水熱型地?zé)豳Y源開發(fā)利用歷史悠久、技術(shù)成熟、經(jīng)濟(jì)效益好，但分布不均，資源潛力有限，存在規(guī)?；_發(fā)瓶頸(Fridleifssoneta1．，2016；Lundeta1．．2016)。干熱巖（深層地?zé)豳Y源的主要賦存形式）分布范圍廣，資源儲(chǔ)量更大，開發(fā)潛力是傳統(tǒng)水熱型地?zé)豳Y源的100倍以上，是重要的戰(zhàn)略資源（汪集旸等，2012；王貴玲等，2017）。

20世紀(jì)70年代以來(lái)，美國(guó)等多個(gè)國(guó)家開展了增強(qiáng)型（工程型）地?zé)嵯到y(tǒng)(EGS)實(shí)驗(yàn)，取得了豐碩的成果（陸川等，2015；許天福等，2016）。美國(guó)新墨西哥州芬頓山(FentonHill)實(shí)施了全球首個(gè)EGS項(xiàng)目，首次嘗試從低滲透性干熱巖體內(nèi)提取地?zé)豳Y源；德國(guó)蘭道(Landau)是世界上首個(gè)商業(yè)性EGS發(fā)電項(xiàng)目；法國(guó)舒爾茨(Soultz)是目前仍在商業(yè)化運(yùn)營(yíng)的EGS項(xiàng)目(Schellschmidteta1．，2010)。Massa-chusettsInstituteofTecnology(2006)系統(tǒng)討論了美國(guó)EGS開發(fā)前景，引起了國(guó)際社會(huì)的廣泛關(guān)注。

我國(guó)干熱巖研究起步相對(duì)較晚，21世紀(jì)初才開展系統(tǒng)的理論研究和調(diào)查評(píng)價(jià)工作。2018年在青海共和盆地探獲236℃（孔深3705m）干熱巖資源，是國(guó)內(nèi)首次鉆獲的埋藏最淺、溫度最高的干熱巖體，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)干熱巖勘查的重大突破（張森琦等，2018；張盛生等，2019）。隨后在海南澄邁、河北唐山、江蘇興化等地發(fā)現(xiàn)干熱巖資源，大大推動(dòng)了干熱巖勘查開發(fā)進(jìn)程（齊曉飛等，2020；曹銳等，2022）。

系統(tǒng)總結(jié)國(guó)內(nèi)外增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)在碳酸鹽巖深層干熱巖地?zé)豳Y源中的開發(fā)利用進(jìn)展及典型示范工程經(jīng)驗(yàn)，為我國(guó)EGS推廣應(yīng)用提供參考。

1.研究背景

由于干熱巖體內(nèi)幾乎不含流體，內(nèi)部蘊(yùn)含的熱能無(wú)法直接利用，需利用工程技術(shù)手段對(duì)儲(chǔ)熱巖體進(jìn)行改造，建立具有復(fù)雜裂隙網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的人工熱儲(chǔ)層，以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的流體循環(huán)換熱過(guò)程，這種系統(tǒng)被稱迄今為止，全球已有EGS項(xiàng)目超過(guò)60個(gè)，熱儲(chǔ)巖性以花崗巖、變質(zhì)巖類為主，其次為砂巖和碳酸鹽巖(Breedeetal.,2013;Pollacketal.,2020)。早期項(xiàng)目多位于地溫梯度較高的火山或深部巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈區(qū)，熱儲(chǔ)巖性以花崗巖類為主。例如，美國(guó)新墨西哥州芬頓山項(xiàng)目的儲(chǔ)層巖性為花崗閃長(zhǎng)巖，法國(guó)舒爾茨的熱儲(chǔ)巖性為花崗巖，我國(guó)青海共和的熱儲(chǔ)巖性為花崗閃長(zhǎng)巖。隨著EGS技術(shù)的發(fā)展，溫度相對(duì)偏低而工程改造難度相對(duì)較小的沉積巖類熱儲(chǔ)層受到了重視（龐忠和等，2020;亢方超等，2022）。

