许天福 汪 禹 封官宏

吉林大学地下水资源与环境教育部重点实验室

1 超临界地热资源研究概况

地热能是蕴藏在地球内部的热能，按照埋藏深度大致可以分为浅层水热型、中深层水热型、干热型及深部超临界型。据估算，世界范围内5 000 m 以浅深度地热资源量约为15.5×1025J，相当于4 948×1012t标准煤[1]。中国是地热资源大国，资源潜力占比接近全球的8%。

水的临界点为（374 ℃、22.1 MPa），当温度和压力均达到临界点之上时，水以超临界态存在（图1）。超临界水（流体）具有较低的密度、动力黏度，以及较高的比焓及压缩系数（图2），这些性质决定了超临界地热流体作为载热工质进行地热能开发具有极大的潜力。Cladouhos 等[2]的数值模拟计算结果表明，在60 kg/s 的质量流速下，400℃热储温度提热效率达50 MW，是200 ℃传统热储的10 倍左右。由此可见，超临界地热资源具有极大的潜力，有可能作为国家重要的战略资源和清洁能源加以开发利用。

图1 水的相态与温度和压力的关系图

超临界地热资源的开发目前在世界范围内仍处于初步探索阶段，全球目前仅有20 余口地热井钻遇超临界条件[3-4]，包括冰岛的Krafla、Reykjanes，美国的Newberry、SaltonSea，意大利的Larderello，日本的Kakkonda，以及墨西哥的LosHumeros。其中冰岛和意大利由于具有良好的条件，在钻探及场地实验方面进展较快，但目前尚未实现商业开发。

我国目前尚未开展超临界地热资源的开发工作。西藏羊八井地热田是我国目前已知热储温度最高的地热田[5]，具有开采超临界地热能的潜力。羊八井深部含有2 个高温热储层，其中第一层热储层深度介于800 ～1 300 m，温度介于250 ～278 ℃；……