干熱巖熱能開發(fā)降溫壓裂技術(shù)

干熱巖熱能開發(fā)降溫壓裂技術(shù)干熱巖是一種新興的非常規(guī)能源資源，其儲量豐富，分布廣泛，潛力巨大，是一種清潔的、可再生的能源資源。干熱巖熱能開發(fā)技術(shù)是一種高效、環(huán)保的開發(fā)方式，尤其在能源緊張、環(huán)境污染加劇的今天，干熱巖熱能的開發(fā)和利用越來越受到人們的關(guān)注和重視。

然而，干熱巖的開發(fā)過程中存在著一系列技術(shù)難題，其中壓裂技術(shù)就是其中之一。傳統(tǒng)的壓裂技術(shù)采用水力壓裂或液體二氧化碳壓裂的方法，但干熱巖中的高溫、高壓條件下，壓裂液的穩(wěn)定性、滲透性等問題成為了制約壓裂技術(shù)應(yīng)用的瓶頸。

為了解決這一問題，需要開發(fā)出一種適用于干熱巖熱能開發(fā)的降溫壓裂技術(shù)。這種技術(shù)可以使壓裂液在高溫、高壓環(huán)境下仍能保持其穩(wěn)定性和滲透性，從而提高干熱巖的開發(fā)利用效率。

首先，需要選用適合干熱巖熱能開發(fā)的降溫壓裂液。這種壓裂液需要具備高溫、高壓穩(wěn)定性和較好的滲透性能，同時對環(huán)境友好。目前，有一種新型的壓裂液——超臨界CO2壓裂液，其具有非常好的高溫、高壓穩(wěn)定性和滲透性能，同時環(huán)保性能也非常優(yōu)秀。因此，超臨界CO2壓裂液可以作為干熱巖熱能開發(fā)的降溫壓裂液。

其次，利用干熱巖中的自然熱能進行降溫處理。干熱巖的溫度一般在150-250℃之間，如果直接使用常規(guī)壓裂液進行壓裂，壓裂液溫度會迅速升高，導(dǎo)致液體的穩(wěn)定性和滲透性下降。因此，需要采取降溫措施，利用干熱巖儲層自帶的熱能進行降溫。具體方法是，將壓裂液通過加熱器加熱到與干熱巖儲層溫度相當(dāng)?shù)臏囟?，然后再將其注入到巖石裂縫中進行壓裂。這樣一來，壓裂液溫度與巖石溫度相近，可以保證壓裂液的穩(wěn)定性和滲透性。

最后，需要注意控制壓裂液的壓力和注入速度。由于干熱巖儲層中存在著高壓力和高溫度，因此在進行降溫壓裂時需要控制壓裂液的壓力和注入速度，防止壓力過高或注入過快導(dǎo)致壓裂液不穩(wěn)定或者巖石破裂過度。

總之，通過采用合適的降溫壓裂液、利用干熱巖自身的熱能進行降溫處理以及控制壓裂液的壓力和注入速度，可以實現(xiàn)干熱巖開發(fā)的高效、環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展。相信隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，干熱巖熱能開發(fā)將會為人類的能源問題做出越來越大的貢獻。干熱巖是指溫度高于150℃，且不含熱水的熱巖體。據(jù)國家能源局發(fā)布的《2019年新能源發(fā)展統(tǒng)計公報》，2019年我國干熱巖熱能裝機容量為10.2MW，核準(zhǔn)開發(fā)面積為174.79km2，開展試采面積為39.96km2。與其他非常規(guī)能源相比，干熱巖熱能的開發(fā)潛力尚未充分挖掘，但是這種清潔、可再生的能源資源因其獨特的開發(fā)技術(shù)、儲量規(guī)模等特點，受到越來越多的關(guān)注。

從全球范圍來看，干熱巖熱能資源儲量極為豐富，全球儲量約為1000萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，分布在各大洲的地幔熱流帶或火成巖層中。其中，我國擁有豐富的干熱巖資源，分布面積大，儲量較為豐富，被廣泛認為是未來替代化石能源的重要能源選項。據(jù)國家能源局的資料顯示，華北地區(qū)的干熱巖儲量約占全國干熱巖資源的56.3%。在華北地區(qū)，山西省、內(nèi)蒙古自治區(qū)等地區(qū)儲量較大。

干熱巖熱能開發(fā)技術(shù)是目前最為成熟的非常規(guī)熱能開發(fā)技術(shù)之一，其能夠利用地?zé)崮茉?，用于發(fā)電、供熱等領(lǐng)域。干熱巖開發(fā)存在的技術(shù)難點主要有以下幾個方面：