增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)成敗的關(guān)鍵很大程度取決于壓裂造儲(chǔ)的難易程度及儲(chǔ)層改造效果?；◢弾r類等硬質(zhì)巖石具有硬度大、結(jié)構(gòu)致密、滲透率低、天然裂隙不發(fā)育等特點(diǎn)，存在鉆探成本高、儲(chǔ)層改造有效手段少、復(fù)雜裂縫系統(tǒng)形成難度大、壓裂改造過(guò)程中易誘發(fā)地震等問題，導(dǎo)致儲(chǔ)層建造難度和改造成本居高不下，嚴(yán)重限制了EGS的經(jīng)濟(jì)可行性。

碳酸鹽巖具有化學(xué)性質(zhì)活潑、硬度相對(duì)較小、天然裂縫發(fā)育等特征，可以綜合利用水力刺激、化學(xué)刺激、熱刺激等多種手段提高儲(chǔ)層改造效果。同時(shí)，大型沉積盆地內(nèi)的碳酸鹽巖不僅是優(yōu)質(zhì)熱儲(chǔ)層，也是油氣資源勘探開發(fā)的重要目標(biāo)層，石油部門開展了大量的基礎(chǔ)地質(zhì)、地震勘探、鉆井和儲(chǔ)層改造試驗(yàn)等工作，積累了豐富的地質(zhì)資料和勘查經(jīng)驗(yàn)（何治亮等，2021;袁文奎等，2021），大幅降低了深部地?zé)豳Y源勘查開發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)和技術(shù)難度。而且，沉積盆地

區(qū)域地勢(shì)平坦，交通便利，經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)達(dá)，為地?zé)豳Y源勘查開發(fā)提供了便利的基礎(chǔ)設(shè)施條件和應(yīng)用市場(chǎng)。隨著雙工質(zhì)ORC發(fā)電技術(shù)的普及，可用于發(fā)電的地?zé)豳Y源的溫度范圍正在擴(kuò)大，目前可從>100℃的地?zé)崴蝎@得電力資源，進(jìn)一步提高碳酸鹽巖熱儲(chǔ)層的開發(fā)利用價(jià)值。此外，碳酸鹽巖分布區(qū)水熱型地?zé)豳Y源豐富，其開發(fā)利用成果不僅為深層地?zé)豳Y源的勘查提供了深部地?zé)岬刭|(zhì)信息，也為“干、濕（水）”地?zé)豳Y源協(xié)同利用創(chuàng)造了條件，提升了地?zé)豳Y源的綜合利用價(jià)值。因此，碳酸鹽巖型EGS逐漸成為深部熱能開發(fā)的重要方向(vanderHoorneta1．，2012；龐忠和等，2020;Arndteta1．，2021)。

國(guó)際上，碳酸鹽巖EGS項(xiàng)目勘查開發(fā)活躍區(qū)位于歐洲中部，已有商業(yè)化運(yùn)營(yíng)成功案例，取得了良好的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。近年來(lái)，我國(guó)在河北獻(xiàn)縣和雄縣開展了深部碳酸鹽巖熱儲(chǔ)強(qiáng)化增產(chǎn)改造實(shí)驗(yàn)，在江蘇興化地區(qū)開展了碳酸鹽巖型干熱巖熱儲(chǔ)層的大規(guī)模酸化壓裂試驗(yàn)，均取得了良好的改造效果，為后期規(guī)?；?、商業(yè)化開發(fā)利用奠定了基礎(chǔ)。

系統(tǒng)總結(jié)國(guó)內(nèi)外具有代表性的碳酸鹽巖EGS項(xiàng)目進(jìn)展情況及主要成果，并分析存在的問題。

2.國(guó)外進(jìn)展

國(guó)際上，碳酸鹽巖型EGS項(xiàng)目主要位于歐洲中部阿爾卑斯造山帶北麓的Molasse盆地內(nèi)，該盆地是一個(gè)典型的不對(duì)稱前陸盆地，東西長(zhǎng)約700km，南北寬約130km，自西向東依次跨越法國(guó)、瑞士、德國(guó)和奧地利等國(guó)（Wolfgrammeta1．，2015；Mrazeta1．，2018）。

