干熱巖熱能開發技術進展與思考

曾義金

(中國石化石油工程技術研究院，北京100101)

干熱巖熱能開發技術進展與思考

曾義金

(中國石化石油工程技術研究院，北京100101)

干熱巖地熱資源是最具應用價值和利用潛力的清潔能源。我國干熱巖資源量巨大，其高效開發對于加快我國能源結構調整、保證能源安全具有重大戰略意義。在介紹干熱巖地熱資源分布、開發利用現狀、工程技術進展的基礎上，指出基礎科學研究、鉆井完井技術、大型壓裂技術、熱能提取技術等是干熱巖地熱高效開發的重點攻關方向。圍繞干熱巖地熱開發利用存在的硬地層破巖、鉆井圍巖穩定、縫網壓裂、熱量交換等技術難題，開展技術攻關，通過示范工程，形成我國干熱巖地熱開發自主化技術體系，從而加快我國干熱巖地熱資源的高效開發利用，實現能源結構優化，防治大氣污染，改善人民生活，促進經濟社會生態環境科學、協調發展。

干熱巖 資源分布 鉆井完井 圍巖穩定 縫網壓裂 有效開發

隨著我國經濟的持續快速增長，對能源的需求量越來越大。煤、石油、天然氣等常規能源都是一次性能源，不但面臨剩余儲量不斷減少、嚴重枯竭的問題，還存在環境污染巨大的問題。因而，大力發展新能源勢在必行，地熱資源成為新能源中的佼佼者，而干熱巖(Hot Dry Rock，簡稱HDR)地熱是其中最具應用價值和利用潛力的清潔能源。中國地質調查局等的研究表明，中國大陸地熱資源量巨大，3～10 km地層深處干熱巖地熱資源總量為2.5×1025J，相當于860×1012t標準煤，若能采出2%，就相當于中國2010年全國一次性能耗總量(32.5×108t標準煤)的5 300倍。這表明，我國干熱巖地熱開發利用具有光明前景，對改善我國能源結構、保證能源安全具有重大戰略意義[1-2]。

1 干熱巖分布概況及開發進展

干熱巖是指埋深2～6 km、溫度150～650 ℃、沒有水或蒸汽的熱巖體，可以人工直接提取出從巖體中流過的水蒸氣而直接用于發電和熱水利用，是可再生的“綠色能源”[3-5]。全球的干熱巖主要分布在美國墨西哥灣、南美太平洋沿岸國家、朝鮮半島、日本北海道，菲律賓、印度、新西蘭、南澳大利亞的部分地區，冰島等歐洲西北部和俄羅斯遠東地區等。全球干熱巖地熱資源量巨大(如美國估算為 1.67×1025J，不包括黃石公園地區)，比蒸汽型、熱水型和地壓型地熱資源量大得多，比煤炭、石油、天然氣的熱能總和還要大[6]。

根據我國區域地質背景，高熱流區均處于板塊構造帶或構造活動帶，我國西南部的地熱活動具有南強北弱、西強東弱的規律，東部區的地熱活動呈東強西弱之勢。在滇藏、東南沿海、京津冀、環渤海等地區分布有較大范圍的火山巖體，說明我國具備干熱巖地熱資源形成的區域構造條件[5，7-8]。我國干熱巖主要分布在3個區域：沉積盆地區(東北、華北和蘇中)、近代火山活動地區(包括吉林長白山、山東蓬萊、海南瓊北、臺灣基隆、黑龍江五大連池、云南騰沖、新疆南部和青藏高原西南部等)和高熱流花崗巖地區(福建、廣東、廣西)。我國干熱巖所儲存的熱能約為已探明地熱資源總量的 30%[9-13]。

早在1970年，美國人莫頓和史密斯就提出利用地下干熱巖發電的設想。1972年，美國在新墨西哥州北部鉆了兩口深約4 000 m的斜井，從一口井中將冷水注入到干熱巖體，從另一口井取出由巖體加熱產生的蒸汽進行發電，功率達2 300 kW，標志著干熱巖地熱的開發利用進入試驗階段。

