地?zé)豳Y源的開(kāi)發(fā)利用及可持續(xù)發(fā)展

郭東升

地?zé)豳Y源是指在當(dāng)前技術(shù)經(jīng)濟(jì)和地質(zhì)環(huán)境條件下，地殼內(nèi)能夠科學(xué)、合理地開(kāi)發(fā)出來(lái)的巖石中的熱能量和地?zé)崃黧w中的熱能量及其伴生的有用成分。近年來(lái)，我國(guó)環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)重，能源消耗大幅增加，地?zé)豳Y源的開(kāi)發(fā)利用及可持續(xù)發(fā)展，已成為我國(guó)的重點(diǎn)關(guān)注內(nèi)容。

一、我國(guó)地?zé)豳Y源基礎(chǔ)及其潛力

擁有地?zé)豳Y源的區(qū)域主要分布于地球各大版塊的交界地帶，在俯沖帶的前端往往會(huì)出現(xiàn)高熱流，而在地殼變動(dòng)較為劇烈的地區(qū)，往往是地?zé)岙惓^(qū)，如中、新生代造山帶等。從地理位置來(lái)看，我國(guó)處于亞歐板塊之上，一方面會(huì)受到太平洋板塊和菲律賓板塊的擠壓作用，另一方面會(huì)受到印度板塊較強(qiáng)的碰撞作用，在這幾個(gè)方面的作用力之下，為我國(guó)地?zé)豳Y源的開(kāi)發(fā)利用造就了特殊的格局。

我國(guó)有著較為豐富的地?zé)豳Y源，具體表現(xiàn)為中低溫地?zé)豳Y源，而且這一資源在我國(guó)分布于各個(gè)地區(qū)，且在松遼平原、黃淮海平原、江漢平原、山東半島以及東南沿海等地的地?zé)豳Y源較為豐富。我國(guó)還存在少量的高溫地?zé)豳Y源，這些資源主要分布于南方的廣東、福建、四川以及西藏等地區(qū)。

二、我國(guó)地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀

1.利用方式主要為直接利用

在我國(guó)，針對(duì)地?zé)豳Y源的利用，主要采用直接利用的方式，受地理?xiàng)l件限制，從東部到西部，地?zé)豳Y源的存儲(chǔ)條件逐漸變差，據(jù)了解，我國(guó)目前只發(fā)現(xiàn)兩處高溫地?zé)崽?，分別為西藏羊八井和羊易地?zé)崽?，而剩下的主要為中低溫地?zé)崽铮涞責(zé)釡囟仍?0～150℃之間，利用價(jià)值相對(duì)較低。在地?zé)豳Y源的利用過(guò)程中，北方地區(qū)的地?zé)豳Y源主要被用來(lái)進(jìn)行養(yǎng)生和休閑，東南沿海地區(qū)主要用于養(yǎng)殖、空調(diào)等，西部地區(qū)主要用于開(kāi)發(fā)旅游產(chǎn)業(yè)。而利用地?zé)豳Y源進(jìn)行發(fā)電方面的發(fā)展比較緩慢，我國(guó)中低溫地?zé)岚l(fā)電站建設(shè)情況如下表所示：

我國(guó)中低溫地?zé)岚l(fā)電站情況

2.利用熱泵技術(shù)開(kāi)發(fā)地?zé)豳Y源發(fā)展迅速

熱泵的原理是通過(guò)消耗高質(zhì)能，并通過(guò)熱力循環(huán)，將熱能從低溫物體傳遞給低溫物體。由于熱源形式不同，通?？梢詫岜梅譃榭諝庠礋岜?、水源熱泵和地源熱泵等。其中，地源熱泵指的是利用土壤或地下水的低溫位熱能和它們的蓄熱性能的一種熱泵系統(tǒng)。當(dāng)前，我國(guó)地源熱泵的規(guī)模在以每年30%的速度進(jìn)行增長(zhǎng)，在地源熱泵技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，我國(guó)取得了巨大的成就，通過(guò)對(duì)地源熱泵的利用，每年因能源消耗而產(chǎn)生的二氧化碳含量降低了4*107噸。

