我国地热资源开发利用状况、发展趋势、问题与建议
- 格式:doc
- 大小:57.50 KB
- 文档页数:14
地热能的应用及发展前景班级:姓名:学号:地热能的应用及发展前景摘要:自18世纪60年代英国工业革命开始,人类社会进入到一个崭新的时代,能源动力逐步代替了传统的手工劳动。
随着社会的不断发展,各国对能源的需求量不断加大,这使得世界上储存的能源资源不断减少,人类或将面临能源短缺的问题,加之人们以前对能源的认知程度较低,浪费现象较严重,导致我们现在不得不寻找新型能源来代替传统的能源,如今我们正逐渐向以天然气为主的转变,同时风能、核能、光能、地热能、太阳能等可再生能源也正得到广泛的利用,这显然会成为今后替代能源的主流。
前言:地热能开发利用对环境的有害影响小。
因此,地热能作为替代能源不论是用于发电还是直接热利用,都能大幅度减轻对环境的不利影响。
我国地热能开发利用兴起干70年代初,目前我国新能源和可再生能源发展纲要中地热能也被列为主要任务,进一步扩大地热直接利用和发电利用。
(一)地热能简介地热能是由地壳抽取的天然热能,这种能量来自地球内部的熔岩,并以热力形式存在,是引致火山爆发及地震的能量。
地球内部的温度高达7000℃,而在80至100公英里的深度处,温度会降至650至1200℃。
透过地下水的流动和熔岩涌至离地面1至5公里的地壳,热力得以被转送至较接近地面的地方。
高温的熔岩将附近的地下水加热,这些加热了的水最终会渗出地面。
运用地热能最简单和最合乎成本效益的方法,就是直接取用这些热源,并抽取其能量,为人们提供所需的能源。
(二)地热能的分布世界地热资源主要分布于以下5个地热带:1、环太平洋地热带。
世界最大的太平洋板块与美洲、欧亚、印度板块的碰撞边界,即从美国的阿拉斯加、加利福尼亚到墨西哥、智利,从新西兰、印度尼西亚、菲律宾到中国沿海和日本。
世界许多地热田都位于这个地热带,如美国的盖瑟斯地热田,墨西哥的普列托、新西兰的怀腊开、中国台湾的马槽和日本的松川、大岳等地热田。
2、地中海、喜马拉雅地热带。
欧亚板块与非洲、印度板块的碰撞边界,从意大利直至中国的滇藏。
第36卷第2期2024年3月岩性油气藏LITHOLOGIC RESERVOIRSV ol.36No.2Mar.2024收稿日期:2023-08-25;修回日期:2023-09-15;网络发表日期:2023-12-08基金项目:中国石油“十四五”重大科技攻关项目“地热资源高效勘探开发与综合利用关键核心技术开发及示范应用”(编号:2021DJ5501)资助。
第一作者:王社教(1965—),男,博士,教授级高级工程师,主要从事地热、新能源、非常规油气和战略规划等方面的研究工作。
地址:(518052)深圳市南山区南山街道南山大道1110号中国石油大厦。
Email :******************.cn 。
文章编号:1673-8926(2024)02-0023-10DOI :10.12108/yxyqc.20240203引用:王社教,施亦做,方朝合,等.中国油田地热开发利用现状与发展方向[J ].岩性油气藏,2024,36(2):23-32.Cite :WANG Shejiao ,SHI Yizuo ,FANG Chaohe ,et al.Status and development trends of geothermal development and utilization inoilfields of China [J ].Lithologic Reservoirs ,2024,36(2):23-32.中国油田地热开发利用现状与发展方向王社教1,施亦做2,方朝合1,曹倩2,任路3(1.中石油深圳新能源研究院有限公司,广东深圳518052;2.中国石油勘探开发研究院,北京100083;3.中国石油冀东油田勘探开发研究院,河北唐山063004)摘要:基于中国地热发展现状、地热资源赋存和分布特点、不同地热开发方式对比,分析了油田地热资源开发利用潜力,并探讨了中国地热产业,尤其是油田地热未来的发展方向。