通過增強型地熱系統(Enhanced Geothermal Systems，簡稱EGS)，利用干熱巖熱能發電，是目前世界上開發利用該資源的主要做法。EGS的原理是在干熱巖中鉆一口直井或定向井(注入井)，然后用清水、鹽水或壓裂液進行大排量壓裂，高溫巖體與冷水接觸后突然冷卻會產生裂隙，在大排量高壓作用下，干熱巖形成大的裂縫并不斷延伸，隨著低溫水的不斷注入，裂縫不斷增加、擴大，并相互連通，最終形成一個人工干熱巖熱儲構造。然后，在距注入井合理的位置處鉆一口或幾口井(生產井)，貫通人工熱儲構造，用來采出高溫水、汽。生產時，注入水沿著裂隙運動并與周邊的巖石發生熱交換，產生溫度高達150～300 ℃的高溫高壓水或水汽混合物，用于地熱發電和綜合利用。利用之后的溫水又通過注入井回灌到干熱巖中，從而達到循環利用的目的(如圖1所示)[6，11-14]。

目前，全世界有120多個國家在開發利用地熱資源，其中比較典型的有美國、日本、澳大利亞等[14]。2001年，美國能源部開始實施“增強地熱系統”干熱巖開發試驗計劃，預期在2030年實現干熱巖地熱發電的商業化運營，到2050年干熱巖地熱發電量計劃超過10×104MW。2003年，澳大利亞在庫珀盆地開展了干熱巖地熱開發利用試驗項目，該盆地的熱能儲量高達500億桶油當量，井深4 500 m處干熱巖溫度高達270 ℃，并進行了水循環與發電試驗。歐洲也在大力開展干熱巖地熱開發技術研究，如德國在法爾肯貝格(Falkenberg)，對巖石的裂隙、壓裂產生裂隙的機制以及水在這些裂隙中的運移機理進行了研究。

我國對地熱的開發利用仍處于初級階段，主要集中在中低溫熱資源的研究和利用方面；對干熱巖地熱資源的開發研究尚處于起步階段，在部分地區進行了干熱巖地熱資源調查，僅少數科研單位(中國科學院、中國地質科學院等)開展了初步理論研究。2012年，我國啟動了“863”計劃項目“干熱巖熱能開發與綜合利用關鍵技術研究”， 2013年，國土資源部在青海共和盆地中北部鉆成了井深 2 230 m、井底溫度達153 ℃ 的干熱巖井，對干熱巖地熱開發進行了探索試驗[15-16]。

2013年，我國制定了《全國干熱巖勘查與開發示范實施方案》，將評價全國干熱巖地熱資源與潛力，找出優先開發靶區，建立干熱巖地熱勘查示范基地，形成我國干熱巖地熱勘查開發的關鍵技術體系，2030年前后，實現干熱巖地熱發電的商業性運營，建立起一套干熱巖地熱開發方法體系。

2 干熱巖地熱開發工程技術進展

干熱巖地熱開發工程技術以油氣鉆完井技術為基礎，但針對干熱巖地熱開發中的一些特殊問題需要采取一些特殊措施，例如：井下儀器、工具和材料等要具有較高的抗溫能力，套管要具有高溫穩定性，需要研究特殊的井眼穩定技術和井口鉆井液冷卻設備等。

2.1 鉆井工藝技術

2.1.1 井身結構設計

由于干熱巖地層為花崗巖或變質巖，地層堅硬，一般采用直井，井身結構一般為“導管—表層套管—技術套管—篩管”。干熱巖地熱也可以采取定向井和水平開采，特別是開發井，如冰島雷克雅未克能源投資公司地熱發電項目就采用了定向井開采(見圖2)。干熱巖井多采用裸眼完井或套管完井，如果注入井為定向井或水平井，隨著分段壓裂技術的應用，可以采用套管固井，然后采用固井滑套或射孔分層壓裂方式進行壓裂，增加流體通道。