3.地?zé)豳Y源的開(kāi)發(fā)利用受到了油區(qū)的重視

油區(qū)對(duì)地?zé)豳Y源的開(kāi)發(fā)利用主要表現(xiàn)為沉積盆地型油氣田對(duì)地?zé)豳Y源的開(kāi)發(fā)利用，因?yàn)檫@一類型的油氣田具有良好的條件。具體而言，在油氣田生產(chǎn)實(shí)踐中，可以更加便捷地獲取地?zé)豳Y源的相關(guān)信息，所獲取的數(shù)據(jù)信息更為全面，而且在整個(gè)地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中，節(jié)省了大量的成本。

而且，那些不再有價(jià)值的油氣鉆井可以直接作為地?zé)峋褂茫M(jìn)而充分發(fā)揮鉆井的作用。而且，一些常年使用的油氣田已經(jīng)進(jìn)入了開(kāi)采后期，具有較高的采出程度，其含水量已達(dá)到了80%以上，平均溫度超過(guò)了40℃，因此會(huì)形成非常具有利用價(jià)值的地?zé)豳Y源。針對(duì)那些開(kāi)采后期的油氣井，將原先的油氣開(kāi)采工作予以停止，并轉(zhuǎn)變?yōu)殚_(kāi)發(fā)地?zé)豳Y源，然后對(duì)原有的油氣開(kāi)采設(shè)備進(jìn)行稍加改造，進(jìn)而充分投入到地?zé)豳Y源開(kāi)采中，這樣可以極大地提升地?zé)豳Y源的開(kāi)采效率。

就目前的情況來(lái)看，我國(guó)利用油區(qū)所開(kāi)發(fā)的地?zé)豳Y源主要表現(xiàn)在伴熱輸油、生活供暖以及植物培養(yǎng)等方面。例如，大慶油田的第二采油廠，將油田產(chǎn)出的水作為低溫?zé)嵩矗\(yùn)用熱泵技術(shù)將傳統(tǒng)的供熱鍋爐予以替代，進(jìn)而完成了對(duì)整個(gè)油廠的供暖，就目前的情況來(lái)看，其運(yùn)行狀態(tài)良好，其提供的熱量，可以保證室內(nèi)溫度始終保持在18～20℃之間。而勝利油田在地?zé)崂眠^(guò)程中，則是直接鉆探地?zé)峋?，然后利用熱泵技術(shù)，將油田所產(chǎn)生的污水中含有的熱量置換出來(lái)，進(jìn)而完成了對(duì)當(dāng)?shù)鼐用竦墓┡?/p>

三、地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中應(yīng)關(guān)注的問(wèn)題

就目前的情況來(lái)看，我國(guó)地?zé)豳Y源的開(kāi)發(fā)利用程度還不夠高，仍然存在資源浪費(fèi)的現(xiàn)象，而且在地?zé)豳Y源利用過(guò)程中，還存在地?zé)崴毓唷⒔Y(jié)垢、設(shè)備腐蝕等問(wèn)題，這些問(wèn)題的出現(xiàn)，對(duì)我國(guó)地?zé)豳Y源的利用造成了很大的負(fù)面影響，所以，進(jìn)一步理清地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中應(yīng)關(guān)注的問(wèn)題，對(duì)地?zé)豳Y源的開(kāi)發(fā)利用有著重要的意義。

1.對(duì)地?zé)豳Y源的開(kāi)發(fā)利用還不夠重視

就目前的情況來(lái)看，我國(guó)在地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中，主要表現(xiàn)在種植、溫泉等方面的直接利用，但是此類模式的應(yīng)用過(guò)程中，無(wú)法充分發(fā)揮地?zé)豳Y源的價(jià)值。在我國(guó)，雖然一些油氣田對(duì)地?zé)豳Y源進(jìn)行了利用，但是利用程度相對(duì)較低，缺乏國(guó)家相關(guān)政策的扶持。而且，除了幾個(gè)大型的地?zé)崽镏猓蠖鄶?shù)地區(qū)都沒(méi)有針對(duì)地?zé)豳Y源的勘探進(jìn)行科學(xué)評(píng)估，導(dǎo)致無(wú)法獲得全面而真實(shí)的數(shù)據(jù)信息，這就給我國(guó)地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)利用的規(guī)劃工作造成了很大的阻礙。為此，應(yīng)該通過(guò)國(guó)家相關(guān)部門的協(xié)調(diào)管理，對(duì)我國(guó)的地?zé)豳Y源進(jìn)行科學(xué)而全面的調(diào)查，并根據(jù)調(diào)查信息對(duì)地?zé)豳Y源情況做出評(píng)價(jià)，在科學(xué)評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上制定相應(yīng)的地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)利用方案，進(jìn)而有效推動(dòng)我國(guó)地?zé)豳Y源的開(kāi)發(fā)利用。

