剖析！地熱資源勘探開發技術與發展方向

1 地熱勘探開發現狀及地熱資源分布

中國地熱資源分布廣泛，主要分布在地殼活動帶和構造活動區。地熱水主要分布在我國東部、南部和西南地區，地熱蒸汽主要分布在西北地區。同時，干熱巖資源主要分布在西藏、青海、新疆等地區。中國地熱勘探開發歷史悠久，但在資源量、勘探水平和開發利用方面與發達國家相比還有很大的差距。目前，我國地熱勘探開發主要集中在地熱能電站和地熱供暖方面。其中，地熱能電站主要集中在云南、西藏、海南等地，而地熱供暖主要集中在東北、華北、西北等地。地熱能電站是目前我國地熱勘探開發的主要形式，其技術水平已經逐步提高。目前，我國地熱能電站已經發展到了第三代地熱電站，具有較高的發電效率和穩定性，見圖1。

圖1 我國中東部地熱資源主要開發區域分布

2 地熱資源勘探開發的重要性

地熱能是一種可再生能源，其能源來源來自地球內部的熱量，不會因天氣或季節的變化而受到影響，有助于提高能源的可持續性。地熱能的開發和利用過程中，相對于傳統化石燃料，碳排放較低，有助于減緩氣候變化，并對環境產生較小的負面影響。地熱能可作為一種穩定的基礎負荷電源，提供持續、可靠的能源，有助于平衡電力系統，減少對不穩定能源的依賴。地熱資源的開發不僅有助于降低能源成本，還可以創造就業機會，促進相關產業的發展，推動當地經濟增長。地熱資源廣泛分布于地球各地，尤其在地熱活躍區域，可以更好地利用這些天然資源，減輕對其他能源的需求。地熱資源開發對于推動可持續能源轉型、減緩氣候變化、促進經濟增長等都具有重要意義。

3 地熱勘探開發面臨的問題及挑戰

我國地熱資源量巨大，但還需要進一步加強資源調查，掌握更為準確的資源分布和儲量情況，以便進行更加有效的勘探和開發。與發達國家相比，我國地熱勘探開發技術水平還有很大差距。需要加強技術研發，提高勘探開發效率和水平。地熱能的勘探開發需要高昂的投資成本，因此需要政府給予更多的支持和資金保障。地熱能勘探開發可能會對周邊環境造成一定影響，需要加強環保措施，確保勘探開發過程對環境的影響最小化。中國地熱資源勘探開發仍有很大的發展空間和挑戰。為了更好地利用地熱資源，需要加強資源調查、技術研發、投資和環保措施等方面的工作。

相信隨著科技的不斷進步和政策的支持，中國地熱資源的勘探開發將會迎來更好的發展。地下結構的復雜性使得準確勘探和開發地熱資源變得具有挑戰性。勘探和開發地熱資源需要大量資金。地熱開發可能對當地環境產生影響，包括地下水和地表生態系統的變化。部分地區可能需要先進的技術來有效地利用地熱資源，這可能涉及到技術研發和實施的挑戰。

3.1 地熱資源勘探開發研究不足

與西方發達國家相比，我國的地熱資源勘探研究存在嚴重不足。首先很多基礎地熱地質調查深度不夠，不僅無法全方位了解目標區域的地質特征，還不能確定地熱資源的儲存量，對后期的資源開發與利用造成嚴重影響，加劇了地熱資源市場的供需矛盾。其次，我國的地熱資源勘探評價與地熱資源的開發利用不協調，尤其是在重開發、輕勘探理念的引導下，不合理開發、浪費、破壞地熱資源等問題頻頻出現，而這些問題將會影響地熱資源的勘探開發規劃、資源利用以及產業發展。

3.2 地熱資源勘探開發利用水平低

與西方發達國家相比，我國的地熱資源開發利用水平偏低。首先，地熱資源的開發利用不成規模，無法實現產業化發展。一些地熱資源開采企業尚未形成科學合理的生產布局、產品結構和資源利用方式，難以提高地熱資源的開發利用經濟效益。其次，部分地熱資源開采企業使用的生產工藝流程相對落后，開發技術也比較落后，管理模式不夠合理，導致資源利用率低、資源浪費等問題的出現。例如，某些地熱井采取了直供、直排的方式，其地熱資源利用率不足30%。