2.1.2 鉆井技術

EGS發電項目需要有多口生產井，注入井為直井，有時開發井為定向井。受壓裂能力的限制，注入井與開發井的井底距離一般不超過900 m。由于地層溫度高，特別是使用空氣鉆井或泡沫鉆井時，導向工具、動力鉆具、隨鉆井眼軌跡測量儀器和測井設備的抗高溫性能要好。到目前為止，國際上電子儀器的最高抗溫能力達到205 ℃，國內為150 ℃。

干熱巖井通常在結晶巖花崗巖、火成巖或變質巖中鉆進，地層相對較硬，裂縫發育，研磨性強，因此鉆頭優選是關鍵。與油氣鉆井相比，干熱巖鉆井需選用適用于更高地層硬度的鉆頭，如鋼齒牙輪鉆頭，有時( 特別是空氣鉆井時) 也可選用鑲齒牙輪鉆頭。在鉆進結晶巖(如花崗巖)時，可以使用孕鑲金剛石鉆頭。中國石化研制了刀翼式孕鑲鉆頭，可用于花崗巖、玄武巖鉆進，并研制了特種孕鑲塊加強型PDC鉆頭及 YSC-178 型射流沖擊器。

干熱巖井固井時，因地層溫度很高，熱膨脹會造成套管彎曲和套管擠壞，回灌井冷卻也會使套管收縮使套管發生張力破裂而損害。干熱巖井固井時水泥漿通常從套管鞋返到地面，以提供支持、穩定和防腐，也能在一定程度上解決套管的膨脹變形問題。

2.1.3 鉆井液技術

對于干熱巖井，國內外普遍采用耐高溫鉆井液鉆進，在現有抗溫能力較強的鉆井液有機處理劑中，部分處理劑抗溫220～230 ℃，極少數處理劑抗溫達250～280 ℃。由于干熱巖大都為變質巖或結晶巖類巖體， 基本不涉及水敏性地層，因此，干熱巖井鉆井液重點考慮其抗溫性能。除水基鉆井液外，還可采用由抗溫230 ℃以上的處理劑、發泡劑、穩泡劑配制而成的泡沫鉆井液。

中國石化優選了抗高溫造漿材料和關鍵處理劑，研制了地熱井水基鉆井液體系，抗溫達到230 ℃，高溫高壓濾失量小于10 mL。同時，優選了高溫泡沫鉆井液關鍵處理劑，初步形成了地熱井泡沫鉆井液體系，密度0.4～0.6 kg/L，其性能基本滿足了干熱巖鉆井的要求。

2.2 干熱巖井眼穩定技術

在鉆井過程中，干熱巖遇到溫度較低的鉆井液或其他流體后，會發生物理化學變化，井壁周圍溫度迅速降低，導致地層彈性模量、抗壓及抗拉強度隨溫度升高而降低，井眼圍巖承載能力下降，極易出現熱破裂，產生井壁坍塌、卡鉆等井下復雜情況。因而，干熱巖井的井眼穩定性受到溫度場、滲流場及應力場的耦合影響，需要考慮鉆井圍巖系統的溫度場、滲流場、應力位移場的變化規律。通?？梢酝ㄟ^數值模擬對鉆進過程中高溫狀態井眼遇低溫工作液產生熱破裂的穩定性問題進行分析預測。郤保平等人[17]給出了干熱巖井眼穩定性的熱-流-固耦合數學模型，輔以初始條件和邊界條件，選擇合理的巖石破壞準則，基于數值算法就可以對模型進行求解，預測不同時刻下干熱巖的井眼穩定性。

中國石化以傳熱學理論和能量守恒理論為基礎，結合高溫地熱井地溫梯度特點、綜合考慮鉆井液流變性、井身結構及鉆具組合等影響因素，建立了井筒溫度分布模型，并在分析邊界條件約束、徑向熱流的影響、鉆井液流變性等方面均有新改進。

