干熱巖
關注創建者：琳泓comsol 創建時間：2021-05-14
干熱巖的實例教程
就在今年5月，我國率先成功試采了可燃冰，在新能源利用上又飛躍了一步，然而這還沒過多久，又一個捷報傳來，目前科學家在青海共和盆地首次鉆獲了236度的高溫干熱巖。這次儲量可是相當于17萬億噸煤。不夸張的說，這一突破，甚至將改變能源利用的版圖。
何為干熱巖了？其實這是一種新興的地熱能源，我們知道地球內部溫度極高，干熱巖就是內部不存在流體，或者只有少量地下流體的高溫巖體，它深埋在數千米的地下，溫度都在150℃以上。
人們可以利用它的熱量發電，它不像太陽能或風能不受天氣和環境的影響，能夠源源不絕地提供穩定高效的能量。同時也不像傳統的火電，不會產生任何污染，建設成本更是比核電和水電還要低。
更棒的是它的儲量非常豐富，高達171000噸的標準煤儲量。足足一使用3900年，正是因為這種種優點，世界各國都在研究它的開采利用，唯一的阻礙就是技術難題。
我國在這方面的研究起步較晚，缺乏關鍵技術，但是在科研人員的努力下，前后攻克了地址選址、高溫鉆井、深孔高溫高壓測溫等關鍵技術。在5個干熱巖勘探孔中都成功鉆獲的干熱巖體。還一直鉆到了3700米處，打到了236度的干熱巖。
這也是我國首次鉆獲的溫度最高的干熱巖。這個科研突破，當然讓我們喜大普奔。從頁巖氣到可燃冰，再到干熱巖，中國三大新能源連續獲得世界性突破。看來中國能源格局的改革真的不遠了。
展開 image_process=/format,webp/quality,q_40/resize,w_360" data-initial-src="https://img.jishulink.com/upload/202105/364595c4ec2c43ca971598b74d098936.png">
</div><p> 中國首次發現大規模可利用干熱巖資源于青海省共和盆地。青藏高原南部約占我國大陸地區干熱巖總資源量的1/5。2019年在山東省日照市和威海市的部分區域發現干熱巖富存區，資源量總計相當于188億噸標準煤。</p><p> 我們賴以生存的地球蘊含著巨大的能量，地心溫度高達6000℃。地球通過火山、地震、地熱等方式源源不斷地釋放著內部能量。我們所熟悉的溫泉正是地球比較溫和地釋放能量的方式，屬于地熱資源的一種。</p><p> 干熱巖是深埋地下、沒有或極少量含有水或蒸汽的熱巖體，屬于另一種地熱資源。從理論上來講，從地球表面向內部延伸，溫度會逐漸增加。任何區域達到一定深度，內部高溫都足以開發干熱巖。</p><p>可以說，干熱巖是無處不在的自然資源，是可再生能源的主力軍。
展開 模型簡介：
考慮熱流固-損傷耦合效應，本案例建立了水力裂縫擴展模型，假設材料楊氏模量和抗拉強度滿足weibull分布，邊界施加應力條件，可運用于如下場景：
1、干熱巖儲層壓裂，流體介質可選擇水和二氧化碳，實現壓裂過程裂縫動態擴展模擬；
2、干熱巖儲層采熱開發，分析熱流固-損傷耦合效應對采熱的影響；
3、深部頁巖儲層壓裂，實現水和二氧化碳壓裂裂縫擴展模擬；
4、其他熱流固耦合問題。
部分研究結果圖：
初始楊氏模量分布
損傷分布
壓力分布
溫度分布
參考文獻：
[1] Wei Zhang, Tian-kui Guo, Zhan-qing Qu, et al. Research of fracture initiation and propagation in HDR fracturing under thermal stress from meso-damage perspective. Energy, 2019, 178, 508-521
[2] Lin Wu, Zhengmeng Hou, Yachen Xie, et al. Fracture initiation and propagation of supercritical carbon dioxide fracturing in calcite-rich shale: A coupled thermal-hydraulic-mechanical-chemical simulation.
