[科普中国]-开采干热岩都有哪些难点？-

近来，我国科学家在青海3705米深处钻获236℃高温干热岩。研究者们认为，中国陆域干热岩资源量为856万亿吨标准煤，根据国际标准，以2%作为可采资源，则全国干热岩可采资源量达17万亿吨标准煤。

面对这个大新闻，网友们最大的问题是：

这干热岩是怎么来的？

页岩气闻名遐迩，大家都了解，但干热岩，绝大多数人还是第一次听说。不过，其成因却不难理解。

地球的各种神奇常常超出我们的想象，只因为它就在我们脚下，导致我们并没有过多意识到。

地球内核温度高达4000℃左右，而一些别的研究显示，内核某些地方高达5400℃，也许您觉得这温度不算什么，不过我们得知道，太阳的表面也才5000多度而已。

并非只有地心拥有很高的温度，其外层温度也不低。

地球内部的温度，从内到外依次降低，而地幔依据深度的不同，温度也约在2700℃到1200℃之间。

毫无疑问，地球内部的热量会向地球表面传递，于是，我们能得出一个百分百正确的结论：挖的洞越深，洞底的温度就越高，这就是地温梯度——每深1千米的温度增加值。而地壳的平均地温梯度为每千米25℃，也就是说，平均起来，钻探的深度每增加1千米就增加25℃。

25℃很小，但它只是平均值，很多地方，温度变化远大于25℃，这就是地温梯度异常。比如说，我国在青海这次打的井，打到3705米时，干热岩温度就上升到236℃了。

干热岩的定义比较宽泛，通常是指埋藏超过2000米，温度超过150℃的高温岩体，其特点是无水或含水量极少。而与之相对的是“湿热岩”，这种高温岩体中存在天然的裂隙和水。

干热岩的能源储量

在《深部地热钻井与成井技术（胡郁乐）》一书中引用了这样一个数据，地壳中的干热岩所蕴含的能量相当于全球所有石油、天然气和煤炭能量的30倍。国内的一些论文，以及来自美国洛斯阿拉莫斯国家实验研究所的一篇论文中，也引用了这样一个数据：美国在能钻探的深度内，干热岩的有用热量可供美国5000多年的能源需求。

涉及到干热岩的数据一般都是天文数字，但其实它并不夸张，因为地球本来就是个大热球，你挖得越深，能接触到的温度当然就越高。而地壳的体积又是那么大，所以总热量必然小不了。

然而我们都知道，这些大数据，我们听听就好了。因为如何开采才是核心所在。

最简单的开采方式

钻个几千米深的“洞”，然后在洞底安放炸药，咚的一声响，相邻的岩石被砸成粉末，并在远处形成无数的细小裂缝，接着，向钻井中注入冷水，冷水在干热岩中被加热，然后抽上来热水。

截图来自《地热学导论（联邦德国Buntebarth，G.著）》

这种方法简单粗暴，技术低下，目前没有哪个国家使用。

最难的开采方式

在干热岩中，先打第一口井，然后注入高压水。

高温的干热岩遇水后，因为热胀冷缩以及高压的作用会产生无数细小的裂隙，高压水进入裂隙并继续前进，之后，在距离这口井几百米的地方再打第二口井，抽出热水。

这种方法的好处显而易见，它大大地增加了干热岩与水的热交换面积，然而这种技术充满挑战。

比如说，你在第一口井中注入高压水后，这些高压水朝正东方向发展，但你不知道，结果你在东北边打第二口井时，没有如期抽上来热水，你在东南边打第三口井，还是没有抽出热水，然后就没有然后了，你破产了。

要想增加抽上热水的概率，最简单的办法是“注水井”距离“抽水井”近一些，打个比方，比如说20米距离，然而，这样的距离形成的热交换面积又太少，这会让干热岩开采变得没有经济价值。

以上困难在早期的干热岩开采试验中比较突出，但随着技术的发展，已经有可行的办法知晓干热岩中裂隙的走向了，比如微震监测和声发射监测等。

另一个困难是，三四千米深的地下，地形复杂，有时会出现漏水的情况，而你甚至不知道它漏哪去了，比如说你高压打下去1万吨冷水，结果只抽上来100吨热水，亏大了。

要想从干热岩中获得足够大、持续时间足够长，比如说20年以上的热能，关键是在数千米深的干热岩中形成一个足够大的换热区，这需要注水井和抽水井相距比较远，比如说1000米。但困难是，你如何使用水力压裂法或是其他什么方法将这1000米厚的岩石连通，而且还得是像毛细血管一样的连通？

其他的困难还有，这里不再举例。

研究干热岩的意义

对于干热岩那些诱人的数据，不少人认为这是专家们在画大饼而已。但实际上，大力研究干热岩的开采技术有着深远的意义。

人类第一次进行干热岩开采试验是在第一次石油危机期间（1973年至1974年），那时，原油价格暴涨引起了发达国家经济衰退，据估计，美国GDP增长下降了4.7%，日本下降了7%。

其实，早在1970年，美国洛斯阿拉莫斯国家实验室就提出了从干热岩取热的想法了，只是那时油价还很低，所以想法也只能是想法而已。直到第一次石油危机的到来。

数据显示，1976年～1978年，美国能源部为进行干热岩的开采研究每年投资500万美元，1979年提高到1200万美元。

美国在新墨西哥州附近进行的干热岩开采试验持续了很多年，1986年5月进行的30天闭合循环试验中，注入了3.7万立方米的水，回收了66%，减压时又回收了20%的水，而从抽水井中抽出的热水温度达到192℃。目前，已经有少数国家建设了试验性质的干热岩发电站。

乐观地看，甭管我们是否利用干热岩，干热岩都老老实实地呆在那里，埋藏深度恒定不变，但人类的技术却是不断提高，当有一天，某些技术突破时，变革就来了。

正如页岩气，曾经它也是那可望不可即的宝贝，然而现在，根据美国能源情报署数据，美国页岩气产量占天然气产量的比例，2007年为8.07%，到2012年时，美国页岩气产量占天然气产量的比例为34.85%。

退一万步，当我们能利用的能源种类越多，就越能对石油价格进行压制。下一次的石油危机不知何时到来，但我们知道的是，石油危机来得越是猛烈，其他种类的能源开采技术所获得的发展就越是迅猛。换句话说，因为页岩气、可燃冰、干热岩能源技术的发展，也许，石油危机迟迟不会到来，或再也不会到来。