1.熱巖滲透性差：熱巖層的滲透性很小，高壓水射流難以在巖層中擴展，也會引起巖層的振裂。而干熱巖熱能開發(fā)所采用的壓裂技術(shù)，需要在高溫、高壓環(huán)境下注入壓裂液。如何保證壓裂液在高溫、高壓環(huán)境下仍保持滲透性是難點之一。

2.高溫、高壓環(huán)境下工作：干熱巖地下儲層溫度一般在150℃以上，往往還呈高壓狀態(tài)，對開采設(shè)備和人員的安全構(gòu)成了嚴峻的挑戰(zhàn)。

3.對石墨烯和納米材料等新材料的要求：利用石墨烯、納米材料等新材料研制出具有高溫、高壓下穩(wěn)定性和滲透性的壓裂液也是干熱巖開發(fā)的難點之一。

當(dāng)前，國內(nèi)多個單位和企業(yè)正在從理論研究到試驗驗證，逐步實現(xiàn)干熱巖熱能開發(fā)。若干銣能等科技企業(yè)是國內(nèi)干熱巖熱能開發(fā)嘗試的先行者，其研究的高效熱媒介材料與熱儲技術(shù)為干熱巖熱能開發(fā)提供了一條新的技術(shù)路徑。中國地質(zhì)大學(xué)（北京）等高校也在開展干熱巖探測、數(shù)值模擬等方面的研究工作。

在國際上，美國、德國、法國等國家是干熱巖熱能開發(fā)技術(shù)的發(fā)展高地。美國早在20世紀(jì)70年代就開始了熱巖的實驗性鉆探，迄今已在全國范圍內(nèi)成功開發(fā)多座干熱巖電站。德國在干熱巖熱能領(lǐng)域也保持著領(lǐng)先地位，已開發(fā)出了諸如超臨界CO2壓裂液等一系列衍生技術(shù)。

從以上分析可見，干熱巖熱能是一種極為珍貴的非常規(guī)能源資源。目前干熱巖熱能的開發(fā)技術(shù)正在逐步推進，尤其是在新材料、新技術(shù)的應(yīng)用上有了很大的進展。未來干熱巖熱能技術(shù)的發(fā)展將更加成熟，儲量的探明率和開采率將會進一步提高?？偟膩碚f，干熱巖熱能開發(fā)不僅可以改善人們的生活質(zhì)量，還可以實現(xiàn)環(huán)保、低碳能源的可持續(xù)發(fā)展。案例一：美國加利福尼亞州ImperialValley干熱巖電站項目

ImperialValley干熱巖電站項目位于美國加利福尼亞州ImperialCounty，由美國的CosoOperatingCompany負責(zé)管理和開發(fā)。該項目的主要特點是擁有豐富的巖石熱能資源，是美國最大規(guī)模的干熱巖發(fā)電項目之一。該電站的開發(fā)利用了巖石熱能資源，協(xié)同使用地?zé)岷蜔醿夹g(shù)。2019年開始實際工作，總裝機容量400兆瓦（MW），包括10座電站，每座電站并聯(lián)100MW的發(fā)電機組。預(yù)計2023年全面投產(chǎn)。

該項目還關(guān)注環(huán)境問題，采用了濕地冷卻技術(shù)，使二氧化碳排放量大幅減少，并將回收90％的開采水供給JeepValley灌溉計劃。

該案例的成功表明，干熱巖熱能開發(fā)具有可行性。同時，通過投資、建設(shè)和運營的方式，干熱巖熱能項目可以成為穩(wěn)定、清潔、可靠的能源來源，使人們實現(xiàn)更加可持續(xù)的資源利用。

案例二：中國內(nèi)蒙古多倫縣干熱巖試采項目

中國內(nèi)蒙古自治區(qū)多倫縣干熱巖試采項目采用了干熱巖儲層的壓裂技術(shù)，通過地下冷水強行射入裂隙中，從而使巖石熱能資源得以利用。該項目的開發(fā)對于中國的能源轉(zhuǎn)型具有重要的作用。在試驗階段，電站試運行時間為48小時，累計發(fā)電量達到415.5千瓦時（kWh）。

該項目開發(fā)過程中，面臨了一系列技術(shù)挑戰(zhàn)，如如何提高壓裂液的滲透性，以及如何穩(wěn)定儲層溫度等。項目運營單位進行了大量的研究和實踐，最終提出了基于高溫下納米粒子穩(wěn)定的液相壓裂技術(shù)。這種新技術(shù)大大提升了開采效果和安全性。

這個案例表明，在面臨技術(shù)難題時，科技創(chuàng)新是必要的。同時，試驗性質(zhì)的項目開發(fā)可以為數(shù)百方的應(yīng)用提供重要的參考。

結(jié)論

干熱巖熱能開發(fā)具有巨大的潛力，可為各國提供更加清潔、可靠的能源