2.3 鉆井液冷卻技術

由于干熱巖溫度高，鉆井液返至地面后溫度可能超過100 ℃，除水蒸發嚴重影響鉆井液性能外，對人與設備都易造成極大傷害，因此，干熱巖鉆井必須采用特殊裝置對鉆井液進行冷卻。美國、荷蘭及新加坡等國的一些公司研制的鉆井液冷卻系統在地熱和油氣鉆井中得到了廣泛應用，其中比較典型的有荷蘭Task Environmental Services公司、馬來西亞COE Limited公司及新加坡Lynsk公司的板式換熱器鉆井液冷卻系統，美國Drillcool Inc公司的淋噴式換熱器鉆井液冷卻系統。

板式換熱器鉆井液冷卻系統的基本結構如圖3所示。其基本原理為：鉆井液從鉆井液罐中由鉆井泵抽吸進板式換熱器，與冷卻劑進行換熱，冷卻劑為水或海水。荷蘭 Task Environmental Services 公司研發的板式換熱器鉆井液冷卻系統采用了2個板式換熱器，鉆井液在主換熱器中，通過與乙二醇/水溶液換熱冷卻，乙二醇/水溶液吸收鉆井液熱量后返回第二個換熱器中，將熱量傳遞給海水。

淋噴式換熱器鉆井液冷卻系統的基本原理為：鉆井液從鉆井液罐或鉆井液池中泵進淋噴式換熱器，冷水(或海水)直接噴射鉆井液管束，風扇不斷鼓入空氣，氣水混合加強了鉆井液的冷卻效果。

我國干熱巖鉆井液冷卻技術有了一定進展，但冷卻設備還沒有形成系列產品，且鉆井液冷卻器主要應用于天然氣水合物開采，處理溫度較低。

目前，中國石化經過幾年來的研究與實踐，初步形成了特色鉆井液冷卻技術：一是采用加裝旋轉防噴器的方式，給井筒流體一個回壓，可以有效提高井筒內鉆井液的沸點，減少井口高溫蒸汽的產生和彌散，有利于井口施工；二是通過采用自然蒸發冷卻(延長循環路徑)、低溫固體傳導冷卻(加入降溫材料)、鉆井液冷卻裝置強制冷卻等對地面鉆井液進行冷卻，在設備允許的條件下，通過增大排量、提高鉆井液導熱系數、比熱、密度等方式降低入口溫度。

2.4 干熱巖壓裂技術

干熱巖壓裂技術可以實現對干熱巖體的有效改造，為注入低溫流體和吸熱提供順暢的途徑，將極大地提高EGS效率和工業應用的經濟性。

2.4.1 國外主要進展

國外基于干熱巖的力學性質，進行了干熱巖壓裂技術研究，包括干熱巖裂縫擴展的微觀力學、水力壓裂室內物理模擬、熱-力-水耦合的數值模擬和EGS油藏的熱能開采研究以及現場壓裂試驗與裂縫監測[18]。

1) 干熱巖裂縫擴展的微觀力學數值模擬研究。采用微觀力學離散單元法(DEM)研究了EGS壓裂裂縫的起裂和延伸，結果表明：熱感應力對裂縫的起裂和延伸具有很重要的作用，而且也會誘導隨機裂縫出現；出現于流體與巖石接觸時的熱應力會導致額外的變形，這可能會引起微破裂。圖4中裂縫起裂的尖角顯示了從熱巖石到冷流體的熱通量(藍綠色的環表示流體壓力，紅色的環表示流體滲入到巖石的基質)?？梢缘贸鼋Y論：微破裂是由溫度差異引起的，微破裂基本存在于沿著裂縫面的位置，有著向垂直于裂縫面擴展的趨勢。

