干热岩
干热岩——未来清洁的新能源
摘要：随着全球化石燃料总量的减少及其开发利用带来的环境恶化程度加剧，可再生且无污染的能源倍受人们关注；但是气候的变化、季节的变换，在一定程度上给人们利用这些新能源带来诸多不便。因此，在有利的地区，开发利用无污染且少受诸如气候等外界条件变化干扰的新能源——干热岩，成了很多发达国家积极开展试验研究的新课题。干热岩开发利用前景十分诱人，科学家预测，2030年左右人类可以利用干热岩大规模发电。本文将主要介绍干热岩的基本特征、开发利用潜在价值、国内外试验研究现状、干热岩发电成本。最后，结合我国的实际情况，提出几点建议。
随着人类对能源需求的不断增长，全世界的人们越来越担心传统矿物能源大量使用带来的资源枯竭问题和对环境的污染问题，并开始关注可再生且无污染的能源，如太阳能、风能、水能等。但是，这些可再生能源的开发利用受诸如气候等外界环境制约，不能稳定生产。尤其是资源丰富的水力发电，不仅受降雨量变化影响，而且还对流域生态环境产生不同程度的破坏。因此，各国科学家们都在不断探索，努力寻找各种不受外界环境影响、又对环境破坏和污染很小的新能源。发达国家试验研究表明，利用资源极为丰富的干热岩发电，几乎不受外界环境影响，几乎不对人类环境产生污染和破坏。而且干热岩这种能源取之不尽、用之不竭，被证明是对人类十分友好的未来洁净新能源。目前，国际上干热岩的开发利用还处于试验阶段；不过，科学家预测，2030年左右人类完全可以掌握必要的技术，利用干热岩大规模发电。
一、干热岩的基本特征
1．干热岩是一种特殊地热资源
干热岩是一种没有水或蒸汽的热岩体，主要是各种变质岩或结晶岩类岩体；干热岩普遍埋藏于距地表2～6公里的深处，其温度范围很广，在150～650℃之间。在学术界，干热岩有时被称为“热干岩”，其英文名称为“Hot Dry Rock”。
干热岩的热能赋存于岩石中，较常见的岩石有黑云母片麻岩、花岗岩、花岗闪长岩以及花岗岩小丘等（Tenzer，2001）。一般干热岩上覆盖有沉积岩或土等隔热层。
干热岩也是一种地热资源。但是，干热岩是属于温度大于150℃的高温地热资源，而且其性质和赋存状态有别于蒸汽型、热水型、地压型和岩浆型的地热资源。
从现阶段来说，干热岩地热资源是专指埋深较浅、温度较高、有开发经济价值的热岩体。
2．干热岩的分布
干热岩的分布几乎遍及全球，用一些科学家的话说，它是无处不在的资源（Duchane，1997）。世界各大陆地下都有干热岩资源。不过，干热岩开发利用潜力最大的地方，还是那些新的火山活动区，或地壳已经变薄的地区，这些地区主要位于全球板块或构造地体的边缘。
判断某个地方是否有干热岩利用潜力，最明显的标志是看地热梯度是否有异常，或地下
一定深处（2000～5000m）温度是否达150℃以上。
二、干热岩的开发利用价值
1．干热岩主要用于发电
目前，人们对干热岩的开发利用，主要是发电。美国、法国、德国、日本、意大利和英国等科技发达国家已经掌握了干热岩发电的基本原理和基本技术。
干热岩发电的基本原理是：通过深井将高压水注入地下2000～6000米的岩层，使其渗透进入岩层的缝隙并吸收地热能量；再通过另一个专用深井（相距约200～600米左右）将岩石裂隙中的高温水、汽提取到地面；取出的水、汽温度可达150～200℃，通过热交换及地面循环装置用于发电；冷却后的水再次通过高压泵注入地下热交换系统循环使用。整个过程都是在一个封闭的系统内进行。
采热的关键技术是在不渗透的干热岩体内形成热交换系统。试验中，常用的地下热交换系统的模式主要有三种。
最早的模式是美国洛斯阿拉莫斯国家实验室提出的“人工高压裂隙模式”，即通过人工高压注水到井底，干热的岩石受水冷缩作用形成很多裂隙，水在这些裂隙间穿过，即可完成进水井和出水井所组成的水循环系统热交换过程。
第二种模式是英国卡门波矿产学校（Camborne School of Mines）提出的“天然裂隙模式”，即较充分的利用地下已有的裂隙网络。已有的裂隙虽然一方面阻止了人工高压注水裂隙的发育，但另一方面当人工注水时，原先的裂隙会变宽或错位更大，增强了裂隙间的透水性。在这种模式下，可进行热交换的水量更大，而且热量交换的更充分。
最新的模式，即第三种模式是在欧洲Soultz干热岩工程中由研究人员提出来的“天然裂隙－断层模式”。这种模式除了利用地下天然的裂隙，而且还利用天然的断层系统，这两者的叠加使得热交换系统的渗透性更好。该模式的最大优势也是最大的挑战，即不需通过人工高压裂隙的方式连接进水井和出水井，而是通过已经存在的断层来连接位于进水井和出水井之间的裂隙系统。
干热岩发电地面系统采用涡轮发电。
目前，已有少数国家建有试验性干热岩发电厂，而且规模较小。建造一个干热岩发电厂一般需要5年时间，其使用寿命一般在15～20年左右。但是，受经济、技术等条件限制，干热岩发电尚未形成商业规模。
2．干热岩是一种洁净的新能源
干热岩的热能是通过人工注水的方式加以利用，而且在利用的整个过程中处于封闭循环系统。因此，干热岩的利用不会出现象热泉等常规地热资源利用的麻烦，即没有硫化物等有毒、有害或阻塞管道的物质出现。
不仅如此，干热岩发电既不像火电那样，向大气排放大量的二氧化碳等温室气体、粉尘等气溶胶颗粒物；而且也不像水电那样，因水坝的修建而破坏局部乃至整个河流的生态系统以及在水电厂周围引起各种程度不一的环境地质灾害。
此外，干热岩发电几乎完全摆脱了外界的干扰。干热岩发电不像水电那样受水坝所在河流流域降水量多寡的影响，而且也不像火电那样易受市场上燃煤或油气价格变化的影响。
3．干热岩热能取之不尽
全球干热岩蕴藏的热能十分丰富，比蒸汽型、热水型和地压型地热资源大得多，比煤炭、石油、天然气的热能总和还要大。在较浅层的干热岩资源中，蕴藏的热能等同于100亿夸特（即quad，1夸特相当于18000万桶石油，而美国2001年能源消耗总量是90夸特）。这些能量是所有热液地热资源评估能量的800倍还多，是包括石油、天然气和煤在内的所有化石燃料能量的300倍还多（Tester，et al. 1989）。
即使是在局部地区，干热岩的热能储量也十分惊人。例如，在美国芬顿山（Fenton Hill）干热岩Ⅱ期工程期间，恒定条件下，4年期间11个月的循环测试所获得的热能就高达1000亿个英国热量单位BTU（Duchane，1997）。
干热岩是一种可再生能源，可以说取之不尽，用之不竭。目前，世界上众多经济较发达的国家对干热岩的发电研究方兴未艾。可以预见不久的将来，随着相关技术的迅速发展，利用干热岩所发的电能将会成为国家电网中不可或缺的重要部分。
三、干热岩发电的试验研究现状
早在1970年，美国人莫顿和史密斯就提出利用地下干热岩发电的设想。1972年，美国在新墨西哥州北部打了两口约4000米的深斜井，从一口井中将冷水注入到干热岩体，从另一口井取出自岩体加热产生的蒸汽，功率达2300千瓦，标志着干热岩的开发利用研究从概念模式转入到实验阶段。此后，这种发电技术引起了世界各国的关注，一些经济发达、能源消耗量大的国家竞相开展干热岩发电技术的研发工作，甚至纳入到国家开发研究计划。通过国际合作和各国不断努力，美国、日本、英国、法国、德国等国家在过去20年相继进行了有关方面的实验，基本掌握了干热岩发电各个环节的技术。随着技术的熟练，试验电厂的发电量也逐渐由3MW增大到11MW，更加接近商业开发的规模。
1．各国试验研究现状
（1）美国
迄今在干热岩发电技术方面迈出最大一步的试验是美国洛斯阿拉莫斯国家实验室和能源部在新墨西哥州芬顿山进行的试验。该试验始于1973年，分两个阶段进行，共有110位科学家和工程师参加。在第二阶段，德国和日本的科学家也参与了进来。到1990年止，共投入3亿德国马克。最深钻孔达4500米，岩体温度为330℃，热交换系统深度为3600米，发电量由最初的3MW到最后的10MW。试验地选在火山地区，干热岩体为花岗闪长岩，每
平方米的地热流值是地球表面平均地热流值的3倍，达250毫瓦。
2001年，美国能源部终止了在芬顿山的干热岩试验项目，开始了名为“高级地热系统”的计划。
