绿色可持续能源，能改变能源格局的热石，开发多年仍无法商业化？

发布者：韭菜哥哥 2023-7-28 19:59

金属探测人员在进行作业的时候会经常发现，对地下的探测经常会由于某种物质的存在导致信号错误，这种物质就是热石，也就是干热岩。它还是一种非常宝贵的自然资源，也许能够改变世界能源的格局，可是针对该资源的开发已持续了数年，仍然无法商业化。

重要的地热资源

地热能是地质学中的一个很常见的概念，它是地球中产生和储存的热能，一定程度上决定了地球的温度。地球的地热能来自两个部分，一部分大约占五分之一，是在地球形成时就出现了，剩下的部分则是地球原始矿物的放射性衰变。

地热温度很高，但是传到地表温度就会逐渐降低，这也是为什么我们摸地面感受不到热度。这个概念叫地温梯度，也就是地球核心与地表之间的温度差，地热的的热量都储存在地球的深处，接近地心。

干热岩就是那五分之一，是地球形成时就出现的物质，它们位于地球内部几公里深处的干热岩石。这些岩石持续地被其下方的岩浆加热，因此具有较高的温度，但它们的限制是没有将热量传输到地表的方法。

在这种情况下，技术上讲，人类可以将水注入岩石，让它升温，然后产生热水。这种热水就可以作为人类使用的能源了，地面上的发电厂可以使用热水产生的热能来驱动发电机。而且热水还可以循环使用，热量传递给发电厂之后，可以作为凉水再次回到地下。

干热岩的利用方式

人类利用地热资源的历史已经很长了，地热能的利用可分为直接利用和间接利用，直接使用就是直接开发地热泉，用于取暖、沐浴和烹饪。在大多数国家，地热能的主要应用是养鱼、度假村和水疗中心，还可以用于种植蔬菜、水果和花卉的温室，以及家庭、工作场所的区域供暖。

而对干热岩的开发则比较复杂，干热岩开发首先是需要通过使用常规钻孔进入深而热的基底岩区域。一旦确定所选区域不包含断层就可以继续作业，如果中间有断层那么就无法承受压力，需要立刻结束作业。

接着，第一个钻孔将被加压到足够高的水平，以打开岩体，再通过连续泵送水，打开整个岩石储层。这些储层的打开会使地下产生类似地震的地质活动，可以被归结为微地震，对于地震信号的分析可以帮助理解正在开发储层的位置和尺寸。

最后，水在足够高的压力下注入储层，压力一定要大，以保证岩石能够抵抗地球应力，同时又不能过大，过大的话岩石就受不了会崩裂。初始钻孔最终会成为三井加压水循环系统的注入井，这个井就是一个开发干热岩热能的根据地。

干热岩开发为何难以商业化？

首先，从以上几个开发环节就可以看出来，干热岩的开发可以说每个环节都会出现问题，而且一旦出现问题就几乎没有补救的机会。比如在钻井的时候如果发现岩石有断层，那么就需要立刻退出，否则地下的岩石就会坍塌。

最后环节在往储层加水的时候又必须有持续的高压，同时要密切监控，否则要么前功尽弃要么会产生比微地震更严重的后果。其次，在钻探和测试之前，必须充分了解当地的地质系统，这些资源的开发也必须谨慎管理，以确保作业过程中不会出现不可逆的压力下降。

压力下降的后果就是开井地区的地面沉降。地震也是可能的后果之一，最著名的事件发生在2006年瑞士巴塞尔的一个干热岩井上，在工作人员开始注水仅八天后，就发生了里氏3.4级地震，干热岩井、干热岩开发和地震之间有着很强的相关性。

最后，技术成本问题，干热岩开发需要使用多种方法在岩石储层内部创造水的流动路径，世界各地的干热岩项目使用了水力、化学、热力和爆炸等多种方法的组合，以确保热能能够被顺利提取。

它并不是一项成熟的技术，而且需要多种技术的结合，世界各地的干热岩开发项目已经证明，这种绿色的、可持续的自然资源的开采成本、开采难度和开采风险都很高很大，甚至无法被准确地提前预估。

干热岩开发和干热岩发电系统于1970年在美国新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯首次被实验性使用，随后，澳大利亚、法国、德国、日本、中国和英国也进行了类似的实验，不过该技术的商业化由于成本问题一直没有真正实现。