Molasse盆地形成于始新世晚期，根據(jù)巖性、古地理和構(gòu)造發(fā)育程度可將盆地內(nèi)地層分為2個(gè)構(gòu)造層，即由三疊一白堊紀(jì)海相碳酸鹽巖組成的基底構(gòu)造層及基底之上的陸源碎屑沉積巖構(gòu)造層。該盆地是歐洲水熱型地?zé)崮軡摿ψ罡叩牡貐^(qū)之一，對(duì)盆地巖溶碳酸鹽巖型地?zé)豳Y源調(diào)查評(píng)價(jià)始于20世紀(jì)70年代(Homutheta1．，2014)，20世紀(jì)90年代開始規(guī)模化商業(yè)開發(fā)利用，主要利用白堊系Malm組上部含水層。從區(qū)域上看，Malm組巖性以灰?guī)r、白云巖為主，厚度>500m，埋深自北向南不斷增加，地層溫度不斷升高，巖溶裂隙及滲透性不斷降低。隨著歐洲對(duì)地?zé)豳Y源需求的增加，埋藏更深、溫度更高的地?zé)豳Y源逐漸成為勘探開發(fā)的熱點(diǎn)(Hofmanneta1．，2014)。然而，隨著埋深的增加，地層滲透率大幅降低，經(jīng)濟(jì)可用的流量減少，需對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行酸化改造來(lái)提高產(chǎn)能，以滿足開發(fā)利用需求。

2.1奧地利阿爾特海姆(Altheim)項(xiàng)目

Altheim項(xiàng)目位于Molasse盆地西部，距德國(guó)邊境15km，面積22km2，人口約5000人。

地?zé)嵯到y(tǒng)由2口地?zé)峋M成。鉆孔Thermalla孔深約2300m，自噴流量64.8m3/h，酸化改造后自噴流量增至165.6m3/h，孔口溫度增至104℃，產(chǎn)熱能力達(dá)22MWth，成為當(dāng)時(shí)歐洲中部非火山區(qū)產(chǎn)量最高的鉆孔(Pernecker，1999)。1994年完成第二口井，井深3100m，垂直深度2200m，生產(chǎn)率360m3/h，井口溫度93℃，現(xiàn)作為回灌井接收65℃的尾水(Lundeta1．，2007)。

該地?zé)嵯到y(tǒng)主要用于區(qū)域供暖和發(fā)電。約一半地?zé)崴苯佑糜诠┡峁β食^(guò)10MW，滿足當(dāng)?shù)?0%居民的取暖需求；其余的地?zé)崴糜?.5MWe的雙工質(zhì)循環(huán)發(fā)電，最高輸出功率為1.027MWe，地?zé)岚l(fā)電后的尾水為學(xué)校、游泳池供熱。通過(guò)熱-電聯(lián)用進(jìn)一步擴(kuò)大應(yīng)用規(guī)模，降低使用成本(Pemecker，1999)。

2.2德國(guó)安達(dá)赫治(Unterhaching)項(xiàng)目

Unterhaching熱電聯(lián)產(chǎn)場(chǎng)位于Molasse盆地中部，慕尼黑附近，是德國(guó)首個(gè)地?zé)岚l(fā)電項(xiàng)目。該地區(qū)是近年來(lái)德國(guó)地?zé)岚l(fā)電供暖應(yīng)用發(fā)展最快的地區(qū)。

慕尼黑地區(qū)Malm組厚約600m，埋深2500~4000m，其上部適合開發(fā)利用的地層厚約350~400m。開采系統(tǒng)由1口生產(chǎn)井(GTla)和1口回灌井(GT2)組成。其中，GTla井垂直深度3350m，井底溫度123.5℃，產(chǎn)能測(cè)試未達(dá)預(yù)期，酸化壓裂后產(chǎn)能提高了37倍；GT2井位于GTla井以東約3.5km，垂直深度3590m，井底溫度133.7℃，經(jīng)15%鹽酸酸化處理后產(chǎn)量顯著提高。2個(gè)井組間熱水循環(huán)時(shí)生產(chǎn)率達(dá)540rri3/h，溫度為122℃(Wolfgrammeta1.,2007;OrtizRojasetal.,2017).

