王贵玲:探路中国地热开发利用的“匠人”,王贵玲

王贵玲大学毕业就参与到“中国东部地热资源评价”项目工作中,从此与地热结缘。在此后30多年的地质科研生涯中,他执着探路中国地热资源调查评价研究,用行动践行“匠人精神”。

近期,身为中国地质科学院水文地质环境地质研究所(以下简称水环所)副总地质师、自然资源部地热与干热岩勘查开发技术创新中心主任的他,因贡献突出登上了中国能源化学地质工会第八届“大国工匠”的荣誉榜单。

作学术报告

走遍地热分布区,将地热资源分布图刻在脑海

如今,如果有人和王贵玲聊起我国某个地方有一处温泉,他的脑海中就能迅速关联一个相应的定位。

1987年,王贵玲从原武汉地质学院水文地质工程地质系毕业,到原地质矿产部水文地质工程地质研究所(即现在的水环所)工作。他参与的第一个项目是“中国东部地热资源评价”。该项目要求在5年完成我国东经106度以东地区的地热资源评价。当时,没有高新技术辅助地图定位,他学习着把地热井的定位手工标注在大比例尺地图上,然后缩小到一定比例,最终形成一 幅1: 600万的标准地图。

我国高温地热资源主要分布在高寒缺氧、崇山峻岭的西部地区。这些令人生畏的“苦寒之地”,对王贵玲来说是开展地热科研工作的天然实验室。他用30多年走遍祖国的山山水水,将一幅幅地热资源分布图深深地刻在了他的脑海。

30多年间,我国地热行业经历了从计划到市场,再到科学发展的曲折历程。对王贵玲而言,这3个历程正好对应了地热科研工作的高潮-低潮-高潮三个阶段。

20世纪90年代,社会上地热开发如火如荼,但国家层面上的地热勘探、研究等工作基本停止。当时,王贵玲坚持不放弃自己的理想,在积极投身社会服务的同时,积极进行技术准备。

进入21世纪,面对日趋严重的资源问题及全球气候变化,地热资源再次受到重视。

当时,地热能经历过20世纪70年初期的大规模开发利用,以及20世纪90年代以来的产业化、市场化发展,一些问题开始显现。由于缺乏科学的规划,相当一部分天然温泉水没有被充分利用,造成了无序开采局面和资源浪费。同时,一些地区的地热井过于集中,过量开采现象严重,造成热储压力持续下降,影响了我国地热资源的可持续利用。

为了查明我国地热开发利用现状,2011 年,中国地质调查局启动了全国地热资源调查评价项目,由水环所牵头实施,王贵玲担任项目负责人,组织全国各省(区) 60多家单位、近800名技术人员对各省(区)的温泉、地热井进行了系统摸底调查。“十二五”期间,王贵玲还主持完成了我国336个主要城市浅层地热能调查评价与区划。“十二五”结束后,中国地质调查局基本掌握了我国地热资源储量和分布状况。基于“十二五”的调查数据基础,2017年1月,国家发改委、国家能源局和国土资源部联合印发了《地热能开发利用“十三五"规划》。从此,中国地热能开发利用进入了新时期。

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理论实践相结合,推动地热资源开发利用

把理论应用到实践中,在实践中又不断推进理论创新,王贵玲在地热资源勘查开发利用领域拥有了越来越丰富的经验。

如今打井成功率很高的华北地区,在20世纪90年代开展地热施工却是异常艰辛。王贵玲创新性地把石油勘探领域的射井技术引入地热井施工当中,让一眼地热井的出水量由每小时不到10立方米,上升到了每小时100多立方米。

“十三五”期间,他带领地热团队开展了“京津冀地热科技攻坚”,成功揭露长城系地层,探获热储温度超过100°C的地热钻井6口;完成碳酸盐岩热储层压裂试验并获得储层改造技术新突破,提出京津冀地区深部碳酸盐岩热储层具备强化增产的潜力,打开4000米以浅低空隙度的热储第二空间是实现区域规模化地热供暖的关键……在带领团队完成了一项又一项首创科技成果,王贵玲相继提出了我国不同构造区水热与岩热相伴相生的“同源共生一壳幔生热一构造聚热”地热系统成因理论,建成了京津冀地区首个地热梯级综合利用科研基地,形成了中低温地热发电、供暖、设施农业高效利用新模式。由他牵头完成的“地热资源勘查评价理论技术创新与应用“项目荣获2019年度国土资源科学技术奖一等奖。

