尋巖之路
【奮進(jìn)新時(shí)代·展品背后的故事】
光明日?qǐng)?bào)記者 萬(wàn)瑪加 王雯靜
“這是塊什么石頭？能做什么用？”一塊柱狀淺肉紅色的巖石，在“奮進(jìn)新時(shí)代”主題成就展中央綜合展區(qū)生態(tài)文明建設(shè)單元亮相，吸引了不少參觀者。原來(lái)，這是來(lái)自自然資源部中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局青海共和盆地干熱巖勘查試采現(xiàn)場(chǎng)GH-02井的干熱巖巖心。
干熱巖是什么？它是一種埋藏于地球深部、內(nèi)部不存在或僅存在少量水、溫度高于180℃的高溫巖體。據(jù)中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局估算，我國(guó)陸區(qū)3千米至10千米深度干熱巖資源潛力折合856萬(wàn)億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，按2%可采計(jì)算，相當(dāng)于我國(guó)2021年能源消費(fèi)總量的3200倍。
“2013年，中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局在開(kāi)展全國(guó)干熱巖資源調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)，青海共和盆地地表有大量溫泉，溫度最高的超過(guò)了90℃，雞蛋放進(jìn)去幾分鐘就煮熟了。”中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局干熱巖勘查與試采指揮部首席科學(xué)家王貴玲解釋?zhuān)熬拖褡鲶w檢一樣，我們采用多種地球物理技術(shù)給地球‘做CT’，在共和盆地恰卜恰地區(qū)圈定了深埋地下的干熱巖體。”
在此背景下，中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局與原青海省國(guó)土資源廳聯(lián)合在共和盆地開(kāi)展干熱巖勘查評(píng)價(jià)工作。
“尋巖之路”并非一帆風(fēng)順。“隨著鉆探深度不斷加大，溫度越來(lái)越高，地層壓力越來(lái)越大，難題也越來(lái)越多，鉆桿斷了、鉆頭壞了、卡鉆等情況時(shí)有發(fā)生，但又沒(méi)有可借鑒的經(jīng)驗(yàn)，團(tuán)隊(duì)只能在不斷摸索中探尋正確的解決辦法。”青海省地礦局水工環(huán)調(diào)查院正高級(jí)工程師郭守鋆回憶起當(dāng)時(shí)測(cè)溫讀數(shù)的場(chǎng)景，語(yǔ)氣中滿(mǎn)滿(mǎn)的興奮，“經(jīng)過(guò)4年的共同努力，我們終于在共和盆地恰卜恰地區(qū)3705米深處，鉆獲溫度超過(guò)200℃的高溫干熱巖體，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)干熱巖勘查重大突破。”
這只是“尋巖之路”的第一步。2018年，中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局聯(lián)合青海省人民政府在共和盆地，展開(kāi)了一場(chǎng)干熱巖勘查與試采的科技攻堅(jiān)戰(zhàn)。“我們?cè)诠埠团璧叵群筱@了5眼干熱巖試驗(yàn)性開(kāi)采井，合計(jì)鉆探進(jìn)尺超過(guò)20千米，獲取了8000多件巖心、巖屑樣品，建成了我國(guó)首個(gè)干熱巖勘查試采試驗(yàn)基地。”王貴玲說(shuō)。
那么，如何將干熱巖的“熱”換出來(lái)以供使用呢？
“目前，主要采用人工壓裂造儲(chǔ)的方法開(kāi)發(fā)干熱巖。”干熱巖勘查與試采指揮部施工總工葉成明介紹，首先通過(guò)深井向地下深處注入大量冷水，使巖體開(kāi)裂形成主裂縫；在此基礎(chǔ)上，用人工干預(yù)的方式在主裂縫周邊預(yù)設(shè)的方向形成相互交錯(cuò)、連通的密集裂縫網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建地下?lián)Q熱空間，以便于水與高溫巖石充分接觸加熱，“就像在地下數(shù)千米深處，做一臺(tái)精密的微創(chuàng)手術(shù)。”
2020年8月，干熱巖勘查與試采指揮部帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)連續(xù)“手術(shù)”12天，在地下3500米到4000米深度，建成我國(guó)首個(gè)體積超過(guò)千萬(wàn)立方米的規(guī)模化人工熱儲(chǔ)。
“換熱空間有了，新的難題又出現(xiàn)了——如何克服地層復(fù)雜條件，讓水順利注入、連續(xù)抽出，進(jìn)行穩(wěn)定的地?zé)崮馨l(fā)電？”葉成明回憶，“我們反復(fù)試驗(yàn)，變換注采方式，摸索最優(yōu)注水流量，經(jīng)過(guò)3個(gè)月上百次的測(cè)試，終于在2021年中秋節(jié)那天，采出高溫?zé)崴苿?dòng)發(fā)電機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)首次干熱巖試驗(yàn)性發(fā)電并網(wǎng)！”
一路上，團(tuán)隊(duì)攻克了高溫鉆進(jìn)、規(guī)模造儲(chǔ)、循環(huán)連通、換熱發(fā)電等關(guān)鍵技術(shù)難題，基本形成了干熱巖勘查試采全流程技術(shù)體系，邁出了干熱巖試采的關(guān)鍵一步。
“目前，我們正在開(kāi)展干熱巖試采發(fā)電增效技術(shù)攻關(guān)和技術(shù)路徑的優(yōu)化。我相信，‘尋巖之路’的前景一定是光明的！”站在高聳的鉆塔和整齊的發(fā)電設(shè)備下，王貴玲細(xì)細(xì)凝望，暢想未來(lái)……