洛阳市的地热资源及合理开发利用分析洛阳市位于中国河南省中部,拥有丰富的地热资源,可以进行合理开发利用。
本文将从洛阳市的地热资源概况、地热资源的合理开发利用以及面临的问题与挑战三个方面进行分析。
一、洛阳市地热资源概况洛阳市位于中国大陆地壳构造复杂的地区,地热资源非常丰富。
据测算,洛阳市地表及近地下层的温度大多在40℃以上,地热异常明显。
尤其是洛阳市的南部和东南部地区存在较为丰富的热储层,研究表明,这些地区的热储层温度可以达到80℃以上。
此外,洛阳市还具有高温地热资源,岸山热水温度超过100℃,具备开发高温地热能源的潜力。
二、地热资源的合理开发利用1.地热供暖:洛阳市可利用地热能源进行供暖,实现清洁能源的替代,减少空气污染和温室气体的排放。
同时,地热供暖还能节约能源和降低居民生活成本。
2.地热发电:洛阳市可以开发地热发电,利用地热能源来驱动发电机组产生电能。
这种方式可以发挥洛阳市富集的高温地热资源的优势,增加新能源发电比例,满足城市能源需求。
3.地热旅游开发:地热旅游是洛阳市地热资源的另一种合理利用方式。
可以开发地热温泉、地热景区等项目,吸引游客前来观光、休闲和养生,推动旅游业的发展,带动当地经济增长。
三、面临的问题与挑战1.技术问题:地热资源的开发利用需要先进的技术支持,包括地热资源勘探、地热井钻探、地热电站建设等。
洛阳市需要加强技术创新和人才培养,提升地热资源的开发利用水平。
2.环境影响:地热开发利用过程中可能会产生地热富集区域的地表沉降、地壳运动等问题,对环境造成影响。
因此,在地热开发利用过程中应加强环境保护,防止环境破坏。
3.经济投入:地热资源的开发利用需要较大的经济投入。
洛阳市需要引入资金、技术和管理经验,加强政府引导和民生投入,确保地热资源的可持续利用。
综上所述,洛阳市拥有丰富的地热资源,可以进行合理开发利用。
地热供暖、地热发电和地热旅游是洛阳市地热资源合理利用的重要途径。
然而,地热开发利用仍然面临技术问题、环境影响和经济投入等挑战。
摘要: 较之于传统的地热资源,超临界地热资源具有更大的开发潜力,但目前对于后者的研究尚处于初步探索阶段,在理论研究和技术实践上均面临着诸多挑战。
为了实现我国的节能减排目标并为能源结构调整做出贡献,系统回顾了国际超临界地热资源钻探工程及测试过程,归纳总结了其在钻井、完井技术方面的经验和教训;进而结合国际上超临界地热资源室内实验、场地试验及数值模拟方面的研究成果和最新动态,指出了超临界地热资源开发所面临的挑战、潜在的解决方法、未来的研究方向和技术开发重点。
研究结果表明:①在理论研究方面,需要弄清亚临界—超临界流体的多相流动特征、超临界水的化学特性及水岩作用机理、高温条件下岩体力学的弹塑性及其变化等重要问题;②在工程实践方面,如钻完井和测井技术在极高温和酸性流体条件下的应用、超临界条件下多场耦合模拟的程序开发工作等均面临重大挑战;③需要进行水、盐、酸性气体等多组分的超临界状态方程的理论研究,并开发相应的状态方程模块;④在场地示范工程方面,需要加强地热资源评估与勘探方法、高温钻井与测井技术、储层建造技术、地表系统等研究;⑤需要研发和提升高温超高温钻井、完井技术,研发环保及可降解钻井液等。
结论认为,不久的将来,随着科技的进步,将有可能实现对超临界地热资源的商业化开发。
关键词:超临界地热能;水热流动;化学反应;力学特征;研究进展;前景展望;商业化开发1 超临界地热资源研究概况地热能是蕴藏在地球内部的热能,按照埋藏深度大致可以分为浅层水热型、中深层水热型、干热型及深部超临界型。
据估算,世界范围内5 000 m 以浅深度地热资源量约为15.5×1025 J,相当于4 948×1012 t标准煤[1]。
中国是地热资源大国,资源潜力占比接近全球的8%。
水的临界点为(374 ℃、22.1 MPa),当温度和压力均达到临界点之上时,水以超临界态存在(图1)。
超临界水(流体)具有较低的密度、动力黏度,以及较高的比焓及压缩系数(图2),这些性质决定了超临界地热流体作为载热工质进行地热能开发具有极大的潜力。
