在全球范圍內(nèi)，地?zé)崮芤廊凰阋环N“小眾”能源。但由于其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，業(yè)內(nèi)對(duì)地?zé)崮馨l(fā)展?jié)摿Ρв泻艽笃诖?。歷經(jīng)多年研究，地?zé)崮芗夹g(shù)不斷取得突破，產(chǎn)業(yè)得到長(zhǎng)足發(fā)展。同時(shí)，干熱巖、增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)、超臨界流體等非常規(guī)地?zé)峒夹g(shù)走入大眾視野，吸引著投資者的目光。
3月19日，美國(guó)大型研究機(jī)構(gòu)R&M發(fā)布了《2018年地?zé)崮芊治觥穲?bào)告。這份報(bào)告提供了地?zé)崮芗夹g(shù)發(fā)展、對(duì)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境影響的詳細(xì)評(píng)估，進(jìn)一步探討了地?zé)崮茉谏鐣?huì)環(huán)境中的應(yīng)用，肯定了地?zé)崾且环N簡(jiǎn)單、安全的化石燃料替代方法。報(bào)告指出，目前多種勘探、獲取地?zé)崮艿难邪l(fā)活動(dòng)正在活躍建設(shè)中，對(duì)一些地?zé)豳Y源豐富的國(guó)家來(lái)說(shuō)，該技術(shù)有望滿(mǎn)足未來(lái)幾代人的能源供給需求。
地?zé)崮茉撮_(kāi)發(fā)現(xiàn)狀概述
2015年備受矚目的巴黎氣候大會(huì)上達(dá)成了多項(xiàng)成果，里面包含一項(xiàng)鮮為人知的成果：全球地?zé)崧?lián)盟成立。該聯(lián)盟的目標(biāo)是到2030年，全球地?zé)岚l(fā)電量增加6倍，地?zé)峁┡黾?倍。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球大約有90個(gè)國(guó)家擁有可利用的地?zé)豳Y源，但目前只有24個(gè)國(guó)家使用地?zé)岚l(fā)電，潛在的巨大地?zé)岚l(fā)電能力現(xiàn)在只有不到15%的利用率。
放眼全球，從肯尼亞到冰島，從日本到美國(guó)，地?zé)岚l(fā)電國(guó)遍布世界各地，代表了不同的經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況。盡管冰島僅僅擁有30多萬(wàn)的人口，但其以755兆瓦的地?zé)岚l(fā)電裝機(jī)位列全球十大地?zé)釃?guó)家之中。從地?zé)崮馨l(fā)電量的絕對(duì)數(shù)字來(lái)看，美國(guó)處于全球領(lǐng)先地位，其中加利福尼亞州提供了美國(guó)地?zé)岚l(fā)電量的75%。
常見(jiàn)的地?zé)岚l(fā)電廠(chǎng)分為三類(lèi)：干蒸汽、閃蒸汽和二元蒸汽。干蒸汽發(fā)電廠(chǎng)是最古老和簡(jiǎn)單的地?zé)岚l(fā)電廠(chǎng)，其產(chǎn)出的蒸汽直接驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)，凝結(jié)水通過(guò)注入井重新注入水庫(kù)；閃蒸汽發(fā)電廠(chǎng)是最常見(jiàn)的，在182攝氏度以上的溫度下運(yùn)行；二元循環(huán)發(fā)電廠(chǎng)在107~182攝氏度之間的較低溫度下運(yùn)行，熱儲(chǔ)水器通過(guò)熱交換器蒸發(fā)二次流體，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)在閉合電路發(fā)電。
非常規(guī)地?zé)崮艿拈_(kāi)采現(xiàn)狀
在非常規(guī)地?zé)岱矫?，冰島依然走在研究前沿。根據(jù)歐盟地平線(xiàn)2020計(jì)劃資助的增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)（EGS）業(yè)務(wù)部署，將非常規(guī)地?zé)豳Y源定義為超熱、最高溫度為550攝氏度、深度超過(guò)3千米的超深地?zé)豳Y源。
2017年早些時(shí)候，位于冰島的雷克雅內(nèi)斯半島項(xiàng)目在4.66千米的深度完成鉆探，記錄的溫度為427攝氏度。該項(xiàng)目從2016年8月啟動(dòng)鉆探，創(chuàng)造了有史以來(lái)最深的火山鉆孔。地質(zhì)學(xué)家和工程師們的目標(biāo)是尋找所謂的“超臨界流體”──一種位于地下深層的、既不是液體也不是氣體的物質(zhì)狀態(tài)，以探尋是否可以用于高效的能源生產(chǎn)。
目前，地質(zhì)學(xué)家和工程師們已經(jīng)成功地鉆入了冰島一座火山的中心，旨在評(píng)估利用深層非傳統(tǒng)地?zé)豳Y源的經(jīng)濟(jì)可行性。鉆這么深的地?zé)峋畷?huì)帶來(lái)很多困難，但如果研究人員能夠克服這些挑戰(zhàn)，會(huì)大幅減少未來(lái)為探尋地?zé)豳Y源而需鉆井的數(shù)量，因?yàn)殂@到地下這么深的地方，流體的能量比傳統(tǒng)的地?zé)嵴羝叩枚唷?br />