2) 水力壓裂室內物理模擬研究。2013年，美國科羅拉多礦業大學采用科羅拉多玫瑰紅花崗巖進行了裂縫啟裂的室內物理模擬研究，巖塊尺寸為30 cm×30 cm×30 cm，壓裂液使用了水、鹽水等幾種流體。研究結果表明，巖石壓裂后形成了主裂縫和一些微裂縫，破裂壓力隨時間的變化曲線如圖5所示。從圖5可以看出：巖石破裂需要排量達到一定的數值和較長的壓裂時間，破裂壓力對排量非常敏感；壓裂過程中巖石塑性特征表現明顯；巖石破裂壓力遠遠高于最大水平主應力。

3) 熱-力-水耦合的數值模擬和EGS油藏的熱能開采數值模擬研究。通過模擬地層應力狀況(至少為最大水平主應力的一半)，研究注入液體和采出熱能過程中，裂縫尺寸分布對能量的響應特征。地層通過預置裂縫網絡的巖塊集合來表示，液體只在裂縫中流動，視巖石不滲透且具有彈性。模擬結果為[19]：

a.裂縫尺寸分布的影響。潛在的剪切改造體積隨著大裂縫的增加而減少，這種情況將影響改造體積和熱能的產量。

b.膨脹角的影響。在相同的注入體積下，高膨脹角會導致較小的剪切改造體積，但可獲得更好的連通性和更大的縫隙。

c.注入排量的影響。對于相同的注入體積，更大的注入排量會產生更大的剪切改造體積和更大的縫隙。

d.巖石硬度的影響。在相同注入量條件下，較軟的巖石滲透率上升更快，因此對于較軟的地層，增產措施并沒有什么實際用處。

2.4.2 國內主要進展

在干熱巖壓裂技術方面，國內主要在高溫物理模擬裝置、THCM耦合模擬研究以及高溫壓裂流體等方面進行了研究。

為了模擬高溫及三軸應力下花崗巖的力學特性、熱破裂和滲流規律等，中國礦業大學(北京)建立了耐溫600 ℃的20 MN高溫高壓巖體三軸試驗機[19]，主要開展了固-流-熱三維數值模擬，研究了地熱開發過程中應力、溫度變化以及裂縫寬度的變化規律。破裂試驗結果表明[20]：

1) 花崗巖在常溫至600 ℃區間內，其破裂壓力存在一個清晰的門檻值。巖石破裂壓力達門檻值之后，隨著溫度升高，熱破裂呈間斷性和多期性變化，巖石的滲透率也呈現出同步的變化。

2) 在三向應力條件下，花崗巖在熱破裂升溫過程中，其滲透率隨溫度的升高呈正指數增大。熱破裂初期，花崗巖巖樣滲透率隨溫度的增加而緩慢增加，隨著熱破裂的進行，滲透率隨溫度的升高而急劇升高。

為了分析壓裂過程中地層高溫熱能、流體流動、巖石應力應變與化學多場耦合及其相互作用機制，吉林大學等高等院校用數值模擬方法從不同角度研究了熱-流-固-化多場耦合。此外，2013年吉林大學開發了EGS領域多相多場耦合數值分析軟件，研究了EGS地熱能開發過程中水巖作用對熱儲層特征的影響，結果發現：

1) 注入冷水到花崗巖熱儲層中導致石英礦物沉淀，其相對質量分數增大13%，堿性長石、斜長石、黑云母礦物溶解，儲層孔隙度、滲透率均隨時間逐漸增大。

2) CO2作為載熱流體時，可降低地層水的pH值，導致裂隙通道中方解石發生微溶解，石英發生沉淀。水巖作用對裂隙孔滲影響小，裂隙特征變化也較小。

2.5 干熱巖熱交換技術

水通過井筒注入地下干熱巖體，滲透進入巖層的裂縫并吸收地熱能量，即在干熱巖體內形成熱交換。目前，地下熱交換系統有3種模式。

1) 人工壓裂裂隙模式。該模式最早由美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室提出，即通過人工壓裂注水到井底，干熱巖遇冷水體積收縮而形成很多裂隙，水通過裂隙系統穿過干熱巖，即可完成注水井和出水井所組成的水循環系統熱交換過程。

