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成功开采!感受一下地下4200米的温度

2022-07-05 15:33:02 科普中国

干热岩作为一种资源,一直被科技界看作是潜力巨大的未来能源之一。干热岩到底是什么?我们如何利用它呢?

什么是干热岩?

从太空看,地球是一个蓝色的星球。然而,从地表进入地球内部,就会发现这是一个充斥着高温的火球。

地球的核心有着与太阳表面相近的高温,6000摄氏度,大量放射性物质的衰变,持续释放着热量。从地核到地表,地球的温度逐渐降低,最终低到足以让人类可以生存。

在人类脚下大约3到10公里的地方,有一些巨大的岩石,内部蕴藏着大量的热能,科学家称它为干热岩,从发现它的那一刻开始,人类就一直想开发利用它。然而,直到1974年,这个梦想才得以实现。

干热岩怎么采?

干热岩与温泉一样,都属于地热资源的一种。但是,它所处的位置和所携带的高温,也让干热岩的开采异常困难。干热岩埋藏在3-10千米深的地下,温度在200摄氏度以上,最高可以达到近千摄氏度。地下高温、高压阻碍了人类进入地球的内部。

目前,人类向地下钻探,最深也只能钻到12.2千米,但是用了22年的时间。开采石油的普通油井,需要深度大约3千米左右。要想钻到地下3千米以下,甚至到10千米,难度非常大。

如何能找到较浅层的干热岩,并将它的热量开采出来,就成为科研工作者需要突破的技术难关。

打一口井到干热岩的所在之处,施加压力把水注入,同时压裂干热岩产生裂缝。水在经过这些缝隙之后,变成高温水或者蒸汽,从另一口井出来。这是传统干热岩开采的过程。

我国创新的重力热管技术,是把一根热管深入到干热岩层段,热管的管壁是一种导热速度极快的材料,热管内装有沸点很低的氨水,在接触到炽热的井壁之后,氨水很快变成氨蒸气,在重力的作用下返回地面。重力热管技术,只需要打一口井,不用压裂岩石,也不用消耗其他能源,是一种更安全、更节能的技术。

历经十几年的努力,我国科研人员在干热岩开采上有了新的创新。2022年1月,中国研制的4200米重力热管采热试验装置试运行成功,首次在国内实现了干热岩热能的长距离输运,也为中国干热岩的开采利用,奠定了技术基础。

干热岩的前景

在过去200多年的时间里,石油、煤炭等化石能源,推动了人类社会的快速发展。但是随着时间的推移,不可再生的化石能源储量告急。与此同时,化石能源燃烧带来的污染问题日益严峻。

所以近些年,开发利用绿色的新能源成为全世界的目标。干热岩储存量大又清洁,是一种倍受期待的新能源。

根据中国地质调查局的评估,我国3到10公里内干热岩储量,折合标准煤856万亿吨。而在2021年,我国全年能源消费总量是52.4亿吨标准煤。如果干热岩能够大规模开采,将对我国能源是一个重要补充。

在十几年的时间里,中国科学家在干热岩的开采方面,进行了许多创新性的研发,目前,中国干热岩钻井深度,已经超过4千米,并且向着更深层探索。




责任编辑: 李颖

标签: 干热岩 地热资源

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