下一個(gè)階段，項(xiàng)目將向井內(nèi)泵入冷水，以便在底部生成蒸汽提供地?zé)崮茉?。鉆井的過(guò)程中需要克服的挑戰(zhàn)還有很多，尚未解決的主要問(wèn)題是在3千米深度以下會(huì)失去循環(huán)，并且無(wú)法用水泥去密封失去循環(huán)的區(qū)域。現(xiàn)在，還需要對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行更多的研究、測(cè)試和流量模擬，才能知道鉆井的生產(chǎn)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性的最終結(jié)果。超臨界地?zé)徙@井不僅可以開(kāi)辟新的地?zé)崮芾脜^(qū)，提高生產(chǎn)性能，而且可以降低鉆井?dāng)?shù)量，并顯著改善經(jīng)濟(jì)效益。
促進(jìn)電源結(jié)構(gòu)更加合理、靈活
雖然經(jīng)歷了幾代專(zhuān)家學(xué)者的努力，但直到今天，地?zé)岙a(chǎn)業(yè)在整個(gè)能源領(lǐng)域的表現(xiàn)依然不算亮眼。主要原因是有限的地?zé)豳Y源僅限于在世界各地的幾個(gè)特定地區(qū)，尤其是地殼構(gòu)造活躍的地區(qū)。
此外，經(jīng)濟(jì)體量和地?zé)豳Y源的不匹配是制約該產(chǎn)業(yè)在全球發(fā)展的重要因素之一。
以美國(guó)為例，作為經(jīng)濟(jì)領(lǐng)先世界的超級(jí)大國(guó)之一，人們期望看到清潔的地?zé)崮茉丛谶@里得到飛速發(fā)展。目前，美國(guó)的地?zé)嵫b機(jī)超過(guò)了3000兆瓦，但仍不足該國(guó)電力需求的1%。再對(duì)比來(lái)看菲律賓：地?zé)岚l(fā)電占該國(guó)全部發(fā)電量的27%，但裝機(jī)不足2000兆瓦；作為一個(gè)相對(duì)欠發(fā)達(dá)國(guó)家，菲律賓沒(méi)有必要下大力氣開(kāi)發(fā)所有地?zé)豳Y源，因?yàn)槭茉搰?guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的制約，根本使用不了那么多的電力。
為了比較，可以再看一下菲律賓鄰國(guó)印度尼西亞的情況。由于其獨(dú)特的島嶼地理位置，印度尼西亞擁有全球40%的潛在地?zé)崮茉?。這代表著28000兆瓦的裝機(jī)，所以印度尼西亞正在開(kāi)發(fā)數(shù)十個(gè)新的地?zé)岚l(fā)電廠(chǎng)，但目前地?zé)岚l(fā)電占印尼總用電量的比例不足10%。
即使如此，業(yè)內(nèi)仍普遍認(rèn)為經(jīng)濟(jì)高效地開(kāi)采地?zé)崾墙^對(duì)有必要的。作為可持續(xù)的綠色能源，地?zé)峥梢宰岆娫唇Y(jié)構(gòu)更加合理、靈活，在未來(lái)能源體系中扮演著不可或缺的角色。
為油氣公司提供綠色轉(zhuǎn)型機(jī)遇
制約地?zé)岽笠?guī)模發(fā)展的另一個(gè)重要因素是高昂的鉆井成本，而石油和天然氣公司鉆井技術(shù)的進(jìn)步可能會(huì)對(duì)地?zé)岚l(fā)展非常有利。
有吸引力的地?zé)崴畮?kù)通常溫度在160~300攝氏度，這些地區(qū)的高溫環(huán)境和高度斷裂的巖石讓鉆井工作變得非常復(fù)雜，尤其在選擇管狀工具、井下工具和膠結(jié)材料方面。
一些油氣公司依托在鉆井方面積累下的豐富經(jīng)驗(yàn)進(jìn)軍地?zé)岙a(chǎn)業(yè)，并取得了不錯(cuò)的成果。例如，意大利埃尼公司運(yùn)營(yíng)的干蒸汽發(fā)電廠(chǎng)始建于1904年，現(xiàn)在成為歐洲大陸深層、超臨界環(huán)境的地?zé)犴?xiàng)目的試點(diǎn)。這個(gè)項(xiàng)目的迷人之處在于，一口超臨界地?zé)峋梢援a(chǎn)生傳統(tǒng)地?zé)?0倍以上的能量，埃尼公司的最終目的是將井的深度從2.2千米增加到3.5千米，對(duì)更深層次的蒸汽儲(chǔ)層進(jìn)行化學(xué)和熱物理特性的分析。
挪威在油氣勘探方面也有先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。目前，挪威的公司Sintef正在開(kāi)發(fā)用于惡劣環(huán)境的測(cè)井工具，憑借著豐富的油氣工業(yè)儀表經(jīng)驗(yàn)，該公司希望可以開(kāi)發(fā)出用于300攝氏度井下溫度的測(cè)井工具。
測(cè)井工具只是面臨的眾多挑戰(zhàn)之一。管理完井液、設(shè)備和固井的腐蝕效應(yīng)方面，還需要進(jìn)行進(jìn)一步的研究。開(kāi)發(fā)地?zé)崮艿姆椒ㄅc油氣公司所采用的方法非常相似，油氣公司的鉆探深度甚至?xí)^(guò)10千米。地?zé)犴?xiàng)目為油氣公司提供了一個(gè)促進(jìn)技術(shù)發(fā)展、收入來(lái)源多樣化以及綠色轉(zhuǎn)型的機(jī)會(huì)。