地?zé)崴黄叫蟹譃?支：一支用于Kalina循環(huán)發(fā)電機(jī)組，提供3.35MW。電力；另一支用于區(qū)域供熱，提供約40MWth的熱電功率，滿足當(dāng)?shù)?/3的家庭地?zé)峁┡枨?。?xiàng)目運(yùn)作中優(yōu)先考慮冬季供暖，富余產(chǎn)量用于地?zé)岚l(fā)電(Knapeketa1．，2007)。該項(xiàng)目全年完全經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，是德國(guó)最大的提取深層地?zé)崮軣崃坎l(fā)電的項(xiàng)目。

2.3德國(guó)毛爾施泰滕(Mauerstetten)項(xiàng)目

Mauerstetten項(xiàng)目位于Molasse盆地中部，該區(qū)Malm地層埋深3430—3630m，預(yù)測(cè)溫度為110~150℃，因可用于發(fā)電而受到重視(Tamaskovicseta1．，2014)。

項(xiàng)目施工了GT1井，傾角50°，井深4523m(垂深4085m)，在3763m鉆遇晚侏羅世Malm灰?guī)r，鉆遇厚度486m。測(cè)井資料顯示發(fā)育3條斷層。在垂深3675m處獲得的非穩(wěn)態(tài)溫度為130℃，估計(jì)流量<36m3/h。在GT1井內(nèi)施工了1口分支井GTla，傾角57°，井深4458m（垂深3764m），鉆遇碳酸鹽巖地層，厚143m，在儲(chǔ)層內(nèi)與GT1井相距513m(Tamaskovicseta1．，2014；Mrazeta1．，2018)，流量<10.8m3/h。由于鉆遇的碳酸鹽巖地層的孔隙率較低，而斷層活動(dòng)等造成的裂隙被方解石充填，降低了地層的孔隙率和滲透性，從而顯著降低了儲(chǔ)層的質(zhì)量。

Mauerstetten項(xiàng)目以工業(yè)應(yīng)用為目的，但由于流速低，整體績(jī)效下降，目前僅作為一研究性項(xiàng)目繼續(xù)推進(jìn)，開展地質(zhì)構(gòu)造、生物地層與地質(zhì)力學(xué)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的研究，旨在深化對(duì)儲(chǔ)層的認(rèn)識(shí)，以制定提高產(chǎn)能的戰(zhàn)略(Jentscheta1．，2013；Moecketa1．，2013)。

2.4瑞士圣加侖(St．Gallen)項(xiàng)目

St.Gallen項(xiàng)目位于Molasse盆地西部，瑞士圣加侖市(St.Gallen)附近，與德國(guó)、奧地利接壤，是歐洲地?zé)豳Y源開發(fā)的重點(diǎn)區(qū)域之一。

據(jù)三維地震勘探資料顯示，該地區(qū)Malm組灰?guī)r地層埋深約4000m，厚度約800m，推測(cè)溫度為150~170℃。受圣加倫斷層影響，推測(cè)可能存在構(gòu)造裂隙含水層。在目標(biāo)區(qū)施工了1口GT-1鉆井，垂深4252m（井深4450m），井底溫度150℃。其中，0—3809m（垂深，下同）為新生界沉積地層，巖性以碎屑沉積巖為主；3809~4207m為侏羅系Malm組地層，巖性以灰色一深灰色微晶灰?guī)r、泥晶灰?guī)r、層狀灰?guī)r、海綠石泥灰?guī)r為主；4207—4252m為侏羅系Dogger組，巖性為淺灰色砂巖、灰色泥巖夾少量泥灰?guī)r(Naefeta1．，2014)。

通過(guò)小規(guī)模水力壓裂、酸洗等工藝，對(duì)儲(chǔ)層裂隙進(jìn)一步清洗，獲得連續(xù)水流流量約21.6m3/h，峰值達(dá)43.2m3/h，但遠(yuǎn)小于180m3/h的預(yù)期值(Brunnereta1．，2014)，最終因熱水產(chǎn)量不足、地震誘發(fā)風(fēng)險(xiǎn)增加以及出現(xiàn)異常氣流等原因而中止。

3.國(guó)內(nèi)進(jìn)展

我國(guó)碳酸鹽巖型熱儲(chǔ)層分布總面積約占陸地面積的1/3，平面上分布廣，垂向上厚度大，熱流值高，是我國(guó)水熱型地?zé)豳Y源的主要分布區(qū)和開發(fā)利用的主場(chǎng)區(qū)（王貴玲等，2020；馬峰等，2022），在天津、河北等地均實(shí)現(xiàn)了水熱型地?zé)豳Y源的規(guī)模化、商業(yè)化利用，雄縣利用地?zé)峒泄┡ǔ闪藝?guó)內(nèi)首座“無(wú)煙城”。然而，水熱型地?zé)豳Y源受構(gòu)造環(huán)境控制明顯，分布不均且范圍有限，主要分布在導(dǎo)水?dāng)嗔褞Ц浇秃翊筇妓猁}巖儲(chǔ)層頂部巖溶裂隙發(fā)育段，其開發(fā)利用潛力有限。如何利用工程技術(shù)手段，提高深部碳酸鹽巖熱儲(chǔ)的滲透性，建立增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)，開發(fā)資源儲(chǔ)量更大、溫度更高的深層干熱巖地?zé)豳Y源，是擴(kuò)展地?zé)豳Y源找礦第二空間、提高地?zé)豳Y源整體利用價(jià)值的關(guān)鍵。

