熱巖資源儲層激發(fā)

干熱巖儲層的激發(fā)是指通過向儲層注入高壓流體使熱儲原有裂隙擴展沿伸從而達到增大儲層換熱性能的目的。儲層的激發(fā)并不是干熱巖資源開發(fā)工程的最終目的，如何通過儲層激發(fā)達到理想的熱提取效果才是干熱巖工程的關鍵。因此從這個角度而言，干熱巖資源儲層的開發(fā)包括儲層的表征、儲層的激發(fā)和儲層的管理3個關鍵步驟。

1）儲層的表征是認識熱儲原有裂隙系統(tǒng)和滲流系統(tǒng)的過程，與傳統(tǒng)水熱系統(tǒng)的研究類似，很多鉆探、物探、測井技術在這方面能夠發(fā)揮重要作用，國際上使用較多的為鉆孔成像和微震監(jiān)測，前者可以獲取一維準確的鉆孔裂隙參數(shù)，后者通過微震解譯可以獲取激發(fā)過程中產(chǎn)生的三維裂隙空間信息。

2）儲層的激發(fā)則是干熱巖工程所特有，關鍵技術包括創(chuàng)建新的裂隙通道和滲流途徑、有效滲流通道的解釋，儲存封隔等 。

3）儲層的管理需要對儲層有足夠的認識基礎上，通過對壓力、流量等參數(shù)的控制使熱儲能夠達到長期熱提取的目的。EGS系統(tǒng)屬于人造熱儲系統(tǒng)，因此儲層的管理是系統(tǒng)運行的關鍵。相關技術包括裂隙通道及滲流途徑的控制、運行過程中滲流監(jiān)測、開采井鉆探以及實施模擬預測等。

，中國還未開展過具體的干熱巖壓裂工程，中國科學院廣州能源所、吉林大學等在深部熱儲模擬上做了深入研究，提出了耦合THMC的裂隙換熱模型。隨著頁巖氣水力壓裂的開展，中國陸續(xù)在個別深井開展了多級壓裂、清水壓裂、同步壓裂、水力噴射壓裂和重復壓裂等壓裂工藝。干熱巖的壓裂通常采用清水壓裂，與頁巖氣開發(fā)中壓裂最大的不同在于地層巖性，干熱巖的壓裂一般為堅硬的結晶巖體，干熱巖壓裂可以從頁巖氣水力壓裂中得到啟發(fā)。

我國干熱巖資源特征

我國干熱巖地熱資源開發(fā)潛力巨大，最新的計算結果表明，中國大陸（3-10Km） 深度干熱巖地熱資源總量為20.9*10⁶EJ, 合719*10¹²t標準煤.若按2%的可開發(fā)資源量計算,是傳統(tǒng)水熱型地熱資源量的168倍，相當于中國

2010年全年能源消耗總量的4400倍；中國處于全球歐亞板塊的東南邊緣，在東部和南部分別與太平洋板塊和印度洋板塊連接!是地熱資源較豐富的國家之一。東南沿海受菲律賓板塊碰撞擠壓，在臺灣、海南和東南沿海形成一個高地溫梯度區(qū))東部受太平洋板塊擠壓，形成長白山、五大連池等休眠火山或火山噴發(fā)區(qū)和京津$膠東半島等高地溫梯度區(qū)。這些熱異常區(qū)存在著豐富的高溫地熱資源，是干熱巖地熱資源的優(yōu)先開發(fā)區(qū)域。

美國干熱巖資源特征

根據(jù)地質(zhì)環(huán)境以及其他數(shù)據(jù)的綜合研究顯示，美國有24個潛在的可供參考的開發(fā)干熱巖的地區(qū)。研究發(fā)現(xiàn)，

資源多出現(xiàn)在地質(zhì)構造發(fā)育的地帶!根據(jù)這些有潛力地區(qū)的巖層和推斷的熱源進行分類。其中新墨西哥州的芬頓山被認為是干熱巖比較理想的區(qū)域!并對其進行了詳細研究。除此之外還有 其 他 三 個 具 有 前 瞻 性 價 值 的 地 方：加 州湖地區(qū)、猶他州羅斯福溫泉區(qū)!新罕布什爾州 懷 特 山 脈 地 區(qū)。這 些 地 區(qū) 都 是 因 為 在干熱巖開發(fā)利用中有著顯著不同的地質(zhì)和地球物理特征!并且?guī)r石儲層結構和儲層溫度方面也特別適宜干熱巖資源的開發(fā)利用。

