藏在山東的「寶藏」資源,能讓中國使用上千年,連美日都羨慕不已

資訊     2021年09月01日

在我國的山東地區,有一種「寶藏」資源,而這種資源總量相當於188億噸的標準煤,甚至能讓我們中國使用4000年。當時這個消息一經傳出,美日羨慕不已,那麼這種資源是什麼呢,我國又是如何利用這種資源造福人類的,美日對此又是如何做的?

藏在山東的「寶藏」資源,能讓中國使用上千年,連美日都羨慕不已

眾所周知,我國是一個資源消耗大國,雖然我們的資源比較豐富,但是人們對於資源的消耗依舊比較大,尤其是石油,煤炭,淡水資源等等,而且每年一些必要的資源還要依賴進口。而在我國的地底下卻埋藏著這樣一種資源,不是煤炭,也不是石油,雖然到目前為止開採比較少,卻能讓我們使用上千年之久,那麼既然可以用這麼多年,為何不大力開採呢?這種資源能否改變我國資源緊張的格局呢?其實這種資源就是乾熱岩,第一次發現大規模可利用的乾熱岩是在青海共和盆地,而在2009年的時候,我國又在山東發現這種資源。據悉,它的資源標準量相當於188噸標準煤,可用於發電。有人就比較疑惑了,岩石是如何用來發電的呢,我國科學家是如何將二者進行轉化的呢?其實在我國早期發現乾熱岩的時候,我國的科學家們也比較犯難,不知道如何利用這種資源,但在科研人員的不斷努力下,他們想出了比較好的辦法,那就是相關的工具。先在地表挖一個注入井,然後再從井口倒一定量的水,水溫不需要太高就可以經過特殊的地理結構產生很高的水壓力,然後再挑選幾個合適的地方再打幾口井,這些井就是用來回收的高溫水以及高溫氣體。這些高壓水進入岩石的時候會通過特有的壓力讓岩石中存在的裂縫變大,而通過這種不斷的擴大,不斷和岩石進行熱量交換,最後溫度可以達到300多度,這就是利用乾熱岩發熱的核心,不僅如此最直觀的應用就是利用這些水汽進行低熱能源的開發,而正是因為它還可以循環利用,所以被美日「眼紅」,美國、日本也加緊了對這種資源的開發。

藏在山東的「寶藏」資源,能讓中國使用上千年,連美日都羨慕不已

據悉,1978年美國芬頓山設計對井ee2和ee3熱儲構造,位於地下3000米深的片麻岩和片岩之中,ee3井經水力壓裂,未能與ee2井形成較好的水力聯繫。於是根據微整監測數據,在井深2830米處側向開鑽形成ee3a井,最終井深4018米,進入ee2井和ee3井壓裂形成的裂隙系統中,二者之間的生產回灌試驗顯示,灌水回收率在66%左右。這邊日本也沒有閒著,項目始於1990年注入井ogc1井深1000米,井底溫度230攝氏度,與井底和井深710米處兩次壓裂,生產井ogc2井深900m,井底溫度240攝氏度。注水試驗顯示回收率只有3%,ogc2井經壓裂後回收率提高到10%,ogc2和ogc2再次進行壓裂,回收率達到25%,雖然沒有美國做得那麼好,但是效果也不錯。那麼就會有人問了,由於下岩石經過熱量交換,那麼在人類的這種大規模的開採,不會引發地震爆炸以及自然災害嗎?其實多少會有影響?

藏在山東的「寶藏」資源,能讓中國使用上千年,連美日都羨慕不已

2006年,位於瑞士巴塞爾的一個商業乾熱岩發電引發了當地一場3.4級地震,雖然這次地震沒有造成傷亡,但讓當地人聯想起幾百年前發生在此地的一次夷平城市的6.0級地震。2017年韓國浦項市發生5.5級地震,造成數億元財產損失,這場地震也被懷疑和附近的乾熱岩發電廠有關,最終兩個項目都被迫關停。與礦石開採油氣壓裂一樣,開採乾熱岩地熱發電確實也可能引發地震,但專家表示,乾熱岩發電開採地熱過程引發大地震的風險很小,即便地震發生,頻繁的小規模地震也有助於釋放斷層積累的應力,如果選址時多做功課,並且在地面晃動還較為輕微時降低注入率,發生在瑞士和韓國的地震應該是可以避免的,所以說這種事可以規避的,只要採用合理的方法,就能減少風險。而其中高溫爆炸也是有可能發生的。第一次事故就發生在義大利拉德瑞羅,當時一口鑽井在鑽探到地下將近4000米深時,遇到了380攝氏度的超高溫水,鑽頭因為無法承受高溫而損壞,井壁也無法承受如此高的溫度。工作人員在確認了支撐緊閉的套管斷裂後,意識到這口深井已經無法修復,於是將其廢棄。幾年後人們在事故井附近新開鑽井,不幸的是,鑽頭工作中又和同一股地下超高溫水不期而遇,結果鑽井在一次大規模蒸汽爆炸中被毀。

