隨著“雙碳”戰(zhàn)略的持續(xù)推進(jìn)，我國(guó)地?zé)崮艿拈_發(fā)利用正步入戰(zhàn)略機(jī)遇期，不僅國(guó)家重視，政府和社會(huì)力量的投入也不斷加大。但當(dāng)前我國(guó)的地?zé)崮芘c風(fēng)能、太陽能相比，仍然是小眾能源。開發(fā)利用好地?zé)徇@種在地球內(nèi)部潛力巨大的儲(chǔ)能，是“入地”見長(zhǎng)的石油行業(yè)在開采石油時(shí)“一箭雙雕”的事。油田區(qū)蘊(yùn)藏著大量的地?zé)豳Y源，但開發(fā)利用程度低，因地制宜、科學(xué)合理地加以開發(fā)利用將成為地?zé)崮艽笠?guī)模發(fā)展的必然選擇。
地?zé)崮苁菍?shí)現(xiàn)碳達(dá)峰的重要抓手
地?zé)崮堋凹易妪嫶蟆?，通常是指賦存于地球內(nèi)部的巖土體、流體和巖漿體中且能夠被人類開發(fā)和利用的熱能，包括土壤源、地下水源和地表水源3類淺層地?zé)崮埽约八疅嵝椭猩顚拥責(zé)崮芎透蔁釒r地?zé)豳Y源。人們熟知的溫泉和用于取暖的地源熱泵，都屬于典型的地?zé)崮芾梅绞健?/p>
近日舉行的“2023第十三屆中國(guó)國(guó)際地?zé)岣邔诱搲鄙希袊?guó)科學(xué)院院士汪集暘作了地球儲(chǔ)能專題報(bào)告。汪集暘介紹，地?zé)崮苜Y源量巨大。據(jù)估算，儲(chǔ)存于地球內(nèi)部的熱量約為全球煤炭?jī)?chǔ)量的1.7億倍，其中可利用量相當(dāng)于4948萬億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，按目前世界年消耗190億噸標(biāo)準(zhǔn)煤計(jì)算，能滿足人類數(shù)十萬年的能源需求。
和風(fēng)光資源一樣，地?zé)崮軣o處不在，具有儲(chǔ)量大、利用效率高、運(yùn)行成本低和節(jié)能減排等優(yōu)勢(shì)。我國(guó)地?zé)崮苜Y源豐富，自然資源部中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局調(diào)查評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，336個(gè)地級(jí)以上城市淺層地?zé)崮苣昕砷_采資源量折合7億噸標(biāo)準(zhǔn)煤；全國(guó)水熱型地?zé)豳Y源年可開采資源量折合19億噸標(biāo)準(zhǔn)煤；深埋在3000~10000米的干熱巖資源折合856萬億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。對(duì)比2021年我國(guó)全年52.4億噸標(biāo)準(zhǔn)煤的能源消費(fèi)總量，地?zé)崮芸芍^一座巨大的能源寶庫。
汪集暘介紹，目前，中國(guó)地?zé)崮苤苯永昧渴澜绲谝?。《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》提出，積極推進(jìn)地?zé)崮芤?guī)?；_發(fā)，積極推進(jìn)中深層地?zé)崮芄┡评?，全面推進(jìn)淺層地?zé)崮荛_發(fā)，有序推動(dòng)地?zé)崮馨l(fā)電發(fā)展?！蛾P(guān)于促進(jìn)地?zé)崮荛_發(fā)利用的若干意見》明確，到2025年，地?zé)崮芄┡ㄖ评洌┟娣e比2020年增加50%，全國(guó)地?zé)崮馨l(fā)電裝機(jī)容量比2020年翻一番。
國(guó)家能源局副局長(zhǎng)任京東曾表示：“地?zé)崮苁莾?chǔ)量豐富、分布較廣、穩(wěn)定可靠的新能源，大力推動(dòng)地?zé)崮荛_發(fā)利用，是立足我國(guó)能源資源稟賦，有計(jì)劃分步驟實(shí)施碳達(dá)峰行動(dòng)的重要抓手。”
廢棄油井變廢為寶有潛可挖
中深層（200~3000米）地?zé)豳Y源主要集中在大型沉積盆地區(qū)。汪集暘介紹，中深層水熱型地?zé)豳Y源潛力約為淺層地?zé)崮艿?00倍。油田區(qū)地?zé)豳Y源量也很大。我國(guó)含油氣盆地不僅富含油氣，而且富含水熱型地?zé)豳Y源，尤其我國(guó)東部油田區(qū)與東部地?zé)豳Y源區(qū)大面積重疊。一些油田的井口溫度可達(dá)100℃以上，且水量豐沛。像這樣的油田，比起增產(chǎn)改造，完全可以逐步轉(zhuǎn)變?yōu)椤暗責(zé)崽铩?，效益更可觀。同時(shí)，油田區(qū)有綠色用能的需求。油氣開發(fā)利用過程中，油管加熱、油管清洗、油水分離、辦公生活區(qū)取暖，不論是燒煤還是燒油，都會(huì)產(chǎn)生碳排放。為貫徹落實(shí)國(guó)家“雙碳”戰(zhàn)略，油氣田企業(yè)必須把節(jié)能減排和綠色低碳作為未來發(fā)展的關(guān)鍵要素考慮。而且在目前的高油價(jià)下，油氣被直接燃燒取熱顯然也不劃算。而包括大慶油田在內(nèi)的我國(guó)東部含油氣盆地多已步入“老年期”，油氣開采含水率多在90%以上。只取油而把熱水扔掉，是一種能源的浪費(fèi)。可以把這部分能源利用起來，替代燃煤、燃油，實(shí)現(xiàn)用能、節(jié)能、減排、降碳，以及社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益等方面的多贏。