2.腐蝕結(jié)垢影響地?zé)豳Y源的開(kāi)發(fā)利用

在地?zé)豳Y源的直接利用或間接利用過(guò)程中，井管、地?zé)岜谩⒕谘b置以及熱換器等經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)腐蝕情況，這一問(wèn)題的出現(xiàn)，必然會(huì)影響到地?zé)豳Y源的開(kāi)發(fā)利用效果。具體而言，是因?yàn)榈責(zé)崴牡V化程度相對(duì)較高，其中含有的離子種類較多，在與各類金屬設(shè)備進(jìn)行接觸后會(huì)發(fā)生相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而對(duì)其產(chǎn)生腐蝕。在地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中，地?zé)崴畷?huì)在相應(yīng)的管道內(nèi)進(jìn)行運(yùn)輸，隨著運(yùn)輸位置的變化，其所受到的溫度和壓力也會(huì)發(fā)生變化，進(jìn)而與金屬物質(zhì)發(fā)生相關(guān)化學(xué)反應(yīng)，而且，受溫度和壓力變化的影響，地?zé)崴娘柡投葧?huì)降低，進(jìn)而將其所帶有的物質(zhì)被析出來(lái)，長(zhǎng)此以往，則會(huì)形成沉淀，即運(yùn)輸管道的污垢。

當(dāng)腐蝕結(jié)垢問(wèn)題出現(xiàn)后，會(huì)明顯減低地?zé)嵩O(shè)備的使用年限，而且會(huì)將地?zé)豳Y源的利用成本提升，不利于整個(gè)系統(tǒng)高效穩(wěn)定的運(yùn)作。針對(duì)此類問(wèn)題，一些機(jī)構(gòu)所采用的辦法就是在管道壁上涂抹防腐層，或者將地?zé)崂迷O(shè)備的材料替換成防腐材料。而為了防止結(jié)垢情況的出現(xiàn)，則采用的方式是在地?zé)崴刑砑踊瘜W(xué)阻垢劑，還可以利用電磁場(chǎng)的效應(yīng)進(jìn)行除垢工作。

3.進(jìn)一步加強(qiáng)地?zé)崴幕毓?/p>

在地?zé)豳Y源利用過(guò)程中，地?zé)峄毓嗍潜苊獾責(zé)釓U水直接排放引起熱污染和化學(xué)污染的重要措施，而且，可以有效維持熱儲(chǔ)壓力，促使地?zé)崽锟梢员怀掷m(xù)開(kāi)發(fā)和利用。然而，將低溫水灌入到熱儲(chǔ)中，整個(gè)過(guò)程非常復(fù)雜，如果回灌井的位置不當(dāng)，或者回灌量過(guò)大，都會(huì)導(dǎo)致熱儲(chǔ)冷卻，進(jìn)而影響到地?zé)豳Y源的利用效果。在地?zé)豳Y源的開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中，如果采用的回灌工藝不科學(xué)，則會(huì)導(dǎo)致回灌井的作用得不到發(fā)揮，甚至無(wú)法正常運(yùn)行?；毓嚅_(kāi)發(fā)是地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)利用的必然選擇，通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新，提高回灌率，是實(shí)現(xiàn)地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)利用可持續(xù)的重要保障。

4.增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)研究有待加強(qiáng)

增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)是一種不需要自然對(duì)流熱水溶液的新型地?zé)崮茉聪到y(tǒng)，其利用地球深處熱源（多是花崗巖，稱為干熱巖、高溫巖體）中的天然熱，通過(guò)水力激發(fā)而產(chǎn)生地?zé)豳Y源，是地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)利用的重要途徑之一。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，地?zé)豳Y源的開(kāi)發(fā)利用是我國(guó)能源利用的重要內(nèi)容之一，但是我國(guó)的地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)利用程度還比較低，為此，必須對(duì)當(dāng)前資源利用存在的問(wèn)題有一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)，并從多個(gè)角度入手予以應(yīng)對(duì)。