展開 2、新能源將成為地質工作勘查開發的重要能源資源
天然氣水合物、頁巖氣、深部地熱和干熱巖等新能源的勘查開發，都依賴于對其所賦存地質條件的深入了解。以干熱巖開發為例，美國早期在新墨西哥州的Fenton Hill開展的干熱巖勘查開發研究表明，干熱巖自然斷裂分布與應力場分布調查填圖至關重要，低壓激發、水力剪切、高壓水力壓裂對儲層建造與水力連通性的影響關系到干熱巖資源的開采，張扭性地質環境比壓性地質環境更易于儲層建造等。這充分說明，對于非常規能源勘查開發，地質工作至關重要，地質條件了解的清楚與否，直接關系到后續非常規能源的開發效果。
新能源的開發可能會誘發新的環境問題，需要地質工作予以重視并提出相應的解決方案。例如，頁巖氣、干熱巖開發均需要采用水力壓裂技術，而水力壓裂技術可能會誘發具有破壞性的地震和深部地層污染問題。2017年11月，韓國慶尚北道浦項市北部發生5.4級地震，是韓國有記錄以來震級排名第二的地震，直接經濟損失546億韓元。韓國政府組建了海外調查委員會和國內調查委員會，對浦項地震進行了調查。2019年3月，兩個調查委員會發布調查報告認為，浦項地熱發電所向地熱井注入高壓水的作業觸發了浦項地震。韓國產業通商資源部據此宣布將永久停止浦項地熱發電所項目運作。
我國地處歐亞板塊的東南部，位于太平洋板塊、歐亞板塊、菲律賓海板塊的交匯處，構造活動與地震活動活躍，地質環境具有先天的脆弱性。地質工作在大力開展頁巖氣、干熱巖等新能源勘查開發研究的同時，需要加強新能源開發誘發環境問題的調查研究，提出相應的解決方案，保障新能源產業的健康發展。
3、新材料、新產業發展所需礦產將成為地質工作勘查開發的重要資源
新材料、新產業發展可能促使經濟社會對礦產資源的需求發生結構性變化，戰略性新興礦產需求將不斷增長。
展開 積極開展南疆煤礦找礦研究、飲用水安全調查及焦煤資源、旅游地質、農業地質調查等工作，初步了解了塔什庫爾干塔吉克自治縣下坂地至庫克西魯 格一帶干熱巖溫泉特征和干熱巖熱分布特征，有望在3000米深度找到174攝氏度的干熱巖；調查發現拜城縣吐孜瑪扎一帶巖鹽喀斯特地貌旅游地質資源——巖鹽石林。
站在新的發展起點上，新疆地礦人將不負韶華、賡續奮斗，勵精圖治、奮發圖強，努力在新疆這片滿載歷史底蘊和現代文明的土地上，奮力譜寫新的時代篇章！
多舉措辦實事 解民憂暖民心
今年以來，新疆地礦局結合地礦行業實際，積極推進“我為群眾辦實事”實踐活動向縱深開展。
▲ 新建的P1立體停車庫
停車泊位工程是烏魯木齊市民生建設十大實事之一。為助力烏魯木齊市經濟高質量發展，新疆地礦局綜合高效利用城市土地資源，投入資金建成3座塔式立體停車庫，采用垂直升降式停車設備，共有泊位739個，全天24小時對外開放，于今年6月投入運營。停車泊位工程有效緩解了周邊停車難問題，減少因路邊停車而引發的交通事故及交通擁堵，有助于提升烏魯木齊市的面貌和形象，促進友好商圈經濟發展。
▲ 2020年7月9日，新疆地礦局助力脫貧攻堅，大力發展畜牧養殖業，使村民走上了脫貧之路奔向小康。
新疆地礦局緊緊圍繞鄉村振興五大戰略，結合定點幫扶村實際，列出幫扶清單，發揮地礦行業自身優勢，2021年度計劃實施21個項目，投入800余萬元為鄉村振興貢獻地礦力量。為幫助當地農村調整經濟結構，增加村民收入，該局自籌資金50萬元擴建墨玉縣闊依其鄉夏普克村白玫瑰養殖農民專業合作社，以“合作社+村委會+農戶”模式，按照年8%的比例分紅，收益用于壯大村集體經濟和幫扶脫貧戶。
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模型簡介：
考慮熱流固-損傷耦合效應，本案例建立了水力裂縫擴展模型，假設材料楊氏模量和抗拉強度滿足weibull分布，邊界施加應力條件，可運用于如下場景：