酸化壓裂是碳酸鹽巖型油氣層穩(wěn)產(chǎn)、增產(chǎn)的重要技術(shù)，已經(jīng)開展了大量的研究與生產(chǎn)實(shí)踐（楊菁等，2022），取得了顯著的增產(chǎn)效果，是油氣開發(fā)領(lǐng)域一種常規(guī)的儲(chǔ)層改造手段，已逐漸被引入地?zé)豳Y源開發(fā)領(lǐng)域（柯柏林等，2007）。20世紀(jì)初，酸化壓裂技術(shù)首次應(yīng)用到天津地?zé)衢_發(fā)中，隨后在山東、北京、浙江、山西等地逐漸推廣并獲得成功（馬忠平等，2007；王連成等，2010；呂殿臣，2013；徐云鵬，2015；姬永紅，2017；楊淼等，2018；李文等，2019；劉慶等，2020；朱咸濤，2021）。

上述酸化增產(chǎn)改造試驗(yàn)主要針對(duì)水熱型地?zé)峋?，通過(guò)治理地?zé)峋畮?chǔ)層內(nèi)泥漿污染以提高原有裂隙的連通性，增加導(dǎo)流能力。但酸化實(shí)驗(yàn)規(guī)模較小，酸液縱向擴(kuò)展深度淺，熱儲(chǔ)層溫度低，不屬于嚴(yán)格意義上的EGS，可為深部碳酸鹽巖熱儲(chǔ)層改造提供借鑒。近年來(lái)，天津、河北、江蘇等地先后施工多口深度達(dá)4000m左右的地?zé)峋?，探獲厚大、低滲透性碳酸鹽巖熱儲(chǔ)層，為我國(guó)碳酸鹽巖型EGS的建立提供了可能。在國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃及省級(jí)財(cái)政資金支持下，相關(guān)單位積極開展了理論研究和場(chǎng)地試驗(yàn)，積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

3.1國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃

國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“雄安新區(qū)深層地?zé)豳Y源探測(cè)評(píng)價(jià)技術(shù)示范”（2018-2021年）和“深部碳酸鹽巖熱儲(chǔ)層強(qiáng)化增產(chǎn)與利用綜合評(píng)價(jià)技術(shù)”（2019-2022年）以京津冀地區(qū)廣泛分布的深部碳酸鹽巖熱儲(chǔ)層為研究對(duì)象，聚焦熱儲(chǔ)形成與演化規(guī)律，綜合探測(cè)方法、經(jīng)濟(jì)高效鉆完井工藝以及熱儲(chǔ)增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)，開展聯(lián)合攻關(guān)，為深層碳酸鹽巖熱儲(chǔ)層的規(guī)?；_發(fā)提供理論支撐和技術(shù)保障。

3.2河北獻(xiàn)縣

為探索適合河北獻(xiàn)縣深部巖溶熱儲(chǔ)勘查開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)，促進(jìn)地?zé)崆鍧嵐┡a(chǎn)業(yè)發(fā)展，在獻(xiàn)縣隆起區(qū)施工了GRY1井，孔深4025.82m，井口水溫103℃，鉆遇地層為0—1326.60m新生界沉積地層、1326.60～3023.07m薊縣系霧迷山組、3023.07~3767.46m薊縣系楊莊組、3767.46~4025.82m薊縣系高于莊組，其中薊縣系為一套以白云巖為主的地層。2017年，在小型壓裂試驗(yàn)、物性測(cè)試分析、壓裂數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上，針對(duì)3700~4000m白云巖段開展主壓裂試驗(yàn)，共注入壓裂液283m3，模擬計(jì)算裂縫長(zhǎng)度64.3m、高度131.3m。壓裂前后單位涌水量由0.835911(s·m)升至1.7108U(s·m)，壓裂改造效果較為明顯（秦祥熙，2021）。