摘 要:“十三五”前四年,我国浅层地热供暖制冷面积翻番增长,中深层地热供暖面积增长近两倍,温泉理疗持续发展,但地热发电进展较慢。
经过四十余年发展,我国地热产业取得了举世瞩目的成绩,但也存在技术能力支撑不足、行业发展无序、支持政策不明确等问题。
发展地热产业不仅可以优化能源结构,还在助力打赢蓝天保卫战和建设绿色生态油田中发挥重要作用。
“十四五”时期是我国地热产业发展的关键时期,地热能将在全国供暖制冷、西南部地区发电、油田能源转型中做出贡献。
我国应加强技术研发、规范行业秩序、加大政策扶持,促进地热产业在新时期有更大发展。
关键词:地热产业 供暖制冷 地热发电 油田能源转型新时代地热产业发展新机遇与方向谷雪曦,梁海军,黄嘉超,王惠民(中国石化新星石油有限责任公司新能源研究院,国家地热能源开发利用研究及应用技术推广中心,北京100083)收稿日期:2020-11-1作者简介:谷雪曦,硕士,工程师。
2014年毕业于中国石油大学(北京)地质工程专业,目前主要从事地热能开发利用战略规划工作。
基金项目:中国工程院重点咨询项目“中国地热产业规划与布局战略研究(二期)”(2019-XZ-35)面对气候变化,能源向绿色低碳转型已成为全球重要的战略选择,各国争先发展清洁低碳、安全高效的绿色能源。
地热是一种绿色的可再生能源,开发地热能可以改善环境,实现节能减排[1],符合我国生态文明建设的要求和方向。
此外,地热能具有本土能源属性,利用地热能可降低能源对外依存度,保障我国能源安全。
1 我国地热产业发展现状至2019年底,我国地热直接利用装机容量达40 610兆瓦,连续多年居世界首位[2-3],其中浅层地热供暖制冷面积为8.41亿平方米,中深层地热供暖面积为2.82亿平方米,分别比2015年底增长115%和176%[1,4]。
“十三五”前四年,我国地热发电装机量新增22兆瓦,比2015年底增长80.6%[1,5]。
1.1 地热能在供暖及温泉理疗方面发展较快我国地热直接利用产业包括浅层地热供暖制冷、中深层地热供暖、温泉理疗等。
地热能开发利用现状与前景分析作者:赵小涛付海英来源:《环境与发展》2019年第05期摘要:本文概述了地热能的概念及其价值,从地热能发电、地热水疗、地热开采技术等五个角度分析了我国地热开发利用的现状,并阐述了地热开发利用中的问题,最后结合经济发展与大气污染问题分析了地热能开发的前景,并給出了一些建议。
旨在为我国地热能开发事业提供一些可参考的意见。
关键词:地热能;开发利用;技术中图分类号:X382 文献标识码:A 文章编号:2095-672X(2019)05-0-01DOI:10.16647/15-1369/X.2019.05.139Abstract:This paper summarizes the concept and value of geothermal energy. From the perspectives of geothermal power generation, geothermal treatment and geothermal mining technology, this paper analyzes the status quo of geothermal development and utilization in China,and expounds the problems in geothermal development and utilization, and finally combines the economy. Development and air pollution issues have analyzed the prospects for geothermal energy development and given some suggestions. It is intended to provide some opinions for the development of geothermal energy in China.Keywords:Geothermal energy;Development;Technology1 地热能概述地热能源自地壳运动、挤压,常以地震、火山喷发的形式为人所熟知。