最近，美国内务部长会同能源部长责令美国地质调查局建立一个关于干热岩的政府—私人间的部门合作计划。该计划要求美国地质调查局勘探、优选并划分出全美国不同利用潜力的干热岩地区，还要为干热岩的利用做些开发活动并发布相关信息。
（2）英国
英国卡波尔矿业学校（Camborne School of Mines）在Cornwall实施的干热岩研究项目是迄今世界第二大干热岩试验工程。项目始于1977年，先是在300米深度试验，后钻探的最大深度为2000米。试验岩体是花岗岩，地热梯度为35℃/km，每平方米热流值达120毫瓦，是英国最高的热流值。
（3）日本
自从1970以来，日本一直有计划、系统地研发干热岩发电技术，从而大大地推动了国际干热岩发电技术的进程。目前，日本已经有四个大的工程项目，各项野外试验仍在进行之中。
从1980年开始，在日本的山形县，日本的通商产业省（MITI）资助了一项旨在研究干热岩发电技术可行性的项目。打了四个钻孔，深度在2000～2200m之间，岩体温度为250℃。分别在1991年、1995年、1996年进行了多次短期的水压测试。通过这些试验，探讨了通过人工压力在岩体上形成热交换系统的寿命长短。
1988年，日本的教育部和几个私人机构资助了一项研究水－岩体间热交换项目，研究地点在岩手县，钻井深度为1500米，岩体温度达200℃。
1988年，由电力工业出资，电力工业中央研究所（CRIEPI）实施了Ogachi工程。该项工程经过了1990年、1992年和1993年多次测试，1995年还进行了为期一个月的循环测试。
（4）澳大利亚
澳大利亚在2003年开始了一个有关干热岩利用的项目，项目的地点在库珀盆地，勘查结果显示在该盆地的热能储量高达500亿桶油当量（据澳洲Metasource公司网站）。在4500米的深处，干热岩的温度就高达270℃。项目的开发商是成立于2000年的地球动力学有限公司。在2003年9月，该公司花了1160万澳元钻了第一口注水井，而且通过注水成功地在花岗岩上生成了一系列永久的连通空隙，并计划在2004年钻第二口井进行水循环与发电的试验。他们认为，如果这些技术可以发展成商业性的开采，那么就可以把干热岩的热能转换成电能，成为全国电力系统的一部分。
此外，新南威尔士州政府也支持由澳洲国立大学属下公司在Hunter Valley开发的干热
岩试验厂。
（5）德国
1977—1986年，由欧共体出资，德国联邦研究和技术部在巴伐利亚东北部的Falkenberg 开展了一项干热岩研究。即在深度很浅的情况下，研究岩石的自身裂隙、水压产生裂隙的机制以及水在这些裂隙中的运移机理。
自1987年以来，在阿尔萨斯地区地热能开发试验场，德国联合法国等国的力量对干热岩技术进行了深入研究，已打出两口深度分别为3500米和5000米的试验深井。结果证明，在非火山活动地区的一般地质条件下，可以应用该项技术，利用地热能稳定、可靠地提供电力。
在德国南部施瓦本地区的小城乌拉赫，也将开始进行一项由德国联邦研究与技术部资助的干热岩试验项目。德国地热协会估计，德国至少有四分之一的电能需求将可以通过干热岩发电得到满足。
在斯图加特附近的Bad Urach，早在1980年就为干热岩的研究钻了一口深为3500米的井，井底岩石的温度为147℃；该井在1992年钻深至4500米，岩石温度达170℃。目前，由于德国政府加大了在可再生能源方面的投入，因而会有2000万美元的资金用于干热岩电站的建设。2003年末已按计划钻出了第二口井，一个稍具规模的地下热交换系统已经形成，预计在2004年年中可以发电。
（6）法国
在法国阿尔萨斯州北部索尔茨·索斯·弗列的村庄，来自德国、法国、意大利和英国的科研人员实施了干热岩发电试验项目。该试验的资金由欧盟提供。试验地的干热岩体为裂隙发育的花岗岩，两口井深分别为3590m和3876m，井底温度在150～170℃之间。1997年对两口井进行了为期4个月的循环测试。此后，3876m的井钻深至5000m，基底岩石温度高达200℃。如果试验成功，这一欧洲地热开发项目将从2004年开始每年生产20兆瓦的电能，足够为一个人口大约五万的城市提供所需的电力。
另外值得一提的是，法国的环境和能源管理机构在地热能开发计划中明确提到，对于可再生能源，该计划主要关注四个方面，其中首当其冲的是干热岩的开发利用潜力研究。
（7）瑞士
瑞士政府支持商业组织对巴赛尔和日内瓦两地的干热岩潜在区域进行勘察，并最终希望能开发利用5000米深处的干热岩热能。这个深度下岩石的温度接近200 ℃。
（8）瑞典
位于瑞典西海岸的Fjallbacka，在1984年就被设立为野外试验地，用于干热岩地下热交换系统开发研究，解决地质学与水文地质学问题。最初，这里钻了深度分别为200米、500
米和70米的三口井，用于描绘预想中地下热交换系统的特征。
2．国际合作计划
最早的国际合作始于美国在芬顿山的干热岩Ⅱ期工程。在1980—1986年期间，德国和日本技术人员携带部分资金和相关技术参加到美国的干热岩研究之中，开创了干热岩领域多国协作研究的先河。
此后，国际能源署（IEA）牵头实施了一系列有关地热利用的国际合作项目。在众多的地热利用国际合作项目中，与干热岩有关且最为重要的是“地热执行协议”（GIA）中一个时间跨度为4年（1997—2001）的重大计划——“干热岩行动计划”（Hot Dry Rock Task）。参与该计划的国家有澳大利亚、德国、日本、瑞士、英国、美国和欧共体。该计划由日本的新能源和工业技术发展组织（NEDO）担任总执行机构。该计划主要是为了对干热岩地热利用技术进行充分研究和开发，力争使干热岩的利用更为经济。该计划有四个子计划。
子计划A是“干热岩经济模型的建立”，主要是通过对工程参数（如井深，地热流流速等）、资源特性（如地热温度梯度）、交换系统性能（阻抗、热水水位降低速度）、费用和经济参量的综合分析，计算出利用干热岩发电的总费用。
子计划B是“传统地热技术在干热岩开发中的应用”，即回顾与总结最新的和今后可能采用的水平钻探技术、裂隙绘图技术以及在传统地热利用中所运用的高压泵技术，从而把相应的技术应用到对干热岩的利用上。
子计划C是“数据的收集和处理”，主要是为今后建干热岩发电厂提供框架性数据，包括项目的计划、特殊工具和服务的适用性，以及回顾与总结世界上较大的干热岩试验工程中所取得的数据、数据分析结果和经验。
子计划D是“对地下热交换系统进行评估”，该计划的目标是了解并弄清楚开发一个干热岩地下热交换系统，需要多少资金，需要多长时间，以及该系统可以持续利用多长时间。同时，该计划还要介绍一些可以对交换系统进行有效评估的方法、技术和工具等，从而可以找出适合任何一个新地方开发利用干热岩的最佳方案。
四、干热岩开发利用前景
1．干热岩发电成本
干热岩发电厂的总成本取决于总的发电容量。1997年，美国能源部能效和可再生能源局在技术报告《可再生能源利用技术荟萃》对干热岩发电厂的总成本进行了评估。他们认为，对一个井深4000米、发电容量一定的电厂来说，若电厂满足以下条件，那么就可以对不同技术阶段的发电成本有个大致的了解。
（1）采用干冷凝设备；
（2）经过热交换系统的水从地下到地面温度仅降低24℃；
（3）地下热交换系统中裂隙的扩张可以提高出水的速度；
（4）地下热交换系统的进水端压力能保持在3000psi（20684kPa），出水端压力保持在1000psi（6895kPa）；
（5）电厂所有进水井压力泵的工作效率可以达到80%，压力泵马达的工作效率可以达95%。
干热岩发电的成本由三大部分组成。一部分是初期的勘探费用、土地的使用费、注水井和取水井的钻探费用、监测和跟踪岩石裂隙发育状况的费用（即地下热交换系统发育状况的跟踪费用）；第二部分是为获取地下热能往井里所注水的水费和保持热交换系统压力平衡的注水泵费用；第三部分是建设地面二级循环系统——发电设备及电厂的费用。
那么，建一个干热岩发电厂的总成本，在考虑项目费用（指的是电厂的管理费和启动费）每千瓦109美元后，就可以通过上述各项费用算出：
