業正在緊張進行中。 由于北方霧霾嚴重,為落實國家綠色、環保、低碳的新要求,雄安新區設立后,環保工作加碼:堅決不允許任何以污染環境(燒煤、燃氣等)為代價的取暖行為發生,尋找地熱資源成為解決當地供暖問題的有效方法。
安裝定向儀器
地熱井設計要求,所尋找的地熱資源水溫需超過70℃,每小時排量要超過120方。在1500多米的地下,如何成功找到滿足條件的熱水層?華東石油工程技術分公司為鉆井隊提供“精準制導”定向服務,確保鉆頭成功中靶目的層。 雄安新區地熱井不同于常規油井,定向段設計要求不允許使用潤滑劑,造成井眼軌跡十分難控制。
拆卸無磁鉆鋌
加之該區塊易發生井漏,泥漿失返情況較多,工程上采用強鉆施工,容易導致定向儀器無法正常工作。技術人員優選柔性雙驅鉆具(BHA)組合,不斷優化井斜、方位等參數,24小時值班在井場,嚴密“監控”井身軌跡,確保定向施工全程順利。 據悉,該隊承鉆的第一口地熱井已提前7天完鉆,成功找到熱水層,下一步將進入試水作業環節。
地熱資源是一種可再生能源,儲量大、分布廣,具有清潔環保、用途廣泛、穩定性好、可循環利用等特點,不受季節、氣候、晝夜變化等外界因素干擾,是一種現實且具有競爭力的新能源,開發前景十分廣闊。
早在1970年,地質學家李四光就提出“地下是一個大熱庫,是人類開辟自然能源的一個新來源,就像人類發現煤炭、石油可以燃燒一樣”。
據2015年國土資源部發布的資料,我國淺層地熱能的資源量相當于95億噸標準煤,中深層地熱能里的中低溫地熱資源量相當于1.37萬億噸標準煤,干熱巖地熱能(3~10千米深)的資源量相當于860萬億噸標準煤。全球地下5千米以內的地熱資源量相當于4900萬億噸標準煤,其中我國資源量占全球總量的1/6。
經過多年開發,我國地熱直接利用量連續多年位居世界首位。2014年底,我國地熱直接利用結構發生變化,地熱供暖比例首次超過溫泉洗浴。
為應對氣候變化,特別是治理已蔓延中東部地區的霧霾,社會各界已形成共識,就是要調整能源結構,大力發展可再生和清潔能源。目前,多數觀點趨向認為燃煤鍋爐和散煤燃燒是造成霧霾的重要誘因,利用地熱取暖替代燃煤鍋爐取暖可以有效減少霧霾。
中國工程院院士杜祥琬曾指出,中國80%的人口都居住在黑河-騰沖線以東地區,這片地區占全球陸地面積不到1/30,而每年消耗的煤炭占全球消耗總量的40%,東部單位國土面積消耗煤炭的水平是全球的12倍,碳排放密度是全球平均值的6倍,東部大面積霧霾與煤炭消耗有著重要的關聯。
目前還有觀點認為,以秦嶺-淮河為界,北方集中供暖、南方不供暖的方式已不符合現實需求。有專家提出,供暖線要向南延。因此,在供暖需求日漸強烈的情況下,清潔的地熱采暖成為最優選擇。
一、地熱鉆井基本要求
1、地熱鉆井的基本要求包括:詳細的巖芯編錄、裂隙統計、采集巖石磨片樣和化學分析樣等方 法,驗證前期地熱成礦模型(如地層、巖石、構造、重要的地質界線變化情況等)。
2、跟鉆測溫和綜合測溫,繪制縱向溫度變化曲線,以科學掌握溫泉水溫。
二、影響鉆井成本的要素
1、井深 鉆井越深,成本越高。
2、鉆井中地質構造的復雜程度 地質構造越復雜,變徑越多,成本越高。
3、鉆井的地理位置 這決定了鉆井設備的搬運方式和動力來源,進而影響鉆井成本。
4、鉆機的進尺、動力大小和開孔直徑 一般來說,進尺越深,要求的動力越大,成本也越高。三、溫泉成井內容
1、鉆井結束后,必須嚴格成井工藝,確保成井質量,使地熱井達到優質、高產、長壽。
2、成井流程一般是:井深校核、測井和測溫、通井、隔離熱水層、沖孔換漿、下管固井、洗井、抽水試驗。