我国地热资源的分布及其开发利用目前我国的环境问题变得日益严重,人们迫切要求一种环保能源的出现。
这就使得开发利用新的环保型能源――地热能源成为一种趋势。
地热能源的开发和利用符合我国的基本国情。
但是我国的地热产业正处于一个初步发展的阶段,因此在实施开发地热资源的过程中应当对我国地热能源的分布做好全面详细的调查,为今后地热资源的广泛利用打下坚实的基础。
一、我国地热能源的概述地热能源在全球的分布都比较广泛,我国也不例外。
当今全世界都对这一新兴的环保能源投入了极大的研究力度。
地热能源以其环保性能和可再生性占据着不可动摇的地位。
1.1地热资源分布广泛我国属于欧亚板块的一部分,具有不同于其他板块的地理优势。
而一般地热资源主要分布于构造活动带和大型沉积盆地中。
就我国的藏南、川西等地区符合高温地热资源的储存的地理条件。
辽东半岛、胶东半岛及东南沿海地区储存着十分丰富的中低温地热资源。
据统计我国的地热资源的储备量占全世界的7.9%,远远超过了煤炭的储备量。
另一方面地热资源的分布地区与煤炭和石油不同,它遍及全国各地。
即使在中心城市如北京、上海等地也存在客观的储备量。
如果对这些地区的地热能源进行开采利用一定会带来客观的经济效益和社会效益,同时也不会污染环境。
1.2影响我国地热能源开发利用的制约因素地热能源产业对我国来说是一个新型产业,与此同时我们对地热能源的了解和规划都不成熟。
这就使得我国在开发和利用地热资源的过程中要面临许多的难题。
例如对于地热资源储量丰富的地区可能对地热资源的认识不到位,利用不合理以及管理不到位,造成了该地区地热资源的发展相对落后。
而当地的经济发展不能够和地热的开发利用合理的联系起来,这都会使这种新型环保能源的价值得不到体现。
另外我国对地热能源的开发缺乏相应的行政管理体系,阻碍了能源开发利用的脚步。
在开采地热能源的过程中,相关的政府部门扮演着重要的角色。
例如对开采企业的支持和监督。
二、地热资源的开发利用概况地热资源主要以温度进行分类,大致分为了高温区和中低温区两大部分。
我国地热资源开发利用状况、发展趋势、问题与建议 作者:宾德智 2010年05月28日 我国地热资源开发利用正处于快速发展的时期,地热资源作为绿色的清洁能源和可再生能源已普遍受到关注。为促进我国全面而科学合理的开发利用地热资源,笔者借此短文,就我国地热资源的开发利用状况、发展趋势及有关问题谈点个人的看法和建议,供讨论。
一、地热和地热资源的概念 地热是指地球内部所储存、产生的热量。能够经济的为人类所利用的地球内部热量,称地热资源,人们习惯简称为“地热”。地热资源的现代涵义包括:地热过程的全部产物,指天然蒸汽、热水和热卤水等;由人工引入(回灌)热储的水、气或其他流体所产生的二次蒸汽、热水和热卤水等;由上述产物带出的矿物质副产品。目前,可利用的地热资源有:天然出露的温泉地热资源;通过热泵技术可开采利用的浅层地热资源;通过人工钻井直接开采利用地热水(气)资源和干热岩体中的地热资源。 当前,我们所讨论的地热开发利用问题,实际上还限于天然温泉、通过热泵技术利用的浅层地热和通过人工钻井技术直接开采利用地热水(气)资源,尚未涉及干热岩中的地热资源利用问题。 上述四类可用地热资源,从总量及开采难易程度的角度分析,天然温泉资源量小、地域局限性较大,但开采容易,且无风险,是当前温泉旅游业开发利用的重点资源;浅层地热(指地表恒温带以下一 定深度内地层中储存的热量)资源量丰富、分布普遍,易开采,风险低,主要利用热泵技术进行利用,但开采对环境有一定影响,是当前空调采暖开发利用的热点,发展较快;通过人工钻井直接开采利用的地热水(汽)资源,主要开采3000m深度以上地层热储中储存的地热水(汽)资源,资源量大,但开采的可行性主要取决于热储的分布与渗透条件,有较大风险,当前主要是直接开采热储中的地热水(汽),因地热水的补给有限而限制了其开发利用的规模,今后将逐渐转向仅利用热储中的“热量”的方向转化;干热岩中蕴含的地热资源量最大,主要通过地下换热技术开采,由于受当前开采技术条件的限制,国内尚没有投入实际利用,从发展的观点和未来能源需求考虑,这种地热资源将成为开发利用的重点。