干熱巖蘊藏著巨大的熱能，是世界發(fā)達國家積極開發(fā)的重要資源之一。增強型地熱系統(tǒng)是在干熱巖技術基礎上提出的，經(jīng)歷了40余年的研究。綜述了世界干熱巖的研究的發(fā)展歷程、示范工程中失敗和成功的經(jīng)驗，論述了開發(fā)過程中關鍵科學技術的重要成就和不足之處，展望了高溫地熱資源開發(fā)的技術發(fā)展方向及資源利用前景。

在闡述干熱巖資源賦存的指標參數(shù)的基礎上，通過國內(nèi)外已發(fā)現(xiàn)干熱巖資源的成因模式分析，結合中國地殼結構背景，將中國干熱巖資源的賦存類型分為高放射性產(chǎn)熱型、沉積盆地型、近代火山型和強烈構造活動帶型干熱巖資源。比較了不同類型干熱巖資源的成因機制及差別，提出干熱巖資源賦存的有利前景區(qū)。

干熱巖作為清潔可再生能源，在中國分布廣泛。初步估算，10 km可開發(fā)利用的干熱巖資源占地熱資源總量的90%，經(jīng)濟地獲取深部干熱巖資源成為迫切任務。干熱巖資源開發(fā)最關鍵的技術是儲層建造，為滿足商業(yè)化開發(fā)的目的，激發(fā)后儲層必須達到一定體積的有效換熱空間，同時開采井應滿足理想的開采流量及保證較長的開采年限。本文總結國際干熱巖工程的儲層激發(fā)情況及相關關鍵技術。

干熱巖作為清潔的可再生能源是地熱能中最具潛力的部分，是地熱能的未來。從分布上來講，干熱巖資源和淺層地溫能一樣，屬于無處不在的資源，然而，干熱巖與淺層地溫能相比受氣候等外界條件影響更?。粡馁Y源品質(zhì)來講，干熱巖資源主要用于發(fā)電，能解決國家能源根本需求，資源基數(shù)更大。因此干熱巖也被稱作可能改變未來的新能源，干熱巖發(fā)電為中國地熱能利用的長期目標 。

中國干熱巖資源潛力巨大，中國地質(zhì)調(diào)查局評價了中國陸區(qū)干熱巖資源潛力，中國陸區(qū)3.0～10.0 km深處干熱巖資源總量為2.52×10²⁵J，相當于860萬億噸標準煤，按2%的可開采資源量計算，相當于中國2010年能源消耗總量的5300倍。

干熱巖開發(fā)的具體工程技術稱為EGS（enhanced geother?mal system）。對于建造EGS而言，最關鍵的技術就是儲層的激發(fā)，國際上普遍認為理想經(jīng)濟的EGS系統(tǒng)，激發(fā)儲層體積應達到0.1 km³，有效熱交換面積應達到100萬m²。而言，國際上很多EGS工程儲層激發(fā)體積已能遠遠超過0.1 km³的目標，而熱儲有效換熱面積距離商業(yè)化的要求還有一定的差距，主要原因在于激發(fā)過程中對裂隙系統(tǒng)的控制還不夠理想。

EGS儲層的激發(fā)與石油、天然氣中的壓裂有很多相似之處，其目的均是通過在巖體中高壓注水提高儲層滲透性，從而達到最大限度采油或提熱的目的。然而，兩者在壓裂原理上有著本質(zhì)不同，EGS的激發(fā)是水力剪切破壞，有別于石油、頁巖氣開發(fā)中的拉伸破壞 。

水力剪切是通過使巖體發(fā)生彼此間位移后，由于裂隙面表面粗糙度的作用在激發(fā)壓力釋放后仍然維持裂隙面的張開。水力壓裂則不同，巖體不會形成彼此滑動，因此，在注水壓力下降后，裂隙面會重新閉合，這也是在石油和天然氣的壓裂中需要通過支撐劑來維持裂隙面張開的原因。