干热岩发电厂的总成本
时间成本（美元/千瓦）变化范围
1997年5519 －6%～+23%
2005年4756 －5%～+29%
2010年4312 －4%～+34%
2020年3276 －3%～+47%
2030年2692 －3%～+51%
目前，我国风电造价8000元人民币/千瓦，相当于不到1000美元/千瓦。与之对比，干热岩发电成本可能高一些。但是，我国物价低，未来我国干热岩发电成本不一定比风电造价高多少。随着技术进步，电价提高，未来20～30年利用干热岩发电应该是经济的。
另外，德国在阿尔萨斯地区的试验结果表明，干热岩发电成本要远远低于太阳能光电池等其他发电成本。德国学者在综合考虑斯图加特附近Bad Urach干热岩试验基地的各种软、硬环境后认为，在当前向第二代技术过渡的阶段，该地电厂的运行成本是每度电8～10美分（据2003年Geodynamics Limited网站）。这个价格要比当前北京居民用电0.44元人民币/度的价格要高一些。但可以肯定的是，随着干热岩发电技术的成熟和大规模开发，干热岩发电的电价必定会与我国的火电、水电的电价不相上下，甚至比它们低。
2．干热岩发电商业运行的可行性
国际上，一些学者曾对干热岩发电何时进入商业运行做过分析。分析认为，若研发基金的投入能保持当前的水平、政府的能源政策允许、商业经验积累充分、能源市场供需良性发展，干热岩的发电技术再经历两个阶段后即可大规模投入商业运行。这两个阶段是：第二代技术研发阶段和技术成熟阶段。当前的技术以20世纪70年代的技术为基础，第二代技术的实现则会在2015年以后，技术成熟期的到来要在2030年以后。
五、建议
我国地热资源丰富，已广泛用于发电、纺织、印染、采暖、种植、养殖和医疗卫生等方
面。然而，我国对地热资源的利用多局限于地热点、地热田的利用,对开发利用潜力巨大的干热岩却没给予足够重视。我国仅少数科研单位参与了部分干热岩国际合作研究。例如，在1993－1995年期间，我国国家地震局地壳应力研究所和日本中央电力研究所开展合作，在北京西南房山区进行了干热岩发电的研究试验工作。
目前，国际上干热岩发电技术正在向第二代过渡。美国、法国、英国和日本等国家都建立了专门研发干热岩发电技术的机构，并投入巨资。我国可以紧紧抓住这次契机，开展干热岩开发利用技术研发工作。针对我国基本情况，我们提出以下几点建议供参考：
1．论证并制定出干热岩开发利用技术研发规划
国家责成有关部门和企业开展干热岩情报研究和干热岩开发利用论证工作，尽快制定出干热岩开发利用技术研发的中长期规划和计划；加大投资力度，多渠道投融资；成立专门研发事业机构、国家实验室，或者研发公司，对干热岩发电关键技术进行研发。
2．支持和鼓励科学家参与国际合作与交流
支持和鼓励我国科学家积极参与国际合作与交流，尽快掌握先进的干热岩发电技术；把石油勘探开发有关技术（如深钻技术、测井技术、注水技术等）、常规地热资源利用技术应用到干热岩发电试验工程中去，尽量利用已有技术和设备，缩短研发时间。
3．国家地质工作要做好干热岩开发利用前期工作
首先，利用有利条件，与有关科研部门和企业合作，在中国大陆科学钻探结束后，在探井附近200～600米范围内再打一口井，利用这两口井进行干热岩发电试验。
其次，对全国地热梯度开展进一步的普查。探明干热岩体的埋藏地和深度，圈定哪些地区或位置存在干热岩开发利用的可能；在此基础上，进而确定哪些地方适合开展干热岩发电试验，并最终选择部分地区作为试点选区提出来。
再次，利用现有地勘力量，与有关科研部门和企业合作，在试点区域率先做好地质条件的详查工作，为干热岩发电试验做好准备。热交换系统的形状、方位和内部结构由当地地质条件决定，在准备造干热岩热交换系统之前，非常有必要弄清楚当地的地质条件。
干热岩在辽沈地区冬季供暖技术分析_赵俭斌
干热岩在辽沈地区冬季供暖技术分析 赵俭斌1，冯晓燕1，晏可奇2，闫燕燕1 （1．沈阳建筑大学土木工程学院，沈阳 110168；2．辽宁地质工程勘察施工集团公司，沈阳 110032） 摘要：辽沈地区供暖是一个永恒的需求，以往的传统供暖方式不利于资源的可持续发展，本文立足于干热岩能 源的优势初步研究设计出开发深层地热有利的采热系统，同时对干热岩利用过程中的关键技术进行分析，高温 高压下岩石的导热性能及岩石和水的热交换能力、井管材料及保温技术是实现干热岩供暖的关键。因此，如果 干热岩供暖关键技术得以解决将对干热岩成功的用于寒区供暖带来技术上的突破。 关键词：岩土工程；干热岩；寒区供暖；关键技术；岩石导热性 The Technical Analysis on the Hot Dry Rock in LiaoShen Area ZHAO Jianbin1,2, FENG Xiaoyan2, YAN Keqi 3, YAN Yanyan2 （1.Shenyang Jianzhu University, Shenyang 110168, China; 2.Geological Prospecting Construction Project Group of Liaoning, Shenyang 110032, China） Abstract: Based on its advantages the paper will design a heated system more effective than the technology of shallow ground source heat pump, meanwhile analysis the key technology during exploiting Hot Dry Rock progress, then the thermal conductivity of rock under high temperature and high pressure and the heat transfer ability between rock and water as well as pipe material and insulation technology, all of which will realize the key technology about Hot Dry Rock heating. In conclusion, if the key technology on heated system would be settled, it will bring breakthrough about using Hot Dry Rock on heated supply in cold areas. Keywords: Hot Dry Rock (HDR), heating in cold area, key technology, high temperature high pressure, rock thermal conductivity 1 引言 目前，我国北方地区冬季采暖主要有三种形式：第一是基于热电联产的热网；第二是独立的小区锅炉房供暖；第三是近年来兴起的地源热泵采暖。而其它一些小的方式如燃油、电取暖等应用的不多。但是，不管哪种方式都以消耗煤、电、油等资源为前提，特别是煤、油资源为化石能源，为不可再生资源，在燃烧这些化石资源的同时，排放的二氧化碳和粉尘将对大气造成污染。这与国家倡导的建设“资源节约型、环境友好型”社会的方针格格不入，而寒区冬季供暖是必不可少的。 基金项目：2010沈阳市重大开发策划项目（SFGW10-5）建设部项目。 作者简介：赵俭斌，男，沈阳建筑大学土木工程学院教授，从事岩土工程研究；E-mail: cejbzhao@https://www.wendangku.net/doc/cf3698008.html,
火山岩的产状及相