二、我国地热资源勘查开发利用状况
(一)地热资源勘查 我国地热资源勘查活动始于计划经济体制下的50年代中期,当时地热资源的勘查与开发的范围仅限于天然出露的温泉等。在此期间,在全国主要省、自治区、直辖市都开展了地热资源普查。为配合国家医疗卫生保健事业的发展和建立矿泉水疗养院的需要,对一些重要的温泉如北京小汤山温泉等进行了地热资源的勘查评价. 七十年代初期,我国开始了对隐伏地热资源的勘查与开发。以北京、天津地区开展隐伏地热田资源的普查勘探为先导,在李四光部 长的积极创导和推动下, 相继在天津市近郊、北京城东南地区1000m左右深度内打出了温度在40~90℃的地热水,随即在城区开始了地热供暖、医疗洗浴、水产养殖、工业洗涤等方面的应用。在此期间为满足地热发电的需要,相继在河北后郝窑、广东丰顺、湖南灰汤等地热田进行了地热资源勘查评价,建立了一批试验性的地热电站。 进入八十年代,随着中国改革开放政策的深入推进和社会主义市场经济的逐步发展,国际合作与科技交流得到了加强。1988年在西藏羊八井建立了生产性的地热电站;重视与地区经济发展有影响的地热田资源,并对他们进行了勘查与评价;随着勘探技术水平的提高,加大了开发利用地热资源的深度,从而获得了较高温度的地热资源,扩大了地热资源的利用范围;重视利用地热资源发展当地经济,在地热供热、采暖,温室种植、养殖,温泉疗养,温泉旅游等方面有了长足发展,形成了一批地热产业,从而使中国在地热资源的勘查与开发利用方面进入了一个全新的发展阶段。 30多年来,北京地热资源勘查开发的发展历程在全国有一定代表性,快速的发展是在进入90年代以来的市场经济时期(见表1)。 表1 北京70年代以来地热资源勘查钻井发展情况统计
年 钻井数(个) 占总井数(%) 累计进尺(m) 占总量 (%) 平均钻井深
度(m)
1971-1980 49 15.0 46285.7 8.0 944.61 1981-1990 64 19.0 73369.40 13.0 1146.4 1991-2000 97 29.0 182543.79 31.0 1881.89 2001-2004 120 36.0 281919.93 48.0 2349.33 总 计 330 100.0 584118.29 100.00 1770.06
(二)地热资源开发利用情况
我国地热资源开发利用,以中低温地热资源的直接利用为主,主要用于以下各个方面:
1、地热发电 (1)试验性电站:70年代后期,先后在广东丰顺、湖南灰汤、江西宜春、广西象州、山东招远、辽宁熊岳、河北怀来等地建设了试验性电站。这些电站除个别的(广东省丰顺、湖南灰汤)仍在运行外,多数皆因地热温度偏低,发电效果差而停止。 (2)生产性地热电站:有羊八井(25.18MW)、朗久(2MW)、那曲(1MW);羊易(具备30MW装机潜力,待开发)等电站。
2、地热供暖 主要对北京、天津、西安、咸阳、郑州、鞍山、大庆林甸、河北霸州、固安、雄县等城镇地区进行供暖,面积约2000万平米;其中对天津的106家单位供暖,供暖面积940万m2,位全国第一,年节约原煤22.51万吨。 近10年来来,由于热泵技术的应用,浅层地热资源开发有了快速的发展,地源热泵供暖的发展速率已超过常规中低温地热资源利用的发展速度。
3、医疗保健 我国大多数地热温泉均具有医疗价值,不少地热水可作为医疗矿泉水予以开发利用,实际利用工程也较普遍,遍布全国各省区市。 4、温泉洗浴和旅游度假
室内水上娱乐健身场所因有温度调控,活动不受气候变化的影响,近年来受到人们的青睐。地热温泉多分布在自然景区,自身集热能、水、矿于一体,既可为发展室内大型水上娱乐健身场所提供稳定的清洁能源,又可为其提供有一定医疗作用的矿水资源,是开发此类项目的首选或必备条件。一些开发商注意到了这点,从上世纪90年代初,开始利用地热发展室内水上娱乐健身场所,如广东恩平、海南琼海官塘等地,各地相互效仿,近年来发展较快。
