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簡介

地殼內(nèi)部的溫度產(chǎn)生的熱量，它的熱量是哪里來的呢。一般認為，是由于地球物質(zhì)中所含的放射性元素衰變產(chǎn)生的熱量。有人估計，在地球的歷史中，地球內(nèi)部由于放射性元素衰變而產(chǎn)生的熱量，平均為每年5萬億億卡（即卡路里）。地熱回灌技術(shù)在各國得到廣泛應用

1969年,在美國加州Geysers地熱田的回灌項目揭開了地熱回灌的序幕。同年,法國也在巴黎盆地的中、低溫地熱田開展了地熱回灌。隨后薩爾瓦多的Ahua- chapan地熱田也于1970年開展了回灌。

目前,地熱回灌技術(shù)在美國、新西蘭、冰島、意大利、法國、日本、羅馬尼亞、菲律賓、埃賽俄比亞、丹麥、哥斯達黎加、肯尼亞、克羅地亞、墨西哥、薩爾瓦多亞、俄羅斯等國家得到了不同程度的應用,無論是在用于發(fā)電,還是在直接利用的地熱田都取得了一定的效果。

美國地熱田的回灌技術(shù)應用

美國的Geysers地熱田是zui有代表性的高溫地熱回灌實例。該地熱田位于陡峻的山地,是世界的熱汽田。由于長期開采,熱儲壓力從34巴下降到了13巴,使地熱田的產(chǎn)汽量和電站的發(fā)電能力嚴重下降。

1969年在該地熱田開展了世界上*個地熱回灌項目,把發(fā)電之后冷凝的地熱流體回灌入熱儲中,以避免熱流體在地表排放而引起的熱污染和化學污染, 克服熱儲壓力的降低,維持地熱田的生產(chǎn)能力。但是, 即使將開采的所有地熱流體均回灌到熱儲中,仍然不能*克服熱儲壓力的降低。這樣,就考慮采用其它水源進行回灌。

Geysers地熱田的地表水及污水回灌技術(shù)

1980年開始使用地表水進行回灌。在1997年,地熱田投資4500萬美元用于回灌處理后的污水和湖水的試驗。利用長46.7km直徑50.8cm的管線將加州幾個社區(qū)處理后的污水和湖水輸送到6個地熱電站進行回灌,使回灌量達到約400l/s。

這一項目是世界上*個利用污水回灌增加地熱田發(fā)電能力的系統(tǒng),大大提高了電站的發(fā)電能力。1999年初電站的發(fā)電能力比1998年初增加了9MWe。而在這一工程實施之前,電站發(fā)電能力每年下降25～30MWe。從 1996～1998年,在Geysers地熱田共施工了20眼地熱井,其中13眼為生產(chǎn)井,7眼為回灌井。二期工程規(guī)劃正在進行之中。

另外,美國還計劃將Santa Rosa市處理后的污水通過一條66km的管線輸送到Geysers地熱田。項目預計投資額為1.63×108美元,計劃2002年前后投產(chǎn)。通過這兩個回灌項目,預期可使Geysers地熱田實現(xiàn)可持續(xù)生產(chǎn),并為城市污水處理開辟了新的途徑。

法國低溫地熱回灌技術(shù)

而法國是低溫地熱回灌zui為突出的代表。法國的地熱以中、低溫資源為主,主要分布在巴黎盆地和 Aquitaine盆地,大都用于冬季采暖。由于法國的地熱流體含鹽量較高,采暖之后的地熱流體需要回灌到熱儲中去。

1969年在巴黎附近的Me-lun l'Almont建立了世界上*個“對井”系統(tǒng),為3000 間房屋供暖。其中一眼井從2000m深的熱儲中開采地熱流體,另一眼井將采暖后的地熱流體回灌到熱儲中去。

三井式地熱回灌支持地熱供暖系統(tǒng)

1995年又建成了一眼新的地熱井,開始嘗試“三井”系統(tǒng),其中兩眼井生產(chǎn),一眼井回灌,使供暖系統(tǒng)服務的房屋增加到了5200間。這一地熱供暖系統(tǒng)至今仍在運行著。由于這一供暖系統(tǒng)的帶動和上世紀80 年代初石油危機的刺激,法國的巴黎盆地、Aquitaine盆地及其它地區(qū)在1980～1986年建成了74個這樣的地熱供暖系統(tǒng)。

