深部超临界地热资源研究进展及开发前景展望

作     者：许天福 汪禹 封官宏 XU Tianfu;WANG Yu;FENG Guanhong

作者机构：吉林大学地下水资源与环境教育部重点实验室 

出 版 物：《天然气工业》 (Natural Gas Industry)

年 卷 期：2021年第41卷第3期

页      面：155-167页

核心收录：

学科分类：070801[理学-固体地球物理学] 080703[工学-动力机械及工程] 07[理学] 08[工学] 0708[理学-地球物理学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

基　　金：国家自然科学基金青年基金项目“超临界地热系统水—热多相流动过程及模型”(编号:41902309)、国家重点研发计划项目“压裂监测与人工储层裂隙网络评价”(编号:2018YFB1501803) 

主　　题：超临界地热能 水热流动 化学反应 力学特征 研究进展 前景展望 商业化开发 

摘      要：较之于传统的地热资源,超临界地热资源具有更大的开发潜力,但目前对于后者的研究尚处于初步探索阶段,在理论研究和技术实践上均面临着诸多挑战。为了实现我国的节能减排目标并为能源结构调整做出贡献,系统回顾了国际超临界地热资源钻探工程及测试过程,归纳总结了其在钻井、完井技术方面的经验和教训;进而结合国际上超临界地热资源室内实验、场地试验及数值模拟方面的研究成果和最新动态,指出了超临界地热资源开发所面临的挑战、潜在的解决方法、未来的研究方向和技术开发重点。研究结果表明:①在理论研究方面,需要弄清亚临界—超临界流体的多相流动特征、超临界水的化学特性及水岩作用机理、高温条件下岩体力学的弹塑性及其变化等重要问题;②在工程实践方面,如钻完井和测井技术在极高温和酸性流体条件下的应用、超临界条件下多场耦合模拟的程序开发工作等均面临重大挑战;③需要进行水、盐、酸性气体等多组分的超临界状态方程的理论研究,并开发相应的状态方程模块;④在场地示范工程方面,需要加强地热资源评估与勘探方法、高温钻井与测井技术、储层建造技术、地表系统等研究;⑤需要研发和提升高温超高温钻井、完井技术,研发环保及可降解钻井液等。结论认为,不久的将来,随着科技的进步,将有可能实现对超临界地热资源的商业化开发。