利用井場(chǎng)相鄰的1口地?zé)峋_展了地?zé)岚l(fā)電與供暖兩級(jí)梯級(jí)利用實(shí)驗(yàn)，發(fā)電裝機(jī)容量為280kW/h，發(fā)電后的尾水為附近居民供暖（秦祥熙等，2019；秦祥熙，2021）。該項(xiàng)目處于試驗(yàn)性運(yùn)行階段，旨在獲取系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，為規(guī)模化開發(fā)提供依據(jù)。

3.3河北雄安

雄安新區(qū)是我國(guó)中東部地?zé)豳Y源條件最好的地區(qū)之一，目前開發(fā)利用的層位為霧迷山組白云巖頂部約200m的強(qiáng)巖溶發(fā)育帶。多個(gè)地?zé)峋衣稛醿?chǔ)厚度>2000m，其中榮成地?zé)崽顳22井深3517m，揭露碳酸鹽巖地層厚度達(dá)2537m，為雄安新區(qū)揭露碳酸鹽巖地層最厚的地?zé)峋ｑR峰等(2022)針對(duì)D22井3024～3174m低滲透性碳酸鹽巖熱儲(chǔ)層開展了水力噴射酸化壓裂改造試驗(yàn)，結(jié)果顯示，涌水量由改造前的4.72m3/h增至改造后的44.10m3/h，提高了8.3倍；儲(chǔ)層滲透系數(shù)由4.4×10-3m/d升至146.3×l0-3m/d。試驗(yàn)證明可通過(guò)熱儲(chǔ)改造提高深部巨厚碳酸鹽巖熱儲(chǔ)的開發(fā)潛能。

此外，2021年江蘇興化成功探獲干熱巖資源，目前正在開展開發(fā)利用井組建設(shè)和壓裂改造試驗(yàn)，攻關(guān)人工造儲(chǔ)、井組連通等方面的關(guān)鍵技術(shù)。

4.存在的問題

經(jīng)過(guò)近50年的發(fā)展，增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)技術(shù)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，美國(guó)、日本、法國(guó)、德國(guó)、澳大利亞和中國(guó)等先后完成了試驗(yàn)性發(fā)電，個(gè)別項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化運(yùn)營(yíng)。但目前仍處于起步階段，尚面臨下列諸多問題。

4.1人工儲(chǔ)層建造難度大

人工儲(chǔ)層建造是EGS成功的關(guān)鍵。相對(duì)于傳統(tǒng)油氣行業(yè)，EGS儲(chǔ)層的建造需在儲(chǔ)層內(nèi)建構(gòu)一定規(guī)模的具有復(fù)雜裂隙網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的人工熱儲(chǔ)，既要保證一定的連通性，產(chǎn)生滿足工業(yè)生產(chǎn)需求的循環(huán)流量，又要避免因裂隙短路而造成過(guò)早熱突破。歐洲碳酸鹽巖EGS是在充分利用儲(chǔ)層內(nèi)已有斷裂及巖溶裂隙基礎(chǔ)上建立的，儲(chǔ)層建造難度相對(duì)較低，初步實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化應(yīng)用，但該技術(shù)難以推廣應(yīng)用于天然裂隙不發(fā)育的厚大熱儲(chǔ)層中。我國(guó)在河北、江蘇等地低滲透性碳酸鹽巖中開展儲(chǔ)層改造試驗(yàn)，獲得了預(yù)期效果，但仍待實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證。

4.2儲(chǔ)層改造監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)技術(shù)不成熟

微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)被認(rèn)為是評(píng)價(jià)儲(chǔ)層建造效果最有效的方法，原理是利用儲(chǔ)層破裂時(shí)產(chǎn)生的微震來(lái)評(píng)估刺激改造位置及體積。由于壓裂引起的微震震級(jí)小、能量弱，信號(hào)識(shí)別與定位難度大，評(píng)價(jià)儲(chǔ)層滲透性和改造范圍的可靠性有待進(jìn)一步提高。實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，微震活動(dòng)不能準(zhǔn)確反映滲透性改變情況，微震云的范圍也遠(yuǎn)超有效改造范圍(Riffaultetal.,2018).

