破解李德威教授的遗言纠正“干热岩地热能”研究开发的战略错误

　　目前，干热岩已经成为了一个地心能(地热能)开发的战略重点和热点。但是，就是因为以干热岩为战略重点目标，可能将地心能(地热能)的开发和利用，带入了一个“错误”和“危险”的区域，阻碍能源的实现。

　　李教授已经对干热岩进行了狭义和广义的定义，如果“固热能”指的是“热干岩”，显然教授不会用内涵和外延不明确、模糊不清的“固热能”来代替干热岩，李教授使用“固热能”一词，显然有其更深刻的含义。

　　中国地质大学（武汉）地球科学学院李教授已经于2018年去世，他提出的层流构造假说，一举打破世界主流的板块构造假说，是挑战板块构造假说的第一人。

　　同时他提出“韧脆性的地方的高温物质流动是非均匀的一层层流动，流动像长江黄河一样，类似“地下热河”，热物质流动撞击到哪个点位，就发生地震，即为震源”。因而，他也是地震由“热流体”流动造成理论的缔造者。

　　目前比较认同的干热岩定义是一种不含水或蒸气、埋深为3-10KM、温度为150-650℃的致密热岩体。

　　“热岩”指的是储存在岩石中的热能，“干”指其岩石周围不是液体，属于没有高传热物质的“干性”物质，因而属于“干热类”。

　　1、对于硅铝质地壳岩石，韧性变形温度一般为300-400℃，因此，在地下150-400℃的区域不可能没有任何气体和液体，初步估计350-400℃的地壳构造层次韧性变形岩石中流体含量可能达到10%左右，处于半固态韧性流变状态，仍然具有干热岩性质当温度超过400℃，地壳某些岩石将发生部分熔融，流体含量增加，将失去干热岩特性，温度小于150℃，失去干热岩地热能的高温特性。

　　定义为：流体含量少、埋深为3-8KM、温度为200-350℃、与活动性半固态、固态流变构造相关的岩石。

　　2、干热岩温度太低，发电能量不足，因此，限定在200℃以上；另一方面，对于350-400℃的地壳韧性变形岩石，属于固态流变型干热岩。

　　不同类型的热储形成浆热型、干热型、气热型、水热型和混合型地热 能，构成热源、结构和机理密切关联的地热构造系统。

　　干热型地热能热储埋深较浅，活性极高的气热型地热能较发育，受热气化形成的幔源和壳源CO2、H2、CH4、CO、H2S作和浅层次水汽均可为输热介质，与其他类型的地热能一起构成多种形式的混合型地热能组合。因此，气热型地热能不同于单纯由水蒸汽构成的蒸汽型地热能。

　　由于开发的目标确定为“干热岩”，因而温度限定在200-350度，这是由超过350度，属于固态流变型，因而也是热岩，但是，不是干热岩，而是流变热岩。

　　水型：存在地下水的区域，温度50-100度，深度1000-3000KM，为目前开发最多，最成熟的技术；

　　气型：存在种气态的区域，温度：100-750度，深度：1-50KM。目前开发的天然气为此类型；

　　浆热型：存在岩浆的区域，温度400-800度，深度17-50KM，在海洋区域8KM-50KM；由于钻井等技术的限制，需要等待技术突破，才可以完成此类的热能开发；

　　1、“韧脆性的地方的高温物质流动是非均匀的一层层流动，流动像长江黄河一样，类似“地下热河”，

　　2、分布在半固态流变物质线性流动通道（活动的韧性剪切带俗称“热河”）之上。因此，要圈定干热岩地热能有利区段，首先要确定“热河”的分布状态。

　　3、地流向青藏高原的七条中下地壳“热河”之中的一条线性热熔伸展构造带，整个“热河”宏观的热构造活动性南强北弱，但是在地壳强烈加厚的区段热动力作用局部增加，因此，羊易－羊八井一带地表热流值创中国之最。

　　5、沿着“热河”梯级开发出等量级的剩余地热能，力争在小型和微型热灾害链时间段维系地球局部的动态热平衡。

　　6、由于地震是热流体所造成，因而主动地利用热能，不仅不会带来地震，反而可以预防和减少地震等灾害。

　　热河理论是李教授的一生的又一个重大贡献，特别是李教授指出，热河的流动是造成地震的原因的理论，为抗灾、减灾，灭灾提供了理论指导。

　　以上200度以上的地心能（地热能）分类为“浆热型、干热型、气热型、水热型和混合型“，热干型仅仅为其中之一。

　　如果将200度以下的浅层地表热能也按照此进行分类，可以将其称为“固体型”，主要是浅层地表的土以及固体的混合物。

　　其中，将“水型”扩展为“液型”，主要是指地下的液态物质，包括水、石油以及其他的液体形体的物质。

　　由于以上的热能都是来源于地心的约6000度的热能，随着传热到地表的不同的距离，构成了不同的温度和形态。因而统称为“地心能”。

　　因而，李教授非常明确地确定了干热岩的基本定义、狭义定义、广义定义；同时在其论文中使用了“干热岩地热能研究与开发的若干重大问题”，因而表明，干热岩属于地热能的一种的表述。但是在其遗言中又使用了“固热能”一词。