2017年,雄安新区设立。打造绿色智慧新城成为雄安新区建设的重要主题,地热能被赋予了更高的使命。王贵玲带领团队开展了雄安新区地热资源整装勘查,查明雄安新区每年可采的地热资源量可达到346万吨标准煤,并实现了华北平原温度、水量的高产能地热井新突破,勘探的地热井出水温度最达到123°C,流量最大达到了每小时250立方米,单井建筑物供暖潜力超过30万平方米。

雄安新区地热调查中实施的多数地热勘探孔,位于前期工作的盲区。王贵玲告诉团队,地热勘探就是要将钻孔布设在地质构造的复杂区,这样才能掌握整个热储的分布格局。当时,在位于容城与安新交届断裂带附近的一个钻孔,由于缺少足够的物探资料,在井位论证阶段遇到了极大的困难。王贵玲带领团队连夜对周围的地质构造、地球物理资料进行了梳理分析。经过反复和周边钻孔地震图像对比,最终确定的相对合理的钻孔点位,成为了雄安新区地层划分和产能上一个具有代表性的地质点。

根据雄安新区的地热条件,王贵玲带领的团队提出了“地热田整装勘查、采灌均衡开采利用、全区统筹开发管理”的地热开发利用“雄安模式”。其核心是科学、合理的进行全过程地热资源保护与可持续开发利用,这一模式适宜在华北平原或其他地热资源条件相似的地区大力推广。

在服务雄安新区建设过程中,王贵玲还带领团队创新攻关深部碳酸岩热储增产改造技术,促进深部低产能碳酸岩热储产能大幅提升,在雄安新区容城3024米~3174米深热储实施了水力喷射+酸化压裂综合增产改造,实现了目标层段涌水量提高近10倍。相关成果“碳酸盐岩增强型地热系统开发关键技术与装备获得了“河北省技术发明奖二等奖”。

调查研究干热岩,引领资源勘查实现突破

在党的二十大召开前夕,“奋进新时代"主题成就展在北京展览馆举行,中央综合展里展出的一块“石头”吸引了众多观众观看。这块特别的石头来自青海共和盆地干热岩勘查试采现场GH-02井的干热岩岩心。

实验

干热岩是地热资源中最为重要的一种。据王贵玲介绍,国际上干热岩的试验开发已近半个世纪,大致经历了“萌芽期-过热期-低潮期-复苏期“四个阶段。而我国起步较晚,真正开始相关研究是在2011年后。

王贵玲带领地热团队对全国的数据进行全面分析,提出了我国四种干热岩资源成藏模式,创建了干热岩型地热资源靶区优选技术;完成的“中国陆区干热岩资源勘查开发靶区优选与勘查示范”成果,获得了河北省科学技术进步一等奖。

“十二五”时期,王贵玲带领团队优选出包括共和盆地、冀东地区在内的我国首批干热岩勘查靶区。经过多年的不懈探索,2014年4月,青海共和盆地地下2230米处首次钻获温度达153°C的干热岩;2017年5月,青海共和盆地3705米深处钻获200°C以上的高温干热岩体。这些成果打破了我国干热岩勘查零的突破面,填补了我国一直没有勘查发现干热岩资源的空白。

目前,我国青海共和盆地已实现了干热岩试验性发电并网,正在开展干热岩试采发电增效技术攻关和技术路径的优化。

“我们应吸取国际上经验与教训,防止过早进入干热岩开发的过热期,导致人财物的浪费。"在为取得的成绩感到欣喜的同时,王贵玲也清醒地认识到,目前制约我国干热岩开发的靶区选址、高温硬岩深钻、诱发地震、井间联通与回收、深部储层表征等一系列关键技术问题尚未解决,干热岩开发距离商业化仍有很长的路要走。在我国干热岩开发问题上,王贵玲将继续带领团队在这条没有经验可借鉴的路上不断摸索,探寻正确的解决方法。

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