4.3資本投入高、風(fēng)險(xiǎn)大

EGS的建立需要至少2—3口鉆井，以建立循環(huán)換熱過(guò)程實(shí)現(xiàn)熱電轉(zhuǎn)換。該類鉆井面臨鉆探深度大、高溫、高壓以及巖石硬度大等嚴(yán)苛環(huán)境，成井后還需滿足后期壓裂改造和開發(fā)利用需求，鉆井成本高。建造一定規(guī)模的人工熱儲(chǔ)層也是開發(fā)利用的必需環(huán)節(jié)，儲(chǔ)層建造的工藝復(fù)雜、不確定性強(qiáng)且耗費(fèi)巨大，導(dǎo)致EGS總投資高，而深部地質(zhì)條件的復(fù)雜性增加了投資的風(fēng)險(xiǎn)，制約了勘查資金尤其是勘查初期資本的投入。

4.4存在一定的誘發(fā)地震風(fēng)險(xiǎn)

EGS儲(chǔ)層刺激改造作業(yè)引起的微地震事件深度大且能量較小，一般為無(wú)感事件，不會(huì)對(duì)地表環(huán)境造成影響(Moskaeta1．，2021)。事實(shí)上，適度的微地震活動(dòng)有利于地?zé)醿?chǔ)層的建造，并且有助于對(duì)儲(chǔ)層改造效果的準(zhǔn)確評(píng)價(jià)。但由于地質(zhì)條件的復(fù)雜性和不確定性，短時(shí)間內(nèi)大量高壓流體的注入會(huì)對(duì)原位應(yīng)力場(chǎng)產(chǎn)生一定的擾動(dòng)，引起物理環(huán)境的變化，存在誘發(fā)地震的風(fēng)險(xiǎn)(Kimeta1．，2018)。雖然通過(guò)加強(qiáng)深部地質(zhì)條件監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)，制定誘發(fā)地震“紅綠燈系統(tǒng)”可以降低誘發(fā)地震風(fēng)險(xiǎn)(Schultzeta1．，2020)，但仍不能完全避免類似事件的發(fā)生。

5.結(jié)論及展望

(1)地?zé)崮苁且环N安全穩(wěn)定、綠色高效的可再生能源，是低碳化能源結(jié)構(gòu)的重要組成部分，其中深層干熱巖地?zé)崮茏罹唛_發(fā)潛力。增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)是開發(fā)利用深層干熱巖地?zé)崮艿挠行Ъ夹g(shù)手段。相對(duì)于花崗巖類硬質(zhì)巖石，碳酸鹽巖熱儲(chǔ)層具有質(zhì)脆、化學(xué)性質(zhì)活潑、天然裂隙發(fā)育等優(yōu)勢(shì)，更易于建立增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)，應(yīng)是今后重點(diǎn)發(fā)展的方向。

(2)利用增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)開發(fā)碳酸鹽巖熱儲(chǔ)地?zé)豳Y源，對(duì)我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)、能源安全的維護(hù)以及“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)具有重大意義。我國(guó)碳酸鹽巖型地?zé)豳Y源豐富、分布廣泛，不僅是水熱型地?zé)豳Y源開發(fā)利用的主場(chǎng)地，也是EGS應(yīng)用的潛力區(qū)。近年來(lái)，我國(guó)碳酸鹽巖型深部干熱巖地?zé)崮芸辈殚_發(fā)取得了重大進(jìn)展，在資源調(diào)查評(píng)價(jià)、儲(chǔ)層改造和發(fā)電試驗(yàn)等方面積累了大量經(jīng)驗(yàn)，國(guó)家及省級(jí)開發(fā)利用示范工程建設(shè)穩(wěn)步推進(jìn)。今后應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)基礎(chǔ)理論研究、關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和示范工程建設(shè)，為規(guī)?；茝VEGS奠定基礎(chǔ)。

(3)碳酸鹽巖型增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)在全世界范圍內(nèi)尚處于發(fā)展的初期階段，依然面臨人工建立復(fù)雜裂縫網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)難、儲(chǔ)層精細(xì)刻畫難度大、深部地?zé)釛l件不確定性強(qiáng)、存在誘發(fā)地震風(fēng)險(xiǎn)等制約因素，仍需共同努力探索。

摘自《地質(zhì)學(xué)刊》2023年第2期