從1986年到1990年,隨著石油危機的結(jié)束,法國的地熱經(jīng)歷了一次衰退。但是,現(xiàn)在仍然有 61個地熱供暖系統(tǒng)正在運行,其中41個在巴黎盆地, 15個在Aquitaine盆地,還有5個在其它地區(qū)。這些地熱供暖系統(tǒng)服務的房屋約200,000間。相對打水井而言，地熱鉆探設(shè)備十分龐大，為了在地熱鉆井前后組裝拆卸方便，從而縮短施工周期，進行地熱鉆井的鉆機各部件，如鉆塔、機臺等等，要實現(xiàn)輕質(zhì)量的整體化。

一、使用正確的鉆頭

在鉆井過程中，要使用相應的三牙輪鉆頭，防止牙輪掉落井內(nèi)，造成難以彌補的損失。地熱井的鉆孔很深，隨著孔深的增加，溫度也在上升，地下情況復雜多變，因此一定要選用質(zhì)量好的三牙輪鉆頭，才能確保安全作業(yè)。

二、卷揚機能力要大，自動鉆進裝置來提速

地熱鉆探通常是大口徑鉆探，所鉆地層的地質(zhì)形態(tài)多是堅硬、破碎、高溫的巖石。在地熱鉆井過程中，鉆頭的負荷、回轉(zhuǎn)是影響鉆進的重要因素，故卷揚機的能力要強大，同時配備自動鉆進裝置，以提高鉆進速度，并節(jié)省電力。

三、一定要配備大排量泥漿泵.

在鉆進過程中，循環(huán)泥漿在接觸高溫地層后，會很快被加熱到沸點，如果不進行處理，就有涌噴的危險。與此同時，高溫對鉆頭的影響很大，泥漿本身的性能也在變化，很容易產(chǎn)生孔壁坍塌等。因此，地大熱能提醒您，在鉆井前，要配備與泥漿冷卻裝置相匹配的大排量泥漿泵，才能安全地控制井內(nèi)溫度，盡量規(guī)避孔壁坍塌的危險。

四、對付熱水和蒸汽要使用防噴裝置

防噴裝置是*的，因為在鉆進時，地熱井內(nèi)發(fā)生劇烈變化，當鉆進到高壓汽、水層時因壓力過大，加之泥漿的侵入，,引起泥漿密度急速降低，就會使熱水或熱蒸汽噴涌，而防噴裝置是具有耐熱性的防護設(shè)備，有利于迅速制止熱水和蒸汽的噴涌。

五、地熱井內(nèi)監(jiān)測設(shè)備

地熱鉆井的地質(zhì)情況結(jié)合地下熱水蘊藏狀況，通常比較復雜，地大熱能在進行地熱鉆井的過程中,采取相應的實時監(jiān)測設(shè)備，及時的分析鉆井過程中可能出現(xiàn)的事故，分析孔內(nèi)情況，如果發(fā)現(xiàn)井內(nèi)異常的情況，就會進行及時處理，避免鉆井事故的發(fā)生，讓地熱資源的開發(fā)利用得到利益zui大化。 目前，在國家能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的關(guān)鍵時期。據(jù)頒布的《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動計劃2014-2020》報告，到2020年，我國的非化石能源占一次能源消費比重要達到15%；天然氣比重達到10%以上；煤炭消費比重控制在62%以內(nèi)；石油比重為剩下的13%。大力發(fā)展地熱等清潔可再生能源是優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)的重要路徑之一。

我國地熱資源狀況如何？

我國地熱資源豐富，開發(fā)潛力巨大。其中水熱型地熱資源每年可開采量折合標準煤18.65億噸，相當于我國2015年煤炭消耗的50%； 336個地級以上城市淺層地溫能資源每年可開采量折合標準煤7億噸，相當于我國2015年煤炭消耗的19%；干熱巖遠景資源量折合標準煤856萬億噸，潛力巨大，屬國家戰(zhàn)略能源。

除了泡溫泉，清潔可持續(xù)的地熱資源還可以干啥？