火山岩的产状及相 一、火山岩的产状 火山岩以喷出岩常见，喷出岩的产状与喷发类型有关。常见的喷发类型有两种划分方法：一种按火山通道的形状分为：熔透式、裂隙式、中心式；另一种按近代典型的火山名称分为：夏威夷式、斯通博利式、乌尔加诺式、布里尼式、卡特曼式等。 1、熔透式（面式）喷发：是喷自直径很大，形状不太规则的火山通道。喷发的特点是：火山分布范围很大，火山岩与侵入岩过渡相连，喷出通道大而且不规则。 2、裂隙式（线式）喷发：岩浆沿一个方向的大断裂（裂隙）或断裂群上升，喷出地表。有的从窄而长的通道全面上喷；有的火山呈一字形排列分别喷发，但向下则相连成为岩墙。以玄武岩为主，流动方向近于平行，厚度及成分较为稳定，产状平缓，以熔岩被为多，常形成熔岩台地、熔岩高原。因为玄武岩流动性大，熔岩喷出量常较大，很少爆发相，在地形平坦处似洪水滥，到处溢流，分布性大，所以又称泛流玄武岩。 裂隙式喷发不全是玄武岩的熔岩组成，也有酸性的熔结火山碎屑岩组成的火山碎屑高原。它常由浮岩块及火山灰覆盖所形成，高原内部均有破火山口及火山陷落地堑。 熔岩流：是指线形流动、分布的熔岩，其形态决定于地形。 熔渣：是暗色多孔的炉渣状碎块，以玻璃质为主，常为多孔熔岩、熔岩饼、火山弹等爆发炸裂产物。落地时为固态。 3、中心式（点式）喷发：是指岩浆沿颈状管道的一种喷发。喷发通电道在平面上为点状，又称点状喷发。其最大特点是常在地表形成下缓上陡火山堆。 火山锥根据组成物质的不同，可分为三种： 1、碎屑锥：主要以爆破发产物的浮岩块或熔渣组成，火山碎屑物质常大于95%。其火山锥的原始坡度为300左右，火山口呈碗状或漏斗状，其底部亦由火山碎屑组成。火山碎屑物如为多次喷发，则呈层状产出。 2、熔岩锥：主要以溢流产物的熔岩所组成，火山碎屑物常小于10%，尤以玄武岩常见。 3、混合堆：由火山碎屑物与熔岩互层组成的火山堆，为爆发与溢流交替喷出的火山产物，又名复合锥。火山锥成层明显，又称层火山。由于熔岩组成骨架，可形成高的山峰。 二、火山岩的相 目前国内外对火山岩相的划分很不统一，有的以火山岩形成时代新老所产生的岩石特点，分为古相火山和新相火山岩；有的以火山喷出物距火山口的远近，分为远火山口相和近火山口相；有的以火山喷发产物-熔岩的不同部位，分为顶板相、底板相、内部相、前额相等等。 一般认为，比较好的方案，是以火山岩所处的环境，先分为海相与陆相火山岩。它们的区别如下： 1）陆相火山岩与下伏地层常呈喷发不整合接触，风化壳发育；而海相者常与下伏地层整合接触，风化壳不发育。 2）陆相火山岩与陆相动物及淡水植物共生，碎屑岩较多，碎屑分选差、相变大、层理发育；而海相者与海相咸水生物共生，泥质、硅质及碳酸盐岩较多，碎屑分选好，相变小、层理发育。 3）陆相熔岩成分变化大（基-酸性皆有），常见红色氧化顶，柱状节理发育，球粒的直径大；而海相熔岩成分变化小（基性为主），常见枕状构造，球粒的直径小，长形中空骸晶岩育。 4）陆相火山碎屑物在水平方向上粒度变化明显，常见火山弹、火山泥球、熔结凝灰岩、
干热岩勘查手段
关于干热岩 一、什么是干热岩 干热岩（HDR），也称增强型地热系统（EGS），或称工程型地热系统，是一般温度大于200℃，埋深数千米，内部不存在流体或仅有少量地下流体的高温岩体。这种岩体的成分可以变化很大, 绝大部分为中生代以来的中酸性侵入岩, 但也可以是中新生代的变质岩, 甚 至是厚度巨大的块状沉积岩。干热岩主要被用来提取其内部的热量, 因此其主要的工业指标是岩体内部的温度。 二、干热岩资源的成因类型 根据地壳结构和成因机制，中国干热岩资源主要可分为高放射性产热型、近代火山型、沉积盆地型及强烈构造活动带型。 1、高放射性产热型干热岩资源：类似于法国Soultz地区及澳大 利亚Cooper盆地等高放射性花岗岩地区，中国东南沿海地区，地表及地壳浅部发育许多大型的中生代酸性花岗岩类岩体，该类岩体具有较高的放射性产热特征，在壳源产热和幔源产热均理想的情况下大地热流值可超过100 μW/m2。在覆盖层理想的地方，可以获取理想的干热岩资源。高放射性产热干热岩资源主要集中在中国东南沿海，如广东、福建、江西、海南以及广西部分地区，以燕山期大范围形成的酸性岩体为赋存体形成干热岩资源区。 2、沉积盆地型干热岩资源：沉积盆地型干热岩资源具有基岩覆盖层较大、表层地温梯度较大、增温稳定的特点。深部热源向上传导到达覆盖层时，由于沉积覆盖层热导率小的特点，阻止了热量的散失。本类干热岩资源虽然地表热流值并不太高，但由于热量在浅部的聚集，其底部基岩岩体温度可以达到150℃以上。沉积盆地型干热岩资源主 要分布在关中、咸阳、贵德、共和、东北等白垩系形成盆地的下部，
由于沉积覆盖层具有较高的地温梯度，通常与水热型地热田共生。 3 、近代火山型干热岩资源：近代火山型干热岩资源和火山活动密切相关。国际上很多知名的干热岩资源区均属于这种类型。受底部未冷却岩浆的作用，地表具有明显的水热活动现象。通常在较浅的地方就可以获得较高的温度。近代火山型干热岩资源分布在中国腾冲、长白山、五大连池等地区。其热源特征与底部岩浆活动历史和岩浆活动特征密切相关。 4、强烈构造活动带型干热岩资源：强烈构造活动带型干热岩资源分布在青藏高原。受亚欧板块和印度样板块的挤压，新生代以来青藏高原逐渐隆升，局部有岩浆底侵的存在，在这些区域可能形成理想的干热岩资源。受构造活动的影响，自第四纪以来，西藏高原受到南北向强烈挤压，随着地质应力的变化，早期以东西向展布为主的构造格局逐渐遭受破坏，产生了一系列的北西向走滑断裂及近南北向的张性和张扭性的活动构造带。在这些近南北向断裂带内现代地热活动强烈，又以那曲—羊八井—多庆错活动构造带和查去俄—古堆—错那构造带最为显著。查去俄—古堆—错那构造带内由南往北有错那、古堆、日多、沃卡、松多、查去俄等中—高温地热显示区。这些地区可作为强烈构造活动带型干热岩资源的理想前景区。 三、寻找干热岩的勘查工作步骤 首先是收集地、物、化、遥、地热等各种区域性资料；通过对所收集资料进行分析，选择有远景的地区开展地质调查、物化探、深部钻探工作，然后对岩心进行采样、对钻孔进行测温，获取各种有用信息。最后通过实际工作成果，结合收集相关资料对干热岩资源进行评价。 四、干热岩勘查手段与要求
干热岩-新能源的开发
干热岩——新能源的开发 干热岩是一种清洁的可再生的特殊地热资源。现在，一些发达国家已进入到干热岩的实际开发利用阶段，并取得了很好的效果。但是，对这一资源的勘查开发利用，我国尚在起步阶段。 对此，中国地质科学院勘探技术研究所的两位专家建议，在我国进一步优化能源消费结构、坚决降低碳排放战略的实施过程中，应将干热岩的勘查开发利用研究上升到国家层面。 干热岩,储量巨大的新型能源 勘探所科技处长冉恒谦介绍，干热岩是一种没有水或蒸汽的热岩体，主要为变质岩或结晶岩类岩体，普遍埋藏于距地表2～6公里的深处，其温度范围在150～650℃之间。干热岩的热能赋存于岩石中，较常见的岩石有黑云母片麻岩、花岗岩、花岗闪长岩以及花岗岩小丘等。 “干热岩也是一种地热资源。但属于温度大于150℃的高温地热资源，而且其性质和赋存状态有别于蒸汽型、热水型、地压型和岩浆型的地热资源。”冉恒谦说，现阶段来说，干热岩地热资源是专指埋深较浅、温度较高、有开发经济价值的热岩体。 他说，更重要的是，干热岩资源的特性使其拥有了巨大的开发利用潜力，并有可能成为我国关停小火电厂后国家电网能量补充的重要渠道：一是干热岩具有广泛的分布性特点，一些科学家甚至说它是无处不在的资源。有关研究表明，世界各大陆地下都有干热岩资源。 二是干热岩是一种洁净的新能源。冉恒谦说，目前，人们主要利用干热岩来发电，其基本原理是通过深井将高压水注入地下2～6公里的岩层，使其渗透进入岩层的缝隙并吸收地热能量；再通过另一个专用深井将岩石裂隙中的达150～200℃的高温水、汽提取到地面，通过热交换及地面循环装置用于发电；冷却后的水再次通过高压泵注入地下热交换系统循环使用。与火电厂比，在发电的过程中不会向大气排放大量的二氧化碳等温室气体、粉尘等气溶胶颗粒物；与水电比，不会因水坝的修建而破坏局部乃至整个河流的生态系统，以及在水电厂周围引起各种程度不一的环境地质灾害。且在发电的过程中，几乎完全摆脱了外界干扰。 三是干热岩热能取之不尽。有关研究表明，全球干热岩蕴藏的热能十分丰富，比蒸汽型、热水型和地压型地热资源大得多，比煤炭、石油、天然气的热能总和还要大。在较浅层的干热岩资源中，蕴藏的热能等同于100亿夸特，是所有热液地热资源评估能量的800倍还多，是包括石油、天然气和煤在内的所有化石燃料能量的300倍还多。 “具备这些特点和优势，从理论上说，随着相关技术的发展，利用干热岩发电一定可以补齐因小火电关停而形成的电力缺口，干热岩电厂也必将会成为国家电网中不可或缺的重要部分。”冉恒谦充满自信地对记者说。 利用干热岩发电已有成功模式