對于干熱巖熱量提取而言，剪切破壞的優(yōu)點在于使巖體形成的裂隙面足夠大而隙寬維持較小，流體在裂隙面中穿過時流速不會過快，這樣就可以使流體從注入井到生產(chǎn)井流動過程中充分地與儲層換熱達到理想的開發(fā)溫度，同時，也可以通過減少短路循環(huán)和過早形成熱突破而延長儲層壽命。

為了創(chuàng)建最佳裂隙面大小、隙寬、密度和方向的裂隙網(wǎng)絡，在單井中的水力剪切通常需要進行多級壓裂，多級激發(fā)的優(yōu)點有：

1）創(chuàng)建更大的儲層體積，大大增加儲層有效的換熱面積；

2）增加系統(tǒng)的滲透性和連通性，從而提高流體產(chǎn)能和降低注入壓力，提高系統(tǒng)的綜合經(jīng)濟性和發(fā)電性能；

3）單井流量達到可提供商業(yè)化發(fā)電的流量75 kg/s（大約1200 g/m）；

4）使裂隙網(wǎng)絡半徑達到500 m以上，大大延長儲層壽命。

隨著20世紀70年代美國第一個干熱巖資源開發(fā)工程的建立，40多年來，很多國家的示范工程均在深部熱儲的建立上積累了豐富的經(jīng)驗，主要體現(xiàn)在儲層激發(fā)原理完善、激發(fā)壓力和時間的控制、激發(fā)中裂隙空間結構的表征、多儲層激發(fā)等，綜合分析這些經(jīng)驗和教訓對于建立中國干熱巖示范工程不無裨益。表1總結了EGS工程的相關數(shù)據(jù)?？梢钥闯鏊械墓こ淘诔跗诩ぐl(fā)試驗時具有相似的注入率，但激發(fā)途徑卻各有不同，主要原因是儲層壓裂工藝和原生裂隙系統(tǒng)的不同 。

新墨西哥芬頓山

第一個干熱巖HDR示范工程在新墨西哥芬頓山于1974年開始，位于Valles火山口西翼，屬于環(huán)狀裂隙帶的外側，項目最初目的是試圖利用水力激發(fā)來創(chuàng)造人造儲層。在1983年的試驗中，產(chǎn)生了850個0～3級的微震事件，這些微震事件主要通過井下微震檢波器獲取。該項目儲層的建造采用傳統(tǒng)石油工程中的壓裂方法，因此產(chǎn)生了大量的張性裂隙，隨著后期認識的不斷加深，發(fā)現(xiàn)張性裂隙并不是EGS儲層開發(fā)所期待的。

瑞士巴塞爾

2006 年，在瑞士巴塞爾開展了深部地熱開采計劃（DHM），通過施工了一個深鉆來創(chuàng)建人造熱儲層。整個

激發(fā)過程起始注入流量為1.7 L/s，當井口壓力達到11 MPa時開始誘發(fā)地震。在持續(xù)6 d的激發(fā)過程中，注入流量增加了5倍。初期隨著流量的增加，壓力反而降低，顯示注入量的逐漸提高。在流量達到28 L/s后，壓力和微震頻率有表現(xiàn)出持續(xù)24 h的增加，反映出熱儲中壓力的逐漸形成。隨后流量增大到41 L/s，第一個大于2級的地震被誘發(fā)。在達到最大流量后（55 L/s），井口壓力達到29.7 MPa，產(chǎn)生了4個大于2級的微震，隨后注入停止并閉井。然而，由于儲層壓力的持續(xù)積累，微震事件并沒有馬上減弱，在井口壓力消散前產(chǎn)生了3.4級的微震，整個激發(fā)過程用水11000 m³。

澳大利亞庫珀盆地

澳大利亞庫珀盆地具備大量放射性的元古代花崗巖，勘察結果顯示，該地區(qū)熱能儲量高達500億桶原油當量。由于庫珀盆地處于極高的壓應力機制，需要很高的井口注入壓力激發(fā)裂隙，這使其有別于其他干熱巖激發(fā)工程而成為世界EGS儲層激發(fā)的重要組成部分。澳大利亞庫珀盆地成功激發(fā)了Habanero1和Jolokia2兩個地熱井Habanero1激發(fā)持續(xù)時間為9 d，注入水量超過20000 m³，最大注入流量為48 L/s，最大井口壓力為75 MPa。由于很高的注入壓力，誘發(fā)了3.7級微震，是為止世界EGS工程所誘發(fā)的最大的地震事件。Jolokia2儲層改造結果還未公布。