此外，油田區(qū)有很多可用于開發(fā)地?zé)豳Y源的現(xiàn)成設(shè)施。例如，油田開發(fā)至中后期，因可采油氣資源日益枯竭，會(huì)留存大量的閑置井、長(zhǎng)停井、廢棄井。這些井雖然不具備油氣生產(chǎn)條件，對(duì)油氣開發(fā)來說使用價(jià)值很小或已沒有使用價(jià)值，但可以用來進(jìn)行地?zé)豳Y源開發(fā)利用。大部分長(zhǎng)停井可以直接通過改造用于地?zé)豳Y源開發(fā)，廢棄井中也有部分可以改造為地?zé)峋?。僅需對(duì)這些井投入少量資金，利用有效的技術(shù)方法加以改造，便可變廢為寶，成為地?zé)峋胰崮芰?、使用壽命等與新建地?zé)峋疀]有太大區(qū)別。
根據(jù)東部地區(qū)的地?zé)豳Y源條件，發(fā)展地?zé)岚l(fā)電是不合適的，因?yàn)闇囟炔粔蚋撸l(fā)電效率較低，但在油田區(qū)是例外。油田區(qū)，特別是東部老油田，北起大慶、吉林、遼河、勝利、中原，南達(dá)河南油田，地?zé)豳Y源開發(fā)利用條件好，完全可以將“油氣田”變?yōu)椤暗責(zé)崽铩薄＿@些油田區(qū)有足夠多的可利用長(zhǎng)停井、廢棄井，打井成本大大降低，而且可以形成較大的規(guī)模。據(jù)近幾年的初步研究，我國(guó)中小型油田可供發(fā)電的中低溫地?zé)豳Y源就能夠建成2000兆瓦以上規(guī)模的發(fā)電能力。利用油田伴生中低溫地?zé)豳Y源發(fā)電在經(jīng)濟(jì)上是可行的。例如華北油田第三采油廠留北地?zé)嵴咀鳛槲覈?guó)第一個(gè)利用油田伴生地?zé)豳Y源發(fā)電的電站，裝機(jī)容量達(dá)400千瓦。
干熱巖是地球儲(chǔ)能的鑰匙
干熱巖的潛力在于其廣闊的地理分布。從全球來看，干熱巖資源比熱液資源大得多，分布也廣得多。因此，干熱巖資源可能是地?zé)崮茉吹奈磥怼?/p>
我國(guó)的干熱巖研究及開發(fā)利用雖然起步較國(guó)外晚，但是近年來取得了可喜的進(jìn)展。青海共和盆地以及青藏高原南部，干熱巖存在約占我國(guó)大陸地區(qū)干熱巖總資源量的1/5。2017年，科學(xué)家在青海共和盆地3000多米深處鉆獲236℃的高溫干熱巖體，并認(rèn)為這是可以有效控制溫室效應(yīng)，阻止全球變暖的有效清潔能源?！袄酶蔁釒r發(fā)電的成本僅為風(fēng)力發(fā)電的一半，只有太陽能發(fā)電的1/10。”
地質(zhì)勘測(cè)院院長(zhǎng)嚴(yán)維德曾表示，中國(guó)大陸3000~10000米深處干熱巖資源量約合856萬億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。按照目前的消耗率計(jì)算，可用4千年左右，有望成為戰(zhàn)略性接替能源。
地?zé)崮苜Y源的利用有多種形式，如發(fā)電、供熱、制冷，甚至制取高于自身溫度的低壓蒸汽，尾水可以提取稀有礦物元素，并且可以通過梯級(jí)利用實(shí)現(xiàn)多種功能，大幅提高利用率。同時(shí)，地?zé)崮懿皇芗竟?jié)、氣候、晝夜變化等外界因素干擾，穩(wěn)定性極強(qiáng)，是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)不可或缺的重要力量。
總而言之，地?zé)崮茏鳛槲宕蠓翘蓟茉矗ㄌ柲?、風(fēng)能、水能、核能、地?zé)崮埽┲?，是一種清潔環(huán)保、分布廣泛、安全穩(wěn)定的優(yōu)質(zhì)可再生能源，對(duì)我國(guó)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)發(fā)揮著重要作用。從總體來看，地球內(nèi)部取之不竭的熱能尚未有效開發(fā)。未來一段時(shí)間，我國(guó)將加大勘探投入與規(guī)劃布局，加強(qiáng)科技引領(lǐng)與裝備創(chuàng)新，加強(qiáng)超前布局前瞻性、革命性地?zé)崂碚摵图夹g(shù)研究，持續(xù)推動(dòng)地?zé)岙a(chǎn)業(yè)降本增效。
摘自《中國(guó)化工信息》雜志
作者：王巧然
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