基于开挖的增强型地热系统概述

地热能赋存于地球内部岩土体、流体和岩浆体中,是一种永久的、可再生的、储量丰富的清洁能源。地热能的开发,尤其是干热岩的开发利用,有可能成为解决人类未来能源危机的重要途径。目前采用的干热岩开采方法被称为增强型地热系统(EGS)。热储地质环境的复杂性和水力化措施对天然裂隙的依赖性,造成多数的EGS项目存在热储体积和换热面积不足、工质流量小、终端温度低,以及诱发地震风险等局限性,致使干热岩开发始终未能大规模商业化。基于开挖的增强型地热系统(EGS-E)的提出为突破传统EGS的技术弊端和规模局限提供了新思路。文章在其概念模型的基础上,从系统原理、工程构想、技术优势等方面对EGS-E进行了更详尽的阐述。EGS-E采用开挖、爆破、崩落等采矿技术,形成了独特的热储致裂系统和热能交换系统,能够大幅度降低地质环境对热储质量的限制,具备构建定制的热储空间、形成充足的换热面积,维持稳定的工质流量与温度及减少诱发地震风险等优势,为干热岩开发的商业化提供了新的解决方案。

急剧冷却后粗粒花岗岩渗透率和孔隙结构演化规律研究

开发深层地热能是实现“双碳”目标的一种重要途径。由于成岩环境的不同,深层花岗岩的矿物组成和细观结构与浅层花岗岩有较大差异。选取代表深层热储的山西芦芽山粗粒花岗岩为研究对象,在急剧冷却的方式下,利用三轴渗流测量系统,采用压力脉冲击和压汞法分别研究了不同围压、热处理温度和循环次数下粗粒花岗岩试样渗透率和孔隙结构的演化规律。结果表明:在无约束且缓慢升温条件下,粗粒花岗岩渗透率的阈值温度为250℃;多次“升温-冷却”循环可以提高渗透率和孔隙率,但随着循环次数的增加,增幅逐渐降低;提高热处理温度和增加“升温-冷却”循环次数均有利于超大孔和大孔的形成,当热处理温度达到400℃时,微孔开始生成;粗粒花岗岩的物性和温度敏感性均有利于深层热储的开发。