　　2、压裂井成本高：由于处于岩石区域，因而无法进行高效传热，必须通过人力将岩石压裂，出现大量的空隙，从而提供传热效率。但是从国际案例来看，仅仅井的压裂，就需要超过一亿的人民币。

　　3、需要填充物：由于岩石与传热管（热管）至今存在空气的缝隙，造成无法高效传热，因而需要填充高传热的物质，这样提高了成本。

　　5、带来其他灾害的隐患：压裂的岩石，可能造成新的“地震”，因而国际上有的干热岩开发，引起了周围的地震，由于居民的抗争，因而停止了开发。

　　6、依赖热源：分层流变结构来看，干热岩（特别是作为地热能发电的狭义干热岩）并非像许多人所认为的那样广泛分布，岩浆岩体残余热对干热岩地热能贡献极小，花岗岩放射性元素生热不是干热岩的主要热源。

　　7、干热岩的传热机理问题：“目前国内外对于干热岩的生热、导热、控热、储热、释热构造及其规律性研究几乎是空白，对热储岩石研究也很薄弱”。

　　8、干热岩的热源来源问题：“研究和搞清干热岩是原地静态生热（花岗岩残余热或放射性生热）还是异地动态生热（活动的韧性剪切带），对于干热岩地热能的顶层决策、勘查部署、潜力评价、资源量和储量估算、选区、定钻、地热电站运行时间、防灾减灾等均具有极其重要的意义。

　　因而干热岩开发存在最大的隐患，在于如果干热岩的热能是“花岗岩残余热”，这些余热被使用后，后续的热能无法通过岩石传热提供足够的热能，这样就没有足够的热能可以供应，这样项目将完全失败。

　　综合以上分析：地心能被分为六类，可以比喻为六个“葡萄”（固体型、浆热型、干热型、气热型、水热型和混合型），其中最小、最差、成本最高的葡萄，就是“干热型”。

　　也许，就这个原因，李教授在弥留之际，写出了“开发固热能，中国能崛起”，而不是“开发热干岩，中国能崛起”。

　　因而，可以从技术可行性、经济性、安全性、环保、减碳方面，确定地心能（地热能、热干岩）开发的优先级：

　　1、固体型热能的开发（浅层地表热能） ：由于浅层地表热能利用是地心能开发最成熟、规模最大的应用，因而仍是第一级优先开发。目前的技术，主要是采用热泵技术实现其热能的利用，但是如果技术上可以突破，实现固体型热能的发电、供暖、制冷的经济性的开发，地心能的应用将为新能源提供更大的贡献。

　　地球内部含有层状、板状、柱状分布的热流体，仅层状热流体就占地球厚度的1/3，外核流层厚约2000公里，地幔流层（软流圈）厚约200公里，地壳流层（下地壳）厚约20公里，从下向上等比递减，深部流体运动控制浅部流体运动，并带动固体圈层运动。

　　更大的垂直运动发生在地幔，从外核流层流体汇集区上涌的板状、柱状核幔混合流体上升距离可达2800公里，直至形成洋中脊和洋岛。这就是通常所称的“海洋热液”。

　　这些流体是在高温条件下固体物质液化和气化的结果，应力作用仅局限在地球浅表层次，还受到深部热动力的制约，温度达6000℃的地核是地球运动的发动机。

　　如果沿着亚东—羊八井—不冻泉—玉树—云南“热河”建立10个相当于目前羊八井规模（年发电量1亿kWh）的梯级地热电站，每年开发的能量约为3.6×1015焦耳，相当于一个里氏七级地震释放出的能量（约2×1015焦耳）。

　　这条“热河”上里氏八级地震发生周期为数十年，里氏七级地震发生周期为数年，持续的地热开发可将这个多震区的七、八级地震降低2～3级。

　　此外，上述地热年发电量相当于节约1.22亿吨标准煤，可以减排81.7万吨二氧化碳。而且，取出热能还能降低固体岩石的液化率和气化率，从根源上抑制部分温室气体的排放。

　　此种流体与第一优先级的区别在于，第一种具备流动性属于“河流”。此种属于“固定性”，相当于储存在地下的仓库中的岩浆、热气、热水以及其混合物。

　　全世界成功的开发和有效利用的“地热能（地下热水）”，就是属于“水型”的热源，因而，“浆热型、气热型、水热型和混合型”的热源，属于第二优先开的地心能。

　　全世界成功开发的石油、天然气、地热能（热水）的成熟技术、设备、经验，都可以直接地应用于地心能的开发和利用，实现地心能利用的突破，从而实现能源的。

　　干热岩的开发，需要首先确认热干岩的热源来自哪里？热干岩的热量来源于“余热”还是“辐射热”？热干岩的热能，需要由足够的热源来支撑，否则可能成为“无源之水”。

　　因而，将地心能（地热能）的开发，按照以上的优先顺序进行开发，在研究及技术上，从干热岩作为战略优先目标，转到以“热河”为开发的战略优先目标上来，从而可以加速实现能源的步伐。

　　因而，作者大胆猜测，尝试破解李教授提出的“固热能”的奥秘，是否指按照以上的优先级别，来实现地心能（地热能）的开发呢？。