5、水产养殖 在北京、于津、福建、广东、昆明、西安等地起步较早,建有养殖场地200多处,鱼池面积200万平米,多用于养殖鳗鱼、罗非鱼、对虾、河蟹、甲鱼等。近年来,隨着温泉旅游业的发展,利用地热进行水产养殖已呈衰减之势。 6、温室种植 开发地热,建立地热温室,是发展特色农业、生态农业、现代化农业的条件之一,农业利用地热的典型代表是北京小汤山地区的现代农业园,利用不同作物对最低温度要求,梯级利用地热种植名贵花卉、特色蔬菜、反季节蔬菜和发展观光农业等,效果非常好。
7、农业灌溉 水质好、40℃以下的地热水或利用后的地热尾水,一般都直接用于农田灌溉。
8、工业利用 主要用于印染、粮食烘干和生产矿泉水等。
三、近年来地热资源开发利用的发展趋势
近10年,我国对地热资源的勘查开发利用进展迅速,是我国历史上最快的时期,勘查、开发利用技术与管理逐步走向成熟,变化呈现以下趋势: 一是注意非地热异常区的地热资源勘查与开发,拓宽了地热资源开发利用的范围。地热资源分布广,在深部有强渗透储层分布的条件下,按地热增温率计算,在一定深度内都有可能获得所期望的地热 资源。随着地质勘探技术的进步,目前钻3000~4000m的地热深井已不是难题,这就使得对地热资源的开发有了新的思路,不局限在地热异常区或分布较浅的地区,尤其是在一些大型沉积盆地区和有经济基础的城镇,开始进行隐伏地热资源开发的探索,有的已取得了成功,如沈阳城北开发区、石家庄、鹤壁等地。经济发展快的上海、苏州、扬州、镇江等地也开始了地热资源的勘查工作。 二是油田地区地热资源开发受到了普遍的关注。沉积盆地的油田地区实际上也是地热资源广泛分布的地区,相当一部分有水无油的石油勘探井可以改造为地热开采井。油田开采后期水多油气少,如华北、胜利一些油田含水量已高达95~97%,逐步转为以开采地热资源为主,可在开发地热资源的同时开采剩余的油气资源,对油田地区的经济发展和产业调整十分有益。这点已引起了石油界同行普遍关注,并且已在华北、胜利、大庆等地的油田进行了试点,取得了很好的效果。 三是重视地热资源的综合利用与梯级利用,提高地热资源的利用率和经济社会效益。对地热资源的开发利用已由初期的一次性利用向综合与梯级利用方向转化。地热水往往先用于采暖、供热,再用于环境用水,或依据建筑物对温度的不同要求实行梯级采暖,或将一次采暖后的尾水,利用热泵进一步提取其热能等方式。这些措施提高了地热资源的利用率和技术含量。在农业温室种植方面,也在考虑根据不同作物对温度的不同要求,对地热资源实行按温度的梯级合理利用,如北京小汤山地区的现代农业园、丰台南宫世界地热博览园。 四是重视采灌结合,保证地热资源的可持续利用。在一些早期开发地热的地区,如北京、天津、福州、西安等地,地热水水头已有较明显的下降,在一定程度上影响到资源的开发和持续利用。根据国内外开发地热的经验,回灌已成为维续地热资源可持续利用和提高地热田资源开采率的共识。这些早期开发地热资源的地区,除了开展回灌试验研究外,也将采灌结合列入了对热田进行管理的重要内容。如北京小汤山热田,由2002年前的地热回灌试验逐步转向生产性回灌,在管理上,实施新增地热井必须同时建回灌井的措施,目前年回灌量已达年开采量的30%以上。 五是推进规模化开发,使地热资源的配置趋于合理,提高行业整体经济效益。这一措施是适应地热资源采灌结合的开采方式的需要,其目的是限制只采不灌的小型单位对地热资源的开发,在资源条件好的地区,鼓励有经济条件实行规模化开采、并可实行采灌结合措施的单位开发地热资源。北京近年来对昌平北七家及现代农业园、丰台南宫、北工大等开采地热资源的单位推行了这一模式,并拟对延庆、凤河营地热田的开发推行这一模式。 六是地热开发利用中开始应用自动控制技术,提高管理水平。自动控制包括两方面的内容:一是对地热开采井的产量、水量配置、地热尾水的排放温度按供求的实际需要进行自动控制,达到节约使用的目的;二是对地热水的开采量、井内水位(头)变化、水温等参数实行自动监测及远距离传输,为地热资源统一管理、资源远景评价提供依