干热岩成因及勘查
干热岩成因及勘查 胡经国 一、干热岩成因概说 页岩气闻名遐迩，大家都了解。但是对于干热岩，绝大多数人可能还是第一次听说。不过，其成因却不难理解。 地球的各种神奇常常超出我们的想象，只因为它就在我们脚下，导致我们并没有过多地意识到。 地球内核温度高达4000℃左右；而一些别的研究显示，内核某些地方的温度甚至高达5400℃。这也许您觉得这个温度不算什么。不过，人们知道，太阳的表面温度也才5000多摄氏度而已。 并非只有地心拥有很高的温度，其外层温度也不低。 地球内部的温度，从内到外依次降低；而地幔依据深度的不同，其温度也大约在2700～1200℃之间。 地球内部的热量会向地球表面传递。于是，钻的井孔越深，孔底的温度就越高，这就是地温梯度——每深1千米的地球温度（地温）增加值。地壳的平均地温梯度为每千米25℃；也就是说，平均起来，钻探的深度每增加1千米就增加25℃。 25℃看起来很小，但是它只是平均值；很多地方的温度变化远大于25℃，这就是地温梯度异常。比如说，在中国青海共和盆地钻井钻到3705米时，干热岩温度就上升到236℃了。 干热岩主要是由于地球深处的辐射和固化岩浆的作用，而在地壳中形成和蕴藏的一种不存在水或蒸汽的高温岩体。 干热岩的热能赋存于岩石中。其中，比较常见的岩石有黑云母片麻岩、花岗岩、花岗闪长岩以及花岗岩小丘等（Tenzer，2001）。一般干热岩上覆盖有沉积岩或土层等隔热层。 二、干热岩成因类型 根据地壳结构和成因机制，中国干热岩资源主要可分为以下4大成因类型，即：高放射性产热型、近代火山型、沉积盆地型及强烈构造活动带型。干热岩各种成因类型的成因机制不同。 1、高放射性产热型 类似于法国Soultz地区及澳大利亚Cooper盆地等高放射性花岗岩体，以及在中国东南沿海地区地表及地壳浅部发育的许多大型中生代酸性花岗岩类岩体。 该类岩体具有较高的放射性产热特征。在壳源产热和幔源产热均理想的情
滴西地区火山岩岩性_岩相分布特征研究
第12卷第35期2012年12月1671—1815（2012）35-9657-05 科学技术与工程 Science Technology and Engineering Vol.12No.35Dec．2012 2012Sci.Tech.Engrg. 滴西地区火山岩岩性、岩相分布特征研究 赵建芝 柴绪兵* 刘景山 别慧秋 （大庆钻探工程公司地球物理勘探一公司研究院，大庆163000） 摘要滴西地区是准噶尔盆地石炭系火山岩十分发育的地区。多个井区的石炭系气藏已探明。通过区域地质条件的分 析，基于地震资料、钻井、测井资料，在单井、联井相分析的基础上，应用波形聚类、分频属性、相位属性分析等手段，对火山岩岩性、岩相分析研究。预测有利火山岩储层发育区，指导下步勘探部署方向。关键词 火山岩岩性 岩相 单井相 地震相 地震属性 波形聚类 有利火山岩储层 中图法分类号 TE122.22； 文献标志码 B 2012年8月15日收到 * 通信作者简介：柴绪兵。E-mail ：chaixubing19861216@https://www.wendangku.net/doc/cf3698008.html, 。 滴西地区位于陆梁隆起区东部的滴南凸起之上，受滴水泉南北断裂夹持的向西倾没的大型复式鼻状构造。目前研究区已发现千亿立方米储量规模的克拉美丽气田。随着对火山岩的勘探开发不断深入，进一步证明石炭系火山岩是滴西地区油气储集的有利层系。但火山岩储层是一种复杂而特殊的储集层，识别火山岩储层，首先要了解储层各方面的特征如岩性、岩相等［1］。因此，火山岩岩性、岩相的研究是火山岩有利储层预测的重中之重。本文旨在以滴西地区火山岩岩性、岩相研究为例，在井震结合的基础上，探讨利用波形聚类、分频属性、 相位属性、地震属性分析等手段，对火山岩岩性、岩相进行刻画分析，进一步预测有利火山岩储层有利区，指导井位部署。 1石炭系区域地质特征 研究区石炭系主要为海西中期沉积的一套浅 变质火山碎屑岩建造和局部岩浆侵入岩建造以及海陆过渡相、陆相沉积的碎屑岩建造，区域上，石炭系发育有上、下两个统3个组。自下而上为下统塔木岗组（C 1t ）、滴水泉组（C 1d ）、（C 2b ）。下石炭统火山活动较弱，上统巴塔玛依内山组为火山岩夹沉 积岩，火山活动强烈。赖世新等（2009）对三南一滴水泉地区巴塔玛依内山组的划分成三段，分别为上序列火山岩组合、沉积岩层和下序列火山岩组合［2］。 从各井钻揭情况上看，DX1001、滴西10、滴西21等井为流纹质、火山角砾质、凝灰质的酸性岩，而滴西17井以沉积岩夹层为界将火山岩分为上下两个岩性段。从沉积学角度分析，该套沉积岩夹层是火山活动间歇期的沉积产物，因此该套沉积岩夹层在泥岩、砂岩、砾岩和煤线组合中含有大量的火山碎屑。而沉积岩夹层之上的火山岩段，其岩性在纵向上表现为底部发育玄武岩基性段。向上为安山岩中性段，区域上在安山岩中性段之上还发育一套流纹岩-凝灰岩酸性岩段。但后期的地壳抬升剥蚀作用使得滴西17井酸性岩段剥蚀殆尽，因此沉积岩夹层之上的火山岩在纵向上具备从基性-中型-酸性的正序列韵律性岩性变化特点。结合岩浆演化规律，将沉积岩夹层之上的火山岩总体划归同一个火山序列，命名为火山序列Ⅱ（或上序列）。滴西17井只钻遇了沉积岩夹层下伏火山岩段的顶部，其岩性以流纹质酸性岩为主。结合区域认识和岩浆演化规律分析，可将沉积岩夹层下伏的巴塔玛依内山组火山岩段划归为同一火山序列，命名为火山序列Ⅰ（或下序列）， 滴西17井钻遇的流纹质酸性岩是火山序列Ⅰ顶部的酸性岩段（图1）。
关于干热岩
关于干热岩 一、什么就是干热岩 干热岩（HDR），也称增强型地热系统（EGS），或称工程型地热系统，就是一般温度大于200℃，埋深数千米，内部不存在流体或仅有少量地下流体得高温岩体。这种岩体得成分可以变化很大,绝大部分为中生代以来得中酸性侵入岩,但也可以就是中新生代得变质岩, 甚至就是厚度巨大得块状沉积岩。干热岩主要被用来提取其内部得热量,因此其主要得工业指标就是岩体内部得温度。輻鍬试舆蘺睜爱。 二、干热岩资源得成因类型 根据地壳结构与成因机制，中国干热岩资源主要可分为高放射性产热型、近代火山型、沉积盆地型及强烈构造活动带型。 1、高放射性产热型干热岩资源：类似于法国Soultz地区及澳大利亚Cooper盆地等高放射性花岗岩地区，中国东南沿海地区，地表及地壳浅部发育许多大型得中生代酸性花岗岩类岩体，该类岩体具有较高得放射性产热特征，在壳源产热与幔源产热均理想得情况下大地热流值可超过100μW/m2。在覆盖层理想得地方，可以获取理想得干热岩资源。高放射性产热干热岩资源主要集中在中国东南沿海，如广东、福建、江西、海南以及广西部分地区，以燕山期大范围形成得酸性岩体为赋存体形成干热岩资源区。 2、沉积盆地型干热岩资源：沉积盆地型干热岩资源具有基岩覆盖层较大、表层地温梯度较大、增温稳定得特点。深部热源向上传导到达覆盖层时，由于沉积覆盖层热导率小得特点，阻止了热量得散失。