1、干熱巖儲層壓裂，流體介質可選擇水和二氧化碳，實現壓裂過程裂縫動態擴展模擬；
2、干熱巖儲層采熱開發，分析熱流固-損傷耦合效應對采熱的影響；
3、深部頁巖儲層壓裂，實現水和二氧化碳壓裂裂縫擴展模擬；
4、其他熱流固耦合問題。
該項研究可利用在其他非常規油氣乃至地熱干熱巖開發上。四川盆地東南部已形成了CCUS開發大面積提高頁巖氣采收率的部署。上述研究甚至可實現區域內頁巖氣生產過程中的負碳排放。此外，我國高含二氧化碳氣田正在利用提純后的二氧化碳制造干冰和用于食品的保鮮。
近年來，國內外都注意到從基礎性和原創性的研究入手，加強對二氧化碳利用的探索，這是化害為利、降低成本的必要措施。
增強型干熱巖發電等顛覆性技術有望實現突破，新一代先進核電技術實現規模化應用，形成熱堆—快堆匹配發展局面，核聚變有望進入商業化應用并提供長期穩定安全的清潔能源輸出，助力碳中和目標實現。
氫氣作為一種新能源，氫氣在化工、電子、醫療、冶金等很多領域得到廣泛應用。但由于氫氣分子很小，在生產、儲存、運輸和使用過程中易泄漏，所以在使用氫氣時需要利用氫氣傳感器對環境中氫氣的含量進行檢測。
縱觀2000～2020年世界各國地質領域發生的重大事件以及取得的重大成果，一系列變化清晰可見：以頁巖氣、頁巖油、天然氣水合物和干熱巖為代表的非常規能源勘查開發取得重大突破；隨著全球經濟發展、氣候變化加劇和能源轉型，世界各國對關鍵金屬礦產的需求不斷增加，紛紛推出關鍵礦產清單；深海探測、地球深部探測取得新進展；地球系統科學成為當代地質科學主題，形成了一批新概念；隨著區塊鏈、大數據、人工智能、云計算、5G
鄭克棪解釋，這主要體現在地熱發電和干熱巖兩塊。他認為，我國地熱直接利用占了世界的上風，產業發展達到超大量級，但與世界第二大經濟體地位不太協調的是，中國的地熱發電只占全球的千分之三；此外，我國對前瞻性干熱巖的研究也需要加強。“我們還需要繼續創新，一個是技術創新，一個是國家政策支持，來取得更好的效果。”他說。中國地熱要更好地走向世界，要加強國際交流，爭取地熱界頂層話語權。
積極開展南疆煤礦找礦研究、飲用水安全調查及焦煤資源、旅游地質、農業地質調查等工作，初步了解了塔什庫爾干塔吉克自治縣下坂地至庫克西魯 格一帶干熱巖溫泉特征和干熱巖熱分布特征，有望在3000米深度找到174攝氏度的干熱巖；調查發現拜城縣吐孜瑪扎一帶巖鹽喀斯特地貌旅游地質資源——巖鹽石林。
以干熱巖開發為例，美國早期在新墨西哥州的Fenton Hill開展的干熱巖勘查開發研究表明，干熱巖自然斷裂分布與應力場分布調查填圖至關重要，低壓激發、水力剪切、高壓水力壓裂對儲層建造與水力連通性的影響關系到干熱巖資源的開采，張扭性地質環境比壓性地質環境更易于儲層建造等。這充分說明，對于非常規能源勘查開發，地質工作至關重要，地質條件了解的清楚與否，直接關系到后續非常規能源的開發效果。
四是開展地熱調查，
在青海共和盆地完成深度超4000米、井底溫度超200℃的雙靶點干熱巖定向井，成功實施超千萬立方米干熱巖規模化儲層建造。
</p><p> 干熱巖是深埋地下、沒有或極少量含有水或蒸汽的熱巖體，屬于另一種地熱資源。從理論上來講，從地球表面向內部延伸，溫度會逐漸增加。任何區域達到一定深度，內部高溫都足以開發干熱巖。</p><p>可以說，干熱巖是無處不在的自然資源，是可再生能源的主力軍。
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案例二：三維梁在有阻尼和無阻尼情況下動力分析
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