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地热与油气:两种密不可分的地质能源
来源:中国矿业报 发布时间:2021-01-13 [打印本页] [关闭窗口]

地热和石油天然气资源,是大家耳熟能详的两种地质能源。地热可以用来发电、供暖、温泉洗浴等,石油天然气作为当今社会最主要的能源被广泛应用于人们的日常生活中。然而,在大多数人的印象中,这两种地质能源之间似乎没有关联。

大家普遍认为地热是一种新型可再生的清洁能源,取之不尽用之不竭;石油天然气是一种传统的不可再生的化石能源,随着开采活动的加大渐渐就会消耗殆尽。甚至有人提出“随着石油资源的过度开发,地热这种能源类型将会取代石油天然气”的观点。

云南腾冲热海地热温泉,烟雾缭绕宛如仙境。图片来源:视觉中国

事实真的如此吗?其实不然。作为地质资源中两种重要的能源类型,地热和油气非但不是“有你无我的竞争关系”,反而是“一对密不可分的兄弟”。

油气资源的生成,离不开地热。虽然油气的形成过程有很多种说法,但当前被大众广为接受的“有机成因说”认为,石油天然气是掩埋在地下的有机质受热形成的。在漫长的地质历史时期(数百万年到数亿年间),大量死亡的生物被埋藏在地下成为有机质。有机质长时间受到各种因素的影响,物理化学性质逐渐发生改变,生成了油气。在这诸多影响因素中,地热起到了重要的作用。

有机质中有一种叫“干酪根”的物质,在地温场的加热下,不断增熟,其中碳氢氧元素构成的烃类化学物质发生改变,大分子结构的固态烃类物质碳链逐渐断裂,变成小分子结构的液态烃类物质,得以在压力等条件作用下从有机质干酪根中排出。如果继续受到较高地温的作用,液态烃类物质的碳链会再次发生断裂,变成分子结构更小的气态烃类物质,这就生成了天然气。

这一形成过程好比烤肉:食客夹了一块肉(有机质干酪根)放在篦子上烤,肉受到热的影响,逐渐增熟,流出了油(石油),而流出的油又会在热的作用下化成油烟(天然气),这一生活中经常看到的现象,模拟了岩层中油气生成的过程。

由此可见,地热是油气资源形成的必要条件,没有热的作用,有机质干酪根就不会变成石油天然气。

根据油气资源形成的原理可以推断,很多油气田蕴含着大量的地热资源。油气资源的开发,为当地的地热资源开采提供了便利条件。在全球大多数地区,地热资源仅仅是一种经济效益较低的能源类型,其前期投入和后期产出回报率往往比不上化石能源,但要对地热资源进行开采又不得不投入大量工程。而在油气田进行地热开发就大大节省了成本。因为油气田拥有大量的钻井,并且在油气资源勘探开发过程中积累的数据资料有利于地热资源的靶区优选。另外,在干热岩的开发中,需要用到水平井钻探和压裂技术,而这些新兴的工艺技术正是在油气(页岩气)勘探开发领域得到了飞速发展并广泛应用。可以说,地热资源的开发利用搭上了油气勘探开发的顺风车。

准噶尔盆地发现千亿立方米大气藏。图片来源:视觉中国

石油天然气虽然是化石能源,但是在其形成过程中又处处得到了热的参与。我们可以把其看作是一种地热能的载体,是通过另一种有形的方式将热能从地下开采出来。地热能在工业领域的应用,需要经过地热发电站将其转化为电能这种二次能源,这就使得其在开发、储存、利用的过程中受到了诸多限制。

相比之下,石油天然气作为流体能源,就要方便得多:在需要时可以直接通过燃烧来提供能量;在不需要时可以贮存在特制的容器之中,以备不时之需。

除了提供能量,石油还可以作为化工原材料,其炼化过程中产生的副产品早已成为人们日常生活中司空见惯的事物。那么石油天然气如此广泛应用,有朝一日会被用完吗?答案是肯定的。石油天然气作为化石能源,是不可再生的,随着勘探认识的提高和技术方法的进步,油气资源发现的规模和储量会越来越大,但是随着我们人类的长期使用,这些油气资源开采的难度也会越来越大,也会有采空采尽的一天。所以要树立节约能源的环保意识,倡导促进可持续发展的理念。

地热与石油天然气作为地质能源里“一对密不可分的兄弟”,各自具有不同的优缺点,并不存在孰优孰劣,谁会取代谁。我们需要辩证地看待二者,针对彼此不同的特点,因地制宜,充分发挥每一种资源的优势,珍惜利用好地球母亲给我们人类的馈赠。如此,才能更好地建设我们美丽的家园。 (高堋 )