本类干热岩资源虽然地表热流值并不太高，但由于热量在浅部得聚集，其底部基岩岩体温度可以达到150℃以上。沉积盆地型干热岩资源主要分布在关中、咸阳、贵德、共与、东北等白垩系形成盆地得下部，由于沉积覆盖层具有较高得地温梯度，通常与水热型地热田共生。 3、近代火山型干热岩资源：近代火山型干热岩资源与火山活动密切相关。国际上很多知名得干热岩资源区均属于这种类型。受底部未冷却岩浆得作用，地表具有明显得水热活动现象。通常在较浅得地方就可以获得较高得温度。近代火山型干热岩资源分布在中国腾冲、长白山、五大连池等地区。其热源特征与底部岩浆活动历史与岩浆活动特征密切相关。 4、强烈构造活动带型干热岩资源：强烈构造活动带型干热岩资源分布在青藏高原。受亚欧板块与印度样板块得挤压，新生代以来青藏高原逐渐隆升，局部有岩浆底侵得存在，在这些区域可能形成理想得干热岩资源。受构造活动得影响，自第四纪以来，西藏高原受到南北向强烈挤压，随着地质应力得变化，早期以东西向展布为主得构造格局逐渐遭受破坏，产生了一系列得北西向走滑断裂及近南北向得张性与张扭性得活动构造带。在这些近南北向断裂带内现代地热活动强烈，又以那曲—羊八井—多庆错活动构造带与查去俄—古堆—错那构造带最为显著。查去俄—古堆—错那构造带内由南往北有错那、古堆、日多、沃卡、松多、查去俄等中—高温地热显示区。这些地区可作为强烈构造活动带型干热岩资源得理想前景区。 三、寻找干热岩得勘查工作步骤 首先就是收集地、物、化、遥、地热等各种区域性资料；通过对所收集资料进行分析，选择有远景得地区开展地质调查、物化探、深
干热岩若干基础知识
干热岩若干基础知识 胡经国 1、地热 地热是来自地球内部核裂变产生的一种能量资源。地球上火山喷发出的熔岩温度高达1200～1300℃。天然温泉的温度大多在60℃以上，有的甚至高达100 ～140℃。这说明，地球是一个庞大的热库，蕴藏着巨大的热能。这种热量渗出地表，于是就形成了地热。地热能是一种清洁、可再生能源，其开发前景十分广阔。 2、地热能 地热能（Geothermal Energy）是从地球内部抽取的天然热能，这种能量来自地球内部的熔岩，并以热力形式存在，是导致火山爆发和地震的能量。 地球内部的温度高达7000℃，而在80～100公英里的深度处，温度会降至650～1200℃。透过地下水的流动和熔岩涌至离地面1～5公里的地壳，热力得以被转送至较接近地面的地方。高温的熔岩将附近的地下水加热，这些加热了的水最终会渗出地面。运用地热能最简单和最合乎成本效益的方法，就是直接取用这些热源，并抽取其能量。 3、熔岩 熔岩（Lava）是指已经熔化的岩石。它以高温液体呈现，常见于火山口或地壳裂缝，一般温度为700～1200℃。虽然熔岩的黏度是水的10万倍，但是它还是能流动到数公里以外，冷却成为火山岩。 熔岩是指从地下深处喷出地表的岩浆，也用来表示熔岩冷却后形成的岩石。熔岩在熔融状态下的流动性，随二氧化硅的增加而减弱。基性熔岩粘度小，易于流动；而酸性熔岩则不易流动。由于熔岩化学成分的不同，或火山环境的差异，因而熔岩有多种表现形式。 4、岩浆 岩浆（Magma）是指形成于地壳和上地幔深处、富含挥发成分、主要成分为硅酸盐的高温粘稠熔融物质。 岩浆是地下深处熔融或部分熔融的岩石。喷出地表的岩浆称为熔岩（Lava）。由喷出地表的岩浆冷凝而成的岩石称为喷出岩（Extrusive Rocks）；由侵入地壳中的的岩浆冷凝而成的岩石称为侵入岩（Intrusive Rocks）。 火山喷发时不但有蒸汽、石块、晶屑（矿物结晶碎屑）和熔岩团块从火山口喷出，而且还有炽热粘稠的熔融物质自火山口喷出或溢出。前者称为挥发分（Volatile Component）和火山碎屑物质（V olcanic Lastic Material），后者称为熔岩流（L ava Flow）。 4、地球圈层构造
火山岩区域地质调查
【火山岩区填图方法体系】从火山地质特点出发，采取在纵向上研究火山层状喷发物的层序，横向上研究火山岩岩相的变化与产出特征，通过古火山机体的调查与恢复，深入揭示火山岩地区的地质矿产特征及其发展、演化历史的岩性-岩相双重填图法。 【火山岩系列】几个火山岩建造的组合。范围很广，但具有一定的演化规律，主要表现在化学成分和矿物成分的变化具明显的规律性。火山岩一般分为三个系列：拉斑系列、钙碱性些列及碱性系列（包含碱性系列，但国际上常用过碱性系列而包含碱性系列）。 【双峰式火山岩】由地幔和地壳两种岩浆源区喷发形成的火山岩组合中的两种端员之间，无论是元素地球化学或者是同位素特征均存在极大差别，表明它们的岩石成因和物质来源都是分离的，如新生代裂谷带中局部地段出现的碱性玄武质和流纹质双峰式火山岩组合。另外，双峰式火山岩是以玄武岩质和富硅质岩浆近于同时喷发，且很少有中性岩石为特征。它们可以是拉斑玄武岩-流纹岩组合，也可以是碱性玄武岩-粗面岩组合。双峰式火山岩的两端员体积除个别情况外差别一般不大。但也有两端员体积差相当大的双峰式火山岩，如在埃塞俄比亚双峰式火山岩中，富硅质岩石一般要比镁铁质岩少的多。 【细碧岩-石英角斑岩】主要出现在海相或海陆交互相的火山岩系中，由细碧岩、角斑岩和石英角斑岩形成的岩石组合，而且往往同沉积岩相伴生。细碧岩含SiO245%-52%，主要矿物为钠长石或钠更长石和绿泥石等，不含石英或含量很低，贫钙，Na2O数倍于K2O，富钾的变种较少。角斑岩的SiO252%-63%，主要矿物为钠长石或更钠长石，其次为绿泥石、绿帘石、石英、钾长石等矿物，以钾长石为主的变种较少。石英角斑岩的SiO2>63%，主要由石英和钠长石组成，偶含钾长石。如果在上述岩石的钠长石中有拉长石和辉石交代残余，或者铁镁矿物以假象纤闪石为主，则不宜使用细碧岩、角斑岩和石英角斑岩的术语。该岩系在中国分布相当普遍，一般使用此类岩石名称。如果由于成因观点不同而不愿使用以上术语时，可用变玄武岩、变安山岩（或粗面岩）和变流纹岩（或变英安岩）的术语取而代之。 【火山碎屑岩】通过一定方式胶结成岩的火山碎屑集合体。它包括三大类：正常火山碎屑岩（火山碎屑物含量100%-75%）、沉积火山碎屑岩（火山碎屑物含量75%-25%）、火山碎屑沉积岩（火山碎屑物含量小于25%）。此外，按碎屑粒度可粗分为三种粒级：即集块级（集块岩），碎屑粒度大于64毫米；角砾级（火山角砾岩），64-2毫米；凝灰级（凝灰岩），小于2毫米。不同的碎屑岩类前冠以不同的前缀，如角砾岩、火山角砾岩、溶结角砾岩、凝灰质角砾岩和角砾熔岩。集块岩和凝灰岩也可以以此类推。目前对于把碎屑熔岩类归于火山碎屑岩还存在着不同的看法。 【火山韵律】由火山活动本身变化而引起的火山岩重复出现和周期变化现象。它有别于沉积岩层中以物质或补给方式而发生周期性变化的沉积韵律。火山韵律的级别规模相当于沉积地层中的“段”，作为火山岩地区的最小单位。 【火山旋回】在划分火山韵律的基础上，即可进行火山旋回的划分，它大于火山韵律，由数个火山韵律组成，相当于沉积地层中“组”一级的填图单位。 【火山岩相调查】在火山岩分布地区，依据岩石特征正确划分火山岩相的类别，研究各种火山岩相形成的地质环境，恢复古火山机构，提供寻找火山矿产的信息等工作总称。 【火山岩相】火山物质的喷发类型、搬运方式和定位环境与状态，即其形成方式的总和。可分为爆发相、喷溢相、侵出相、喷发-沉积相、火山通道相和潜火山相六个基本类型。 【爆发相】火山爆发时产生的各种火山碎屑物（如火山弹、火山集块、火山砾、火山灰等）或原地堆积，或经大气、重力、气液搬运、分选，并以不同比例混合，形成一系列不同类型的火山碎屑堆积物。这种特点的火山岩相为爆发相。可分为空落堆积、崩落堆积和碎屑流堆积三种。 【喷溢相】熔岩从地下深处经火山通道上升地表，自火山口向外溢流，形成各种类型的熔岩即为喷溢相。基性岩浆由于黏度小，流动速度块，流布面积大，主要形成岩被和岩流。它可
我国干热岩勘查的有关技术问题