2) 天然裂隙模式。該模式由英國卡門波礦產學校提出，即充分利用地下已有的裂隙網絡，通過壓裂技術，使原場的裂隙發生擴展，縫寬變大或錯位更大，增強了裂隙間的透水性。在這種模式下，可進行熱交換的水量更大，而且熱量交換得更充分。

3) 天然裂隙-斷層模式。該模式由歐洲Soultz干熱巖工程中的研究人員提出，除了利用地下天然的裂隙，還利用天然的斷層系統，這兩者的疊加使得熱交換系統的滲透性更好。該模式的最大優勢也是最大的挑戰，即不需通過人工壓裂作業連接進水井和出水井，而是通過已經存在的斷層來連接位于注水井和出水井之間的裂隙系統。

3種模式中，研究最多的是人工壓裂裂隙模式。壓裂作業到生產后的熱交換是個復雜而龐大的過程，需要考慮地層和作業流體多場耦合作用及影響規律，而裂隙滲流與熱交換機制、熱交換效率模型是熱交換技術的核心基礎問題。

3 干熱巖地熱開發技術研究方向

3.1 主要技術難點

成井(包括鉆井完井、壓裂與熱交換)是高效開發干熱巖地熱資源的關鍵環節和手段，由于干熱巖具有強度大、溫度高等特性，高效安全成井已成為干熱巖高效開發的技術瓶頸。其主要有三大難題：硬地層破巖與鉆井圍巖穩定問題、縫網壓裂與連通問題、熱量交換與穩定提取問題，具體表現為：

1) 干熱巖力學表征可知性差，巖體非線性變形、破裂與損傷規律復雜；

2) 井下流體、巖石應變、熱力等相互作用機理復雜，多場耦合機理不清楚；

3) 地層異常高溫，巖石堅硬，破巖、鉆完井安全風險和硬地層鉆井軌跡控制困難，材料、工具抗溫要求高；

4) 大尺度、多裂縫、高強度壓裂裂縫形成規律、注入井與開采井連通性評價難度大；

5) 對多滲流與熱交換機制、熱交換效率的變化規律尚未掌握。

3.2 重點攻關方向

目前干熱巖高效成井及開發基礎研究嚴重缺乏，國外也沒有成熟理論可供借鑒，因此，亟需多學科聯合攻關，對干熱巖地熱開發中的關鍵技術與基礎科學問題開展研究，為我國干熱巖地熱高效開發安全快速成井提供理論基礎和科學依據。

1) 基礎科學研究。在 EGS運行過程中，高溫巖體的賦存環境和工程作用組成了一個有機系統，高溫巖體裂隙在多場耦合作用下，滲透率、孔隙度、連通性等隨空間和時間發生動態變化，進而影響到整個EGS設計和運行中的各項關鍵參數。要形成系統的EGS干熱巖開發技術，需要對一些基礎問題和科學問題開展研究，主要有干熱巖多場耦合理論，高溫巖體的破巖機理，熱-流-固多場耦合作用下井眼圍巖系統的穩定性機理，多場耦合下干熱巖的變形、破裂與裂隙延伸機理及熱交換機理與效率模型等。

2) 鉆井完井技術。干熱巖主要是花崗巖、變質巖等，巖石抗壓強度一般在200 MPa以上，溫度在150 ℃以上，巖石可鉆性差、研磨性強。同時，井眼圍巖在高溫高壓下產生流動、巖石產生熱破裂，井壁容易坍塌。干熱巖鉆井完井除了需應用目前成熟的石油工程技術及設備、材料外，還需要進行以下攻關：干熱巖熱布井、井身結構，干熱巖破巖技術及井眼軌跡控制技術，高溫巖體鉆井圍巖穩定性控制技術，高溫鉆井液、水泥漿體系及套管熱穩定性技術，高溫測量儀器、地面鉆井液冷卻及防噴裝備等。

