科技日报记者 王姗姗 吴纯新
近日，华东地区温度最高的水热型地热井——“东高热1”钻成。该井位于山东省东营市黄河三角洲地区，井深4002.17米，井底温度高达162℃，井口出水温度138℃，单井出水量每小时101.3立方米。经初步估算，该井每年可释放热量达67.9万吉焦，相当于约2.7万吨标准煤燃烧产生的热量，可用于直接发电、蒸汽直供及蒸汽前端预热。
什么是地热能？从地下深处“打开水”难在哪？作为“小众”新能源，深部地热能有何独特优势？对我们的生活、生产将带来哪些影响？针对以上问题，科技日报记者采访了相关专家。
地热能不必“看天吃饭”
中国地质大学（武汉）新能源学院教授郭清海告诉记者，根据储存介质不同，地热能可分为岩浆型地热能、干热岩型地热能和水热型地热能，分别指储存于岩浆、岩石和地下水中的热能。一般而言，赋存深度在3000米之下的地热能可视为深部地热能。
“岩浆型地热能利用价值极高，但受限于当前技术瓶颈，尚不可能直接开发；干热岩型地热能的开发利用也处于初级阶段；目前，水热型地热能是全球范围内开发利用的主要对象。”郭清海表示，“东高热1”地热井的钻探成功是我国在水热型地热能勘查和开发利用领域的一项标志性成果，有助于我国在全球能源角力中占据优势地位。
近年来，随着全球能源转型步入关键节点，地热能作为“小众”新能源日益受到重视，这与其稳定、安全、相对清洁、储量大、分布广等突出优势密不可分。
“地热能不像太阳能和风能那样‘看天吃饭’，比核能安全，开发利用过程中的负面环境效应也远低于传统化石能源。”郭清海认为，深部地热能的开发将成为未来全球能源竞争的主战场之一，而摸清地热资源家底、确保地热领域核心技术与装备的自主可控无疑是抢占竞争先机的关键。
从地下深处“打开水”并非易事
随着钻探深度的增加，地质条件更为复杂，钻探技术难度与成本呈指数级上升。
“从精准勘查到高效钻探，再到地热流体安全开采，需要一整套成熟的勘查、开发技术支撑。”郭清海表示，地热资源的前期勘查风险大，犹如在浓雾中寻找隐藏热源，需依赖高精度“地球物理+地球化学”勘查技术，以锁定开发利用靶区；在钻探和开采时，需保证涌水量稳定且小于地热水可开采量，既满足地热生产需求，也避免在地热区内形成地下水降落漏斗、地面塌陷或地面沉降等。
“东高热1”地热井团队研发的高温酸化压裂技术，有效解决了深部高温高压储层连通性差、易堵塞等难题。其通过向深部热储注入特定酸液并施加压力，达到溶解堵塞物、撑开裂隙的效果，最终使地热水汇流至开采井中。配套研发的潜水泵能实现146℃条件下长时间稳定抽水，解决了国产大扬程耐高温抽水设备的“卡脖子”难题。
郭清海表示，以往，地热界普遍认为我国滇—川—藏地热带和台湾地热带的高温地热资源富集，华东地区仅有中、低温地热资源，难以形成高温地热资源。“东高热1”的成功钻探，不仅是技术上的突破，更是对“沉积盆地无高温地热”传统认知的颠覆，为我国相似地质条件地区开发和利用高温地热资源提供借鉴。
归根结底要惠及民生
“地热资源温度和其他关键参数不同，其应用场景也有所区别，主要包括城市清洁供暖、发电、工业生产、设施农业、水产养殖、温泉康养等。”郭清海强调，地热能应用并非“舀一勺汤全部喝掉”的武断处理，而是“温度对口、梯级利用”的智能模式。
他解释道，深部150℃左右或以上的高温地热流体，刚“打”上来时，可在地热井口自动分离出足够的蒸汽，适合于高品位发电。发电后地热尾水温度降至地热区沸点以下，可用于食品加工、纺织、化工等工业领域；或经换热站处理后用于城市供暖，为千家万户带去温暖，这也是我国地热能的主要应用场景。经上述利用后的地热水温进一步降至20℃至30℃，最适宜打造农业温室和“温泉鱼塘”，提升作物和水产品的品质。
“去除对人体和环境有害的组分后，地热水还能用于康养、生态旅游等业态领域。”郭清海认为，深部地热资源的开发利用归根结底是要惠及民生。他相信，未来，地热能将进一步规模化、智能化、低碳化发展，有望部分取代传统化石能源，点亮万家灯火。
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