收稿日期：２０１０－０９－１０ 作者简介：冉恒谦（１９６３－），男（汉族），重庆人，中国地质科学院勘探技术研究所地调科研处处长、教授级高级工程师，地质工程专业，博士，从事钻探装备研究工作，河北省廊坊市金光道７７号，ｒａｎｈｑ６６６＠ｈｅｉｎｆｏ．ｎｅｔ；冯起赠（１９７１－），男（汉族），吉林人，中国地质科学院勘探技术研究所高级工程师，钻探机械专业，从事全液压车装水井钻机及大直径套管钻机的研发工作，ｆｅｎｇｑｉｚｅｎｇ＠１２６．ｃｏｍ。 我国干热岩勘查的有关技术问题 冉恒谦，冯起赠 （中国地质科学院勘探技术研究所，河北廊坊０６５０００） 摘要：干热岩作为一种可再生的新型能源，具有热能大、分布广、开发利用对环境影响小、不受季节等自然条件的影响等优势。而干热岩的勘查开发利用在我国还基本属于空白，因此对干热岩勘查关键技术开展研究有着非常现实的意义。在简述国内外对干热岩勘查开发利用研究现状的基础上，分析了干热岩开发利用的技术关键，并提出了主要的研究内容和需要做的工作。 关键词：干热岩；勘查；地热能；热交换；热发电；钻井 中图分类号：ＴＤ８７；Ｐ６３４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２－７４２８（２０１０）１０－００１７－０５ＳｏｍｅＴｅｃｈｎｉｃａｌＩｓｓｕｅｓｏｎＨｏｔＤｒｙＲｏｃｋＥｘｐｌｏｒａｔｉｏｎｉｎＣｈｉｎａ／ＲＡＮＨｅｎｇ－ｑｉａｎ，ＦＥＮＧＱｉ－ｚｅｎｇ（ＴｈｅＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｘ－ｐｌｏｒａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，ＣＡＧＳ，ＬａｎｇｆａｎｇＨｅｂｅｉ０６５０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓａｒｅｎｅｗａｂｌｅｅｎｅｒｇｙｒｅｓｏｕｒｃｅ，ｈｏｔｄｒｙｒｏｃｋ（ＨＤＲ）ｈａｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｓｔｒｏｎｇｈｅａｔｅｎｅｒｇｙ，ｗｉｄｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ，ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄｎｏｔｂｅｉｎｇａｆｆｅｃｔｅｄｂｙｎａｔｕｒａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｓｕｃｈａｓｓｅａｓｏｎｓ．Ｈｏｔｄｒｙｒｏｃｋｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎｄｅｖｅｌｏｐ－ｍｅｎｔａｎｄｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｉｓｂａｓｉｃａｌｌｙａｂｌａｎｋｆｉｅｌｄｉｎＣｈｉｎａ，ｔｈｅｓｔｕｄｙｏｎｔｈｉｓｋｅｙｔｅｃｈｎｉｑｕｅｈａｓａｖｅｒｙｒｅａｌｉｓｔｉｃｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ．ＢａｓｅｄｏｎｔｈｅｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｎｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｓｉｔｕａｔｉｏｎｏｆｈｏｔｄｒｙｒｏｃｋｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｂｏｔｈｉｎＣｈｉｎａａｎｄａｂｒｏａｄ，ｔｈｅｐａｐｅｒａｎａｌｙｚｅｄｔｈｅｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｐｕｔｆｏｒｗａｒｄｔｈｅｍａｉｎｓｔｕｄｙｔａｒｇｅｔａｎｄｗｏｒｋｔｏｂｅｒｅｑｕｉｒｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｏｔｄｒｙｒｏｃｋ；ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ；ｇｅｏｔｈｅｒｍａｌｅｎｅｒｇｙ；ｈｅａｔｅｘｃｈａｎｇｅ；ｔｈｅｒｍａｌｐｏｗｅｒ；ｄｒｉｌｌｉｎｇ １ 干热岩的概念 干热岩（ＨＤＲ－ＨｏｔＤｒｙＲｏｃｋ）是指埋深超过２０００ｍ、温度超过１５０℃的地下高温岩体，其特点是岩体中很少有地下流体存在。当然，这是比较宽泛的干热岩概念。干热岩的热能赋存于各种变质岩或结晶岩类岩体中，较常见的干热岩有黑云母片麻岩、花岗岩、花岗闪长岩等。干热岩上一般覆盖有沉积岩或土等隔热层。干热岩主要被用来提取其内部的热量，因此其主要的工业指标是岩体内部的温度。 一个温度超过１５０℃的地下高温岩体的存在，一定会给周围的地温环境带来很大的异常，所以许多研究人员也把地温梯度是否超异常来研究地下是否存在干热岩体。 ２ 干热岩的开发利用价值 目前，人们对干热岩的开发利用，主要是发电。美国、法国、德国、日本、意大利和英国等科技发达国家已经掌握了干热岩发电的基本原理和基本技术。 干热岩发电的基本原理是：通过深井将高压水注入地下２０００～６０００ｍ的岩层，使其渗透进入岩层的缝隙并吸收地热能量；再通过另一个专用深井 （相距约２００～６００ｍ左右）将岩石裂隙中的高温 水、汽提取到地面；取出的水、汽温度可达１５０～２００℃，通过热交换及地面循环装置用于发电；冷却后的水再次通过高压泵注入地下热交换系统循环使用。整个过程都是在一个封闭的系统内进行。见图 １。 图１ 干热岩地热发电系统 干热岩存在于地壳浅层的某些构造区，是一种清洁的新能源。全球干热岩蕴藏的热能十分丰富，比蒸汽型、热水型和地压型地热资源大得多，比煤炭、石油、天然气的热能总和还要大。 干热岩地热资源与核能（裂变和聚变）、太阳能
(完整版)干热岩及其开发利用(1)
干热岩及其开发利用（1） 胡经国 一、寻找新能源——干热岩 1、人类积极寻找新能源 为了解决能源短缺问题世界各国都在积极寻找新能源。人们因地制宜，在地势平坦的地区建设核电站；在沿海城市推进潮汐发电；在偏远山区架设风力发电机；在阳光充足的地方安装一片片太阳能电池板实施光伏发电，等等。这些新型能源大家似乎已经耳熟能详。但是实际上，在地球深处还隐藏着一种巨大的能源。它存在于那些不起眼的岩石之中。这种利用岩石中的热能发电的技术被称为干热岩发电。 中国从1993年起就从能源净出口国变成了净进口国。也就是说，中国国内能源产出已经供不应求，从此走上了从别的国家进口能源的不归路。 2、干热岩发电技术的提出 人类在目睹了火山喷发的巨大能量之后，就一直在寻找开发这种古老而巨大的能量的方法。经过多年的寻寻觅觅，人们终于找到了一种利用干热岩发电的技术。它是在1970年由美国人莫顿和史密斯提出；但是，它的提出并没有引起多少人的注意。甚至到了科学技术迅猛发展的2018年，它的潜在价值也没有被很好地发掘。 3、石化和常规清洁能源的局限性 随着日本地震引发福岛核电站事故，核电发展在全球降温，而采用化石能源也越来越受到碳减排的制约。发展清洁能源成为各国加快发展的关键。在中国，随着国民经济高速发展，目前碳排放量已居世界首位。继续增大碳排放量必然受到西方大国的反制。因此，发展清洁能源是为中国经济高速发展提供能源保障的必由之路。目前，虽然太阳能、风能、水能都是清洁能源，但是水能经过几十年持续开发，继续发展潜力有限；而风能、光能的高成本仍是制约其进一步发展的关键。在这种形势下，开发地热资源成为一种相对经济、可行的途径。在地热能中，干热岩是一种分布最为广泛、热储量最大的一类能源载体。 随着人类对能源需求的不断增长，全世界的人们越来越担心传统矿物能源大量使用带来的资源枯竭问题和对环境的污染问题，并开始关注可再生且无污染的能源，如太阳能、风能、水能等。但是，这些可再生能源的开发利用受诸如气候等外界环境制约，不能稳定生产。尤其是资源丰富的水力发电，不仅受降雨量变化影响，而且还对流域生态环境产生不同程度的破坏。因此，各国科学家都在不断探索，努力寻找各种不受外界环境影响、又对环境破坏和污染很小的新能源。发达国家试验研究表明，利用资源极为丰富的干热岩发电，几乎不受外界环境影响，几乎不对人类环境产生污染和破坏。而且干热岩这种能源取之不尽、用之不竭，被证明是对人类十分友好的未来洁净新能源。目前，国
干热岩整理
关于干热岩（整理)
————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： ?
