神秘的地下有很多寶藏，被稱為“會發(fā)電的石頭”的干熱巖就是其中之一，科研人員一直在尋找高效開發(fā)它的辦法。4月18日從江漢石油工程公司研究中心液體研發(fā)實驗室傳來好消息，該實驗室針對干熱巖的高效開發(fā)，成功研制了一種性能優(yōu)異的壓裂液體系——HIMA高溫膠凝酸體系，使得干熱巖這座寶庫向人們敞開了大門。

干熱巖是一種新興地?zé)崮茉?，埋藏在地?至10千米處，巖內(nèi)溫度通常大于200℃。據(jù)測算，我國干熱巖資源量相當(dāng)于856萬億噸標準煤，極具開發(fā)潛力。

干熱巖發(fā)電的原理說來簡單，從地面把高壓冷水注入地下，使冷水滲入人工壓裂造出的巖層縫隙中，水吸收地?zé)崮芰?，以水蒸氣或高溫水的形式回到地面，帶動汽輪機發(fā)電機轉(zhuǎn)動。發(fā)電后的“廢水”還可用于供暖，冷卻后的水再次注入地下循環(huán)使用，整個開發(fā)利用過程零排放、零污染，且發(fā)電穩(wěn)定性強于風(fēng)電、光伏。

實驗室研發(fā)負責(zé)人閆秀介紹，干熱巖開采中還存在大量技術(shù)難題待解決。在我國東部地區(qū)，普遍要到地下6千米才能得到180℃的干熱巖，地下高溫高壓環(huán)境對任何鉆具和鉆采工藝都是極大的挑戰(zhàn)。另外，干熱巖所在的碳酸鹽巖層中礦物質(zhì)會與開采用的化學(xué)試劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成結(jié)晶，進而堵塞井筒。

“要開采干熱巖，關(guān)鍵一步是人工壓裂制造巖層縫隙。”閆秀介紹說，研發(fā)團隊從酸化壓裂技術(shù)上獲得了靈感。這一技術(shù)本是用于開發(fā)碳酸鹽巖儲層的油氣資源，在研究人員設(shè)想中，通過往巖層注入膠凝酸液體，與干熱巖發(fā)生反應(yīng)，就可以在巖層內(nèi)部溶解出多條可供冷水進入的通道。然而，地下高溫高壓會破壞酸液，而且在注入過程中，為避免過度溶解弄垮地層，酸液必須“認路”，只去溶解巖層而不是去溶解金屬井筒。

經(jīng)過近兩年的研發(fā)，該實驗室研發(fā)出HIMA高溫膠凝酸體系。它以鹽酸作為主體酸并添加輔助添加劑，使膠凝酸體系達到工業(yè)開發(fā)的需要，產(chǎn)品可耐溫160℃以上、腐蝕性低且緩釋性能優(yōu)異，在不破壞巖體的情況下，能夠由人控制，在巖體內(nèi)部酸蝕出多條平行延展的通道，從而充分提取巖體中的熱能。

“我國對干熱巖的認識，只有不到5年的時間，受制于膠凝酸體系不能抗高溫開發(fā)應(yīng)用的問題，目前只在一些低溫淺層中尋找溫度最高的巖塊進行開發(fā)。”此次體系研發(fā)負責(zé)人閆秀說到。

干熱巖的地?zé)岚l(fā)電系數(shù)高達72%~80%，是風(fēng)能的3~4倍、太陽能的4~5倍。其開發(fā)利用對我國盡早實現(xiàn)碳達峰、碳中和起著至關(guān)重要的作用。我國曾在松遼盆地發(fā)現(xiàn)過一處240℃的高溫地?zé)崮苜Y源，可由于其埋藏地下7000多米深處，使得我們無法對其進行開發(fā)利用。

據(jù)介紹，由該實驗室研發(fā)的HIMA高溫膠凝酸體系，現(xiàn)已在江蘇某干熱巖井成功應(yīng)用，取得了超預(yù)期的良好表現(xiàn)。該體系產(chǎn)品具備成本低、溶蝕速率可控、粘度可調(diào)等特性，適合工業(yè)化批量生產(chǎn)，是干熱巖高效開發(fā)的利器，推廣潛力巨大。