3.3 地熱資源的監督管理不到位

目前，我國在地熱資源的監督管理方面還存在很多不足之處。首先，我國尚未形成完善的地熱資源管理法規與標準，無法利用法律手段約束對地熱資源的破壞和浪費行為。其次，我國的地熱資源管理體制不夠完善，工作人員的工作職責不夠明確。如《中華人民共和國礦產資源法》和國際慣例指出，地熱資源需由地礦行政主管部門負責管理，但是某些地區卻按照普通水資源的管理方式管理地熱資源，導致了地熱資源管理的混亂。

3.4 地熱資源開發設備短缺

地熱資源的開發與利用，離不開相關工藝技術設備的支持。但是，設備短缺的問題在我國地熱資源開發與利用工作中普遍存在。首先，地熱資源的開發與利用設備研發速度較慢，很多地熱資源開采企業依然使用非常傳統的設備，設備研發能力偏低，尚未研發出能夠滿足地熱資源開采需求的配套設備。其次，國外的地熱資源開發與利用設備比較先進，但這些設備的引進需要企業投入大量的資金。

4 地熱資源勘探開發技術及模型建立分析

地球物理勘探使用地震、電法、磁法等技術，通過分析地下結構來確定潛在熱源位置。這些方法提供了對地下巖石和流體性質的重要信息。孔隙流體示蹤通過注入示蹤物質并監測其在井中流動，可以了解地下水流和熱傳導情況。這有助于評估地熱系統的可行性。

地熱井鉆探通過地熱井進行巖石和水文地質勘探，獲取地下結構信息。這是了解熱水循環可能性的重要手段。地熱溫度測量地下溫度，通過分析熱梯度和溫度分布來確定地熱潛力。這有助于識別適合地熱利用的地區。使用數值模型模擬地下熱流和熱水循環，以優化地熱系統設計。這種方法可幫助預測系統性能和改進效率。熱泵技術利用地下熱能通過熱泵系統提供供暖和制冷。這是一種高效利用地熱能的方法，逐漸成為清潔能源系統的一部分。

這些技術的綜合應用可以提高地熱資源的勘探效率、可行性和可持續性。隨著科技的不斷進步，地熱勘探開發技術也將不斷演進，見圖2。

圖2 地熱資源循環示意

地熱資源開發模型的建立通常涉及以下幾個關鍵步驟：進行地質勘探和資源評估，了解地下熱能儲量、溫度分布等關鍵參數，以確定資源的可行性和潛在價值。考察不同的地熱開發技術，包括直接利用地熱能（供暖、溫泉等）和間接利用地熱能（發電等），并評估其在特定地區的適用性。進行環境影響評估，考慮地熱資源開發可能對生態系統、水資源和周邊環境產生的潛在影響，確保可持續開發。進行經濟評估，包括投資成本、運營成本、預期收益等，以評估地熱資源開發項目的經濟可行性和回報期。研究當地和國家層面的法規、政策和市場條件，了解可能影響地熱資源開發的因素，確保項目的合規性和可持續性。考慮社會和當地居民對地熱資源開發的態度，進行社會影響評估，建立與當地社區的有效溝通機制。利用建模工具對地熱資源開發過程進行模擬，通過優化參數和方案，提高項目的效益和可持續性。綜合這些步驟，地熱資源開發模型的建立需要綜合考慮技術、環境、經濟、社會等多個方面的因素，以確保項目的可行性和可持續性，見圖3。

圖3 碳酸鹽巖熱儲建模成果

5 未來地熱資源勘探開發方向

持續推動地熱勘探和開發的技術創新，包括提高鉆探效率、提升數值模擬精度以及改進熱泵技術等。對深部地熱資源的勘探將成為焦點，以滿足不斷增長的能源需求，需要深入了解地球內部的熱結構。強調可持續性開發，減少對環境的不利影響，采用更環保的技術和方法。將地熱能源與其他可再生能源整合，建立綜合能源系統，提高能源的可再生比例。使用先進的監控技術，實時追蹤地熱系統性能，以提高運營效率和及時發現問題。促進國際間的合作，共享經驗和技術，推動地熱資源的全球可持續開發。這些方向將有助于推動地熱資源的更廣泛、更有效的利用，以滿足可持續能源需求。

6 結束語

地熱資源是一種清潔型能源，在當今時代有著極為廣闊的應用前景。為了有效勘探開發地熱資源，加強環境保護，不僅要高度重視設備方面的研發工作，還需要制定完善的法律法規體系，加強地熱資源開發利用過程的監督與管理。與此同時，還要從技術層面促進地熱資源開發技術的提升與轉型。