深地改造技術——我們?yōu)榈厍蜃鰝€微創(chuàng)手術

演講者：劉慶

推薦單位：北京地質學會

各位評委、專家，各位嘉賓，大家好！我叫劉慶，來自北京市地熱研究院，我今天演講的題目是《深地改造技術——我們?yōu)榈厍蜃鰝€微創(chuàng)手術》。

2014年我剛來北京，正值北京霧霾高發(fā)期;2015年，柴靜的《穹頂之下》更是震撼人心;緊接著，從國家到市政府，出臺了“打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)、建設國際一流的和諧宜居之都”等一系列攻堅任務。那么，我們如何實現這些目標呢？天然氣、地熱能等清潔能源為我們指明了方向。可是，這些資源通常都埋藏在地表以下幾千米的地層里，地層條件復雜，開發(fā)難度大。我們就在想，能不能人為地改變一下地層環(huán)境，降低開發(fā)難度呢？答案是肯定的，而這一核心關鍵技術就是：深地改造技術。

那么，問題來了，什么是深地改造技術？

在介紹深地改造技術之前，我想先向大家介紹一種醫(yī)學手段“微創(chuàng)手術”，我們人體內的血液在血管中不斷循環(huán)，為人體輸送養(yǎng)分和能量，可是如果我們的血管發(fā)生堵塞了，人體就會感受到不適應，現在醫(yī)學水平非常發(fā)達，醫(yī)生在我們血管堵塞部分放一個人工支架，就可以輕松地解決堵塞問題，重新疏通我們的血管。

其實對于地球也是一樣。地球內部的裂縫、孔、洞就是地球的血管，在這些血管內流動的地下流體就是地球的血液。如果地球的血管發(fā)生堵塞了，同樣需要我們當一回醫(yī)生，為地球做個微創(chuàng)手術，打通它的血管。

在介紹了深地改造技術之后，大家難免會有這樣一個疑惑：深地改造技術和我們最先介紹的霧霾有什么關系呢？別著急，精彩還在后面。接下來我想通過三個故事來向大家介紹深地改造技術到底有什么用。

第一個故事，我與北京城市副中心。2014年，我們在北京城市副中心進行地熱勘探開發(fā)中，發(fā)現地熱地層物性很差，到底有多差呢？我們把熱儲層的透水能力和常見的磚塊和玻璃的透水能力對比，發(fā)現副中心地熱地層的透水性較玻璃稍微好點，但是跟磚塊就差十萬八千里了，所以我們地熱水在里面很難流動。

因此我們對該區(qū)域熱儲層開展了深地改造實驗研究。首先我們把地層巖石中的孔、縫都提取出來，發(fā)現孔、縫非常少，并且相互不連通;改造后，孔、縫數量明顯增多了，并且連通性非常好。但是，由于這個模擬是實驗室小尺度的，對于指導我們實際幾百米甚至上千米范圍的施工尚且存在一定局限性。

于是我們把尺度放大，從室內小巖石塊，擴大到宏觀地層范圍，發(fā)現深地改造技術對井筒周圍地層改造效果非常顯著。

在此基礎上，我們對北京城市副中心地熱井開展了深地改造技術試驗，改造后我們目標井產水能力提高了126%，注水能力改善非常顯著。

第二個故事，是關于頁巖氣開發(fā)的。2015年，非常有幸，我參與了四川威遠的頁巖氣深地改造施工。頁巖氣，顧名思義，藏在頁巖里面的天然氣，這就好比瓶裝水就是用瓶子裝著的水，當然桶裝水就是用桶裝著的水了。頁巖最大的特點就是致密，什么意思呢？想象一下，我們左手上有一塊海綿，右手上是一塊玻璃，我們往海綿上滴水，很快就滲進去了，我們往玻璃上滴水，水還在玻璃面上，這是因為玻璃很致密。由于頁巖很致密，里面的頁巖氣出不來，所以我們就需要對頁巖地層進行人工改造，從而形成了大面積的裂縫網絡，為頁巖氣提供人工的流動通道。

第三個故事，是在干熱巖方面的研究工作。干熱巖，和剛才我們提到的常規(guī)地熱能最大的區(qū)別就是干，是一種高溫無水的地層。所以我們在開發(fā)干熱巖的時候，往往需要至少兩口井，一口往里面注水，然后經由地層加熱后，再由采水井將熱水采出來。但是如何把保證注水井和開采井的連通性，是干熱巖開發(fā)利用的關鍵。深地改造技術，可以充分利用地層里面的縫、孔，人工在兩口井之間形成流動通道，這就好比有兩根平行的血管，它們之間是不存在血液循環(huán)的，但是如果我們人工給中間搭建一個血管，這樣兩個血管就連通了，如果這根血管是注水井，這根血管是采水井，那么中間這根血管就是我們人工改造的流動通道了。

通過以上介紹，我們可以發(fā)現，深地改造技術在清潔能源開發(fā)方面潛力巨大。一方面，它有助于開發(fā)和推廣清潔能源、調整能源結構，響應政府號召;另一方面呢，對解決新能源開發(fā)技術難題，拓寬能源領域具有積極作用。

在這里，讓我們再來回顧一下：霧霾，一個污染我們家園、危害我們身體健康的問題，將在我們深地改造技術的推廣下，在地熱能、天然氣等清潔能源的應用中，慢慢成為記憶，成為我們酒足飯飽后講給孩孫們的歷史故事。屆時，我相信我們的天更藍，水更綠，人更美。

我的演講到此結束，謝謝大家。