关于干热岩 一、什么是干热岩 干热岩（HDＲ)，也称增强型地热系统（EGS)，或称工程型地热系统，是一般温度大于2０0℃,埋深数千米，内部不存在流体或仅有少量地下流体的高温岩体。这种岩体的成分可以变化很大,绝大部分为中生代以来的中酸性侵入岩,但也可以是中新生代的变质岩,甚至 是厚度巨大的块状沉积岩。干热岩主要被用来提取其内部的热量，因此其主要的工业指标是岩体内部的温度。 二、干热岩资源的成因类型 根据地壳结构和成因机制,中国干热岩资源主要可分为高放射性产热型、近代火山型、沉积盆地型及强烈构造活动带型。 １、高放射性产热型干热岩资源:类似于法国Soｕltz地区及澳大利亚Cｏｏper盆地等高放射性花岗岩地区，中国东南沿海地区，地表及地壳浅部发育许多大型的中生代酸性花岗岩类岩体，该类岩体具有较高的放射性产热特征,在壳源产热和幔源产热均理想的情况下大地热流值可超过100μＷ/m2。在覆盖层理想的地方，可以获取理想的干热岩资源。高放射性产热干热岩资源主要集中在中国东南沿海,如广东、福建、江西、海南以及广西部分地区，以燕山期大范围形成的酸性岩体为赋存体形成干热岩资源区。 2、沉积盆地型干热岩资源：沉积盆地型干热岩资源具有基岩覆盖层较大、表层地温梯度较大、增温稳定的特点。深部热源向上传导到达覆盖层时,由于沉积覆盖层热导率小的特点，阻止了热量的散失。
本类干热岩资源虽然地表热流值并不太高，但由于热量在浅部的聚集,其底部基岩岩体温度可以达到1５０℃以上。沉积盆地型干热岩资源主要分布在关中、咸阳、贵德、共和、东北等白垩系形成盆地的下部，由于沉积覆盖层具有较高的地温梯度，通常与水热型地热田共生。 3、近代火山型干热岩资源：近代火山型干热岩资源和火山活动密切相关。国际上很多知名的干热岩资源区均属于这种类型。受底部未冷却岩浆的作用,地表具有明显的水热活动现象。通常在较浅的地方就可以获得较高的温度。近代火山型干热岩资源分布在中国腾冲、长白山、五大连池等地区。其热源特征与底部岩浆活动历史和岩浆活动特征密切相关。 4、强烈构造活动带型干热岩资源：强烈构造活动带型干热岩资源分布在青藏高原。受亚欧板块和印度样板块的挤压，新生代以来青藏高原逐渐隆升,局部有岩浆底侵的存在,在这些区域可能形成理想 的干热岩资源。受构造活动的影响，自第四纪以来,西藏高原受到南北向强烈挤压,随着地质应力的变化,早期以东西向展布为主的构造 格局逐渐遭受破坏,产生了一系列的北西向走滑断裂及近南北向的张性和张扭性的活动构造带。在这些近南北向断裂带内现代地热活动强烈,又以那曲—羊八井—多庆错活动构造带和查去俄—古堆—错那构造带最为显著。查去俄—古堆—错那构造带内由南往北有错那、古堆、日多、沃卡、松多、查去俄等中—高温地热显示区。这些地区可作为强烈构造活动带型干热岩资源的理想前景区。 三、寻找干热岩的勘查工作步骤 首先是收集地、物、化、遥、地热等各种区域性资料;通过对所收集资料进行分析，选择有远景的地区开展地质调查、物化探、深部
关于干热岩
关于干热岩一、什么是干热岩 干热岩（HDR），也称增强型地热系统（EGS），或称工程型地热系统，是一般温度大于200℃，埋深数千米，内部不存在流体或仅有少量地下流体的高温岩体。这种岩体的成分可以变化很大,绝大部分为中生代以来的中酸 性侵入岩,但也可以是中新生代的变质岩,甚至是厚度巨大的块状沉积岩。干热岩主要被用来提取其内部的热量,因此其主要的工业指标是岩体内部的温度。 二、干热岩资源的成因类型 根据地壳结构和成因机制，中国干热岩资源主要可分为高放射性产热型、近代火山型、沉积盆地型及强烈构造活动带型。 1、高放射性产热型干热岩资源：类似于法国Soultz地区及澳大利亚Cooper盆地等高放射性花岗岩地区，中国东南沿海地区，地表及地壳浅部发育许多大型的中生代酸性花岗岩类岩体，该类岩体具有较高的放射性产热特征，在壳源产热和幔源产热均理想的情况下大地热流值可超过100μW/m2。在覆盖层理想的地方，可以获取理想的干热岩资源。高放射性产热干热岩资源主要集中在中国东南沿海，如广东、福建、江西、海南以及广西部分地区，以燕山期大范围形成的酸性岩体为赋存体形成干热岩资源区。 2、沉积盆地型干热岩资源：沉积盆地型干热岩资源具有基岩覆盖层较大、表层地温梯度较大、增温稳定的特点。深部热源向上传导到达覆盖层时，由于沉积覆盖层热导率小的特点，阻止了热量的散失。本类干热岩资源虽然地表热流值并不太高，但由于热量在浅部的聚集，其底部基岩岩体温度可以达到150℃以上。沉积盆地型干热岩资源主要分布在关中、咸阳、贵德、共
和、东北等白垩系形成盆地的下部，由于沉积覆盖层具有较高的地温梯度，通常与水热型地热田共生。 3、近代火山型干热岩资源：近代火山型干热岩资源和火山活动密切相关。国际上很多知名的干热岩资源区均属于这种类型。受底部未冷却岩浆的作用，地表具有明显的水热活动现象。通常在较浅的地方就可以获得较高的温度。近代火山型干热岩资源分布在中国腾冲、长白山、五大连池等地区。其热源特征与底部岩浆活动历史和岩浆活动特征密切相关。 4、强烈构造活动带型干热岩资源：强烈构造活动带型干热岩资源分布在青藏高原。受亚欧板块和印度样板块的挤压，新生代以来青藏高原逐渐隆升，局部有岩浆底侵的存在，在这些区域可能形成理想的干热岩资源。受构造活动的影响，自第四纪以来，西藏高原受到南北向强烈挤压，随着地质应力的变化，早期以东西向展布为主的构造格局逐渐遭受破坏，产生了一系列的北西向走滑断裂及近南北向的张性和张扭性的活动构造带。在这些近南北向断裂带内现代地热活动强烈，又以那曲—羊八井—多庆错活动构造带和查去俄—古堆—错那构造带最为显着。查去俄—古堆—错那构造带内由南往北有错那、古堆、日多、沃卡、松多、查去俄等中—高温地热显示区。这些地区可作为强烈构造活动带型干热岩资源的理想前景区。 三、寻找干热岩的勘查工作步骤 首先是收集地、物、化、遥、地热等各种区域性资料；通过对所收集资料进行分析，选择有远景的地区开展地质调查、物化探、深部钻探工作，然后对岩心进行采样、对钻孔进行测温，获取各种有用信息。最后通过实际工作成果，结合收集相关资料对干热岩资源进行评价。
火山岩的结构与构造
火成岩的结构与构造 火成岩的名称，固然与其所含的矿物成分、化学成分有密切的关系，但了解这些物质组分的形态面貌也十分重要，后者用专门术语来说就是岩石的结构和构造。火成岩命名时的另一基本原则，就要考虑它的结构和构造。这是因为同样的矿物成分、化学成分的岩浆，当其沿裂隙上升到某一部位时，冷凝后表现出来的结构和构造也是不同的，这样，岩石的名称也就自然有差别了。例如在酸性岩类中，正长石、斜长石、石英等基本矿物形成晶体时，呈粒状结构，就称为花岗岩；而当其喷溢出地面，虽然其物质组分相同，但颗粒结构不清楚，有时还出现流动的带状构造，这样，就不能称做花岗岩，而叫流纹岩了。 由此可见，火成岩的野外定名，不可不注意其结构和构造。 什么是岩石的结构？简单地说，是指岩石物质组分的结晶程度、颗粒大小、形态特征以及它们之间的相互关系等。 什么是火成岩的构造？是指组成岩石的各部分（集合体）在形成岩石时，在排列充填其空间方式上所构成的岩石特点；或者也可以说，是集合体的排列、配置与充填方式的关系。 具体地怎样认识火成岩的结构与构造呢，现分别予以阐述，先谈结构，主要应从以下几方面去认识。 ①岩石的结晶程度。我们把岩石中的矿物形成晶体的，称为结晶物质，简称晶质；把另一种未能形成晶体的物质，称为玻璃质，简称非晶质。所谓岩石的结晶程度，即指晶质与非晶质之间的比例关系。 此种比例关系，大体分为三大类： 全晶质结构--岩石中的矿物，全部都形成晶体，例如花岗石。 玻璃质结构--岩石中的矿物全部都是非晶质的，跟玻璃十分相似，主要见于某些火山喷出岩，如黑耀岩。 半晶质结构--岩石中既有矿物晶体，又有玻璃物质，火山喷出岩类颇为常见，如流纹岩、安山岩、玄武岩等。 ②矿物颗粒的形状。这是由于矿物的习性和结晶空间约束的变化，使晶体形成不同
干热岩及其开发技术(2)
干热岩及其开发技术（2） 胡经国 八、干热岩开发关键技术 1、人工压裂技术 针对不同的深部地应力场条件和裂隙发育特征，通过控制注入水流量使深部热储达到理想的剪切破坏，是目前人工压裂技术重点解决的问题。干热岩开发本身的压裂设备与石油、天然气开发中的压裂设备基本相同；主要区别在于干热岩的压裂设备需要解决耐高温问题。而且，相对于传统油气储层，高温岩体冷却收缩效应在干热岩储层激发中更容易发生。 上述各国的储层激发试验表明，在坚硬的花岗岩中造成新的裂隙几乎是不可能的。通过注入水压力的控制，使储层已有的裂隙面错动和延伸从而形成有效的换热面积，是目前国际公认的EGS储层建造方法。在实际干热岩开发工程中，热储的创建主要包括以下关键步骤： ①、安装微震监测器； ②、形成已有注入井的剪切破坏； ③、施工两口开采井，并对其储层进行水力剪切破坏； ④、开展30～60天的储层循环测试，评价热储连通性及表现。 与储层压裂相关的技术主要包括：微震解译、井下电视成像、区域构造雷达反演、光纤式温度测井、岩体室内切片分析、电镜扫描、模拟预测等。 2、储层封隔技术 ⑴、高温储层封隔器 目前，世界干热岩资源开发工程大部分采用高温储层封隔器，通过对目标层位的封堵达到对特定储层激发的目的。其优点在于，封隔器深度可以自由调节，可对指定深度进行储层激发。而其缺点在于，受温度影响，很多封隔器采用弹性密封元件，温度上限为225℃；同时，在高温储层封隔技术操作过程中需要钻机配合，存在较高的施工卡钻危险，容易造成井孔报废，从而对整个工程造成较大的经济损失。目前，由于大多数高温储层封隔器仅适用于套管段，而EGS储层激发的目标为裸孔段，因而传统的储层封隔技术的应用受到了很大限制。 ⑵、化学和生物封隔技术 化学和生物封隔技术目前在部分发达国家已开展了广泛的研究。一种高温降解生物隔离技术（TZIM）目前在美国刚刚成功应用于Newberry干热岩工程。相对于传统的储层封隔技术，该技术具有成本低、风险小、耐温性能好等特点。其具体步骤如下：