近日，華東地區(qū)溫度最高的水熱型地熱井——“東高熱1”鉆成。該井位于山東省東營市黃河三角洲地區(qū)，井深4002.17米，井底溫度高達162℃，井口出水溫度138℃，單井出水量每小時101.3立方米。經(jīng)初步估算，該井每年可釋放熱量達67.9萬吉焦，相當于約2.7萬噸標準煤燃燒產(chǎn)生的熱量，可用于直接發(fā)電、蒸汽直供及蒸汽前端預熱。

什么是地熱能?從地下深處“打開水”難在哪?作為“小眾”新能源，深部地熱能有何獨特優(yōu)勢?對我們的生活、生產(chǎn)將帶來哪些影響?針對以上問題，科技日報記者采訪了相關專家。

地熱能不必“看天吃飯”

中國地質大學(武漢)新能源學院教授郭清海告訴記者，根據(jù)儲存介質不同，地熱能可分為巖漿型地熱能、干熱巖型地熱能和水熱型地熱能，分別指儲存于巖漿、巖石和地下水中的熱能。一般而言，賦存深度在3000米之下的地熱能可視為深部地熱能。

“巖漿型地熱能利用價值極高，但受限于當前技術瓶頸，尚不可能直接開發(fā);干熱巖型地熱能的開發(fā)利用也處于初級階段;目前，水熱型地熱能是全球范圍內開發(fā)利用的主要對象。”郭清海表示，“東高熱1”地熱井的鉆探成功是我國在水熱型地熱能勘查和開發(fā)利用領域的一項標志性成果，有助于我國在全球能源角力中占據(jù)優(yōu)勢地位。

近年來，隨著全球能源轉型步入關鍵節(jié)點，地熱能作為“小眾”新能源日益受到重視，這與其穩(wěn)定、安全、相對清潔、儲量大、分布廣等突出優(yōu)勢密不可分。

“地熱能不像太陽能和風能那樣‘看天吃飯’，比核能安全，開發(fā)利用過程中的負面環(huán)境效應也遠低于傳統(tǒng)化石能源。”郭清海認為，深部地熱能的開發(fā)將成為未來全球能源競爭的主戰(zhàn)場之一，而摸清地熱資源家底、確保地熱領域核心技術與裝備的自主可控無疑是搶占競爭先機的關鍵。

從地下深處“打開水”并非易事

隨著鉆探深度的增加，地質條件更為復雜，鉆探技術難度與成本呈指數(shù)級上升。

“從精準勘查到高效鉆探，再到地熱流體安全開采，需要一整套成熟的勘查、開發(fā)技術支撐。”郭清海表示，地熱資源的前期勘查風險大，猶如在濃霧中尋找隱藏熱源，需依賴高精度“地球物理+地球化學”勘查技術，以鎖定開發(fā)利用靶區(qū);在鉆探和開采時，需保證涌水量穩(wěn)定且小于地熱水可開采量，既滿足地熱生產(chǎn)需求，也避免在地熱區(qū)內形成地下水降落漏斗、地面塌陷或地面沉降等。

“東高熱1”地熱井團隊研發(fā)的高溫酸化壓裂技術，有效解決了深部高溫高壓儲層連通性差、易堵塞等難題。其通過向深部熱儲注入特定酸液并施加壓力，達到溶解堵塞物、撐開裂隙的效果，最終使地熱水匯流至開采井中。配套研發(fā)的潛水泵能實現(xiàn)146℃條件下長時間穩(wěn)定抽水，解決了國產(chǎn)大揚程耐高溫抽水設備的“卡脖子”難題。

郭清海表示，以往，地熱界普遍認為我國滇—川—藏地熱帶和臺灣地熱帶的高溫地熱資源富集，華東地區(qū)僅有中、低溫地熱資源，難以形成高溫地熱資源。“東高熱1”的成功鉆探，不僅是技術上的突破，更是對“沉積盆地無高溫地熱”傳統(tǒng)認知的顛覆，為我國相似地質條件地區(qū)開發(fā)和利用高溫地熱資源提供借鑒。

歸根結底要惠及民生

“地熱資源溫度和其他關鍵參數(shù)不同，其應用場景也有所區(qū)別，主要包括城市清潔供暖、發(fā)電、工業(yè)生產(chǎn)、設施農(nóng)業(yè)、水產(chǎn)養(yǎng)殖、溫泉康養(yǎng)等。”郭清海強調，地熱能應用并非“舀一勺湯全部喝掉”的武斷處理，而是“溫度對口、梯級利用”的智能模式。

他解釋道，深部150℃左右或以上的高溫地熱流體，剛“打”上來時，可在地熱井口自動分離出足夠的蒸汽，適合于高品位發(fā)電。發(fā)電后地熱尾水溫度降至地熱區(qū)沸點以下，可用于食品加工、紡織、化工等工業(yè)領域;或經(jīng)換熱站處理后用于城市供暖，為千家萬戶帶去溫暖，這也是我國地熱能的主要應用場景。經(jīng)上述利用后的地熱水溫進一步降至20℃至30℃，最適宜打造農(nóng)業(yè)溫室和“溫泉魚塘”，提升作物和水產(chǎn)品的品質。

“去除對人體和環(huán)境有害的組分后，地熱水還能用于康養(yǎng)、生態(tài)旅游等業(yè)態(tài)領域。”郭清海認為，深部地熱資源的開發(fā)利用歸根結底是要惠及民生。他相信，未來，地熱能將進一步規(guī)模化、智能化、低碳化發(fā)展，有望部分取代傳統(tǒng)化石能源，點亮萬家燈火。