藏在山東的「寶藏」資源,能讓中國使用上千年,連美日都羨慕不已

無獨有偶,冰島在1988年也發生過類似事故,但冰島的地熱科學家並沒有因危險而放棄探索,因為他們明白只要找到控制超臨界水的方法,就能駕馭這頭兇悍猛獸。所謂超臨界水是指當溫度超過374攝氏度,且壓力超過221個標準大氣壓時的一種特殊狀態的水。在這種狀態下,液態水和水蒸氣的密度完全相等,此時液態水和氣態水完全交融在一起,成為一種新的呈現高壓高溫狀態的流體,但是它的意義特別大,據悉所開發的資源,可以達到普通電熱發電廠的10倍。不僅如此還有很多的優勢,乾熱岩發電不燃燒化石燃料,不排放二氧化碳等溫室氣體,也不會造成固體物排放。因為水是在封閉系統內循環,所以不產生廢水排放。

藏在山東的「寶藏」資源,能讓中國使用上千年,連美日都羨慕不已

乾熱岩的儲量也很大,據中國專家估算,僅中國地表下方3到10千米,乾熱岩的熱資源總量就相當於7150000億噸標煤,即便只開採2%,是中國2010年能源消耗總量的4400倍,那麼為何我國不大力開採呢?雖然乾熱岩分布非常廣泛,但是以現有的勘探和開採技術手段僅限於乾熱岩埋藏深度較淺,地形地貌不複雜的區域。除此之外還有一些限制因素,比如大規模開發需要確定乾熱岩裂隙的走向只有這樣才能在較大面積區域內實現開採自由,不過距離越大,提取熱量的點位確定就越困難,而如果縮小「注水」的「抽水」的距離,那麼熱交換面積將大幅下降,性價比隨之降低。雖然利用重力熱管的方法不用高壓注水,但畢竟一個點位所能提取的熱量終歸規模有限,要想大範圍提取還得多打「探入井」,因此利用聲學和微震等技術檢測裂隙走向是以後的努力方向。此外則是開採的限度問題,雖然從短期來看乾熱岩無疑是一種可再生的優質資源,但是它的來源終歸是來自於地核。由於地球從太陽吸收的熱量有限,同時也存在著大氣層向外散失熱量的問題,地核中放射性物質衰變的強度也在持續變低,地球正在緩慢地走向冷卻,這是所有行星最終的命運。開採乾熱岩資源相當於提前透支地球的「保溫機制」,必將加速地球冷卻的進程。如果開採適度,這種影響一般很難短時間表現出來,或許還會抵消全球變暖的趨勢,假如全球都大規模地開,不加節制,一旦超出限度,那麼對於地球內部的熱量傳輸,地質活動規律,全球水汽和物質循環必將產生衝擊。最主要的是乾熱岩發電面臨的最大阻礙還是來自經濟層面,技術不斷成熟的太陽能和風能的單價已經很低,廉價的天然氣資源更是充溢國際能源市場,因此留給低熱電的發展空間非常小,所以這就是我們不大力開採的原因。

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但其實不論是什麼自然資源,都是大自然賦予的一種產物,我們在滿足自己的生產生活的時候是要遵循大自然的規則的,我們同樣生活在地球村,我們就有義務保護自己生活的環境,即便這種資源可使用千年,人類也要量力而行。為了我們的子孫後代,為了我們共同的生活環境,我們有義務和權力去保護自然。近些年的極端天氣,歐美地區的高溫,多地的地震,洪水、山火的到來無疑在給我們傳遞信息,保護自然刻不容緩。雖然很多國家都在進行能源型轉口,但是如何在和自然和諧相處的情況下,實現能源格局的改變是我們人類需要思考的一個問題。