3) 大型壓裂技術。人工熱儲的形成和儲層中裂縫的發育連通情況是影響干熱巖熱能提取的關鍵。人工熱儲的建造要滿足下列要求：一是產生大尺度體積壓裂，以保證熱量的提取與熱系統的壽命；二是形成大的裂隙，保證流體的提取溫度和效率；三是復雜縫中較小的流動阻力，可以降低能耗和循環損失。主要研究方向為：裂縫起裂與延伸控制技術，干熱巖生產后期溫度變化特征與縫網變化預測技術，溫度和地應力場變化下垂直裂縫壓裂設計方法，抗高溫壓裂液及裂縫分布監測等。

4) 熱能提取技術。高溫巖體在地熱開采過程中，最大目的是提取最高的能量，獲得最好的熱效率和形成最好的經濟效率。由于EGS的“人造”儲層主要是由被裂隙切割成的大型非滲透基質巖塊和滲透性好的裂隙組成， EGS更注重在溫度場作用下的滲流問題以及流體與巖石之間發生的熱能交換問題。同時，由于不斷提取高溫巖體的熱量，巖石的應力、裂隙會發生動態變化等，導致熱能分布及交換效率也發生了變化。因此，為了保證干熱巖的裂縫長期有效，需開展的研究主要有：干熱巖的裂縫導流能力作用機制及主控因素研究，流體在復雜裂隙中的流動規律研究，熱交換流體選擇及交換效率等研究。

4 結束語

近年來，我國將綠色發展提升到前所未有的高度，地熱資源的開發利用面臨歷史性的發展機遇，發展潛力巨大。干熱巖地熱作為最具應用價值和利用潛力的清潔能源，必將在優化能源結構，防治大氣污染，改善人民生活，促進經濟社會生態環境科學、協調發展等方面發揮更加重要的作用。但目前我國干熱巖地熱的開發處于起步階段，技術基礎和理論尚未突破，面臨的困難很多，需要加大理論研究和技術攻關，通過示范工程，不斷完善，形成我國干熱巖地熱開發自主化技術體系。

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[編輯 陳會年]

Technical Progress and Thinking forDevelopment of Hot Dry
Rock (HDR) Geothermal Resources

Zeng Yijin

(SinopecResearchInstituteofPetroleumEngineering，Beijing，100101，China)

Hot dry rock (HDR) is the most valuable geothermal resource with the highest potential for development.HDR resources are very rich in China，and its high-efficient development would be a strategic significance in domestic adjustment of energy structure and energy security.Through the introduction of distribution，current development and utilization as well as progress in engineering technologies for HDR resources，the paper pointed out the key research direction in basic science, drilling and completion techniques, large-scale fracturing techniques，thermal energy extraction etc.for developing HDF resources.In view of the problems that related to penetration of hard formations，stability of surrounding rocks，network fracturing，and heat exchange for HDR development，more researches should be conducted by providing sample projects to form a technical independently system of HDR resource development，so as to speed up the development and utilization of HDR geothermal resources efficiently，optimize energy structure，minimize atmosphere pollution，improve living standards of the people，and keep a scientific and coordinated development in economy，society，and ecology and environment in China.

hot dry rock；resource distribution；drilling and completion；stability of surrounding rocks；network fracturing；efficient development

2014-12-22。

曾義金(1964—)，江西吉水人，1985年畢業于江漢石油學院鉆井專業，2003年獲中國石油大學(北京)油氣井工程專業博士學位，教授級高工，主要從事石油工程技術研究工作。系本刊編委會副主任。

中國石化集團科技攻關項目“地熱井關鍵技術研究”(編號：JP13003)部分研究內容。

?專家視點?

10.11911/syztjs.201502001

P641

A

1001-0890(2015)02-0001-07

聯系方式：(010)84988666，zengyj.sripe@sinopec.com。