德國Gross-Schoenebeck

2007年，德國在東北部盆地區(qū)開展了對井EGS激發(fā)工程，該地區(qū)處于正斷層以及走滑斷層應力機制，與法國Soultz工程極為相似。但與其他EGS工程不同的是，為減小激發(fā)過程中裂隙面所產(chǎn)生的阻力，在壓裂液中添加了化學物質(zhì)。主要添加物包括降低裂隙面摩擦的化學物、醋酸、低濃度砂粒等。激發(fā)過程中的最大注入流量達到150 L/s，最大井口壓力為58.6 MPa，大流量的好處是可以控制流體黏度過低對支撐劑運行距離的影響，從而達到理想的裂隙面填充效果。裂隙變形持續(xù)了4.4 d，整個過程注入量達到13000 m³。該工程的激發(fā)由于添加了過多的化學物質(zhì)，與國際上公認的EGS清水壓裂相違背，因此，其壓裂效果不能作為中國干熱巖開發(fā)示范工程的有效參考。

德國蘭道

位于德國蘭道的EGS工程同樣由一組對井組成，分別為GTLA1和GTLA2，正處于發(fā)電中。該井最初的鉆探目標是尋找一個已知存在的斷裂帶，GTLA1水量很大，并不需要激發(fā)，而GTLA2相對較差，因此試圖通過注入高速流體來擴大儲層增加產(chǎn)能。

由于儲層本身的滲透性很好，因此進行高流量的注入來激發(fā)更多裂隙是非常必要的。整個激發(fā)過程注入水量約為5000 m³，注入最高流量達187 L/s，井口壓力為13 MPa。德國蘭道在EGS 儲層激發(fā)上是成功的，實現(xiàn)了儲層增產(chǎn)的目的。

法國蘇爾茨

在20多年的研究中，法國蘇爾茨是世界上公認的儲層激發(fā)效果最好的EGS工程。整個系統(tǒng)包括：200℃的EGS熱儲層、一口注入井、兩口生產(chǎn)井，井下泵以及1.5 MW的雙工質(zhì)發(fā)電機組。在激發(fā)GPK2井時，大約23000 m³的水在6 d多的時間注入井中，最大誘發(fā)微震等級為2.5，最大注入流量為50 L/s，伴隨的最大井口壓力為14.5 MPa。最終的注入率提高了25倍，從天然狀態(tài)的0.18 L（/s·MPa）提高到激發(fā)后的4.48 L（/s·MPa），導致了中等規(guī)模裂隙網(wǎng)絡的連通。與此相反，對 GPK3 井的激發(fā)持續(xù) 10.6 d，注入水量38000 m³，所誘發(fā)的最大地震2.9級。激發(fā)過程中最大的注入流量50 L/s，最大井口壓力16 MPa，最終注入量增大了1.5~3倍，由開始的2.01~3.48 L（/s·MPa）增大到5.31 L（/s·MPa）。盡管井口流量和壓力與GPK2井相類似，而滲透性的增長卻

不是十分明顯，監(jiān)測結果顯示70%的水量進入了一個已有4705 m的裂隙帶。

熱巖資源人工壓裂技術

針對不同的深部地應力場條件和裂隙發(fā)育特征，通過控制注入水流量使深部熱儲達到理想的剪切破壞是人工壓裂技術重點解決的問題。干熱巖開發(fā)本身的壓裂設備和石油天然氣開發(fā)中壓裂設備基本相同，主要的區(qū)別在于干熱巖的壓裂設備需要解決耐高溫問題。而高溫巖體冷卻收縮效應也使干熱巖儲層激發(fā)相對于傳統(tǒng)油氣儲層更容易發(fā)生 。

上述各國的儲層激發(fā)試驗均表明，在堅硬的花崗巖中創(chuàng)造新的裂隙幾乎是不可能的，通過注入水壓力的控制使儲層已有的裂隙面錯動和延伸從而形成有效的換熱面積是國際公認的EGS儲層建造方法。實際干熱巖開發(fā)工程中，熱儲的創(chuàng)建主要包括以下關鍵步驟：

1）安裝微震監(jiān)測器；

2）形成已有注入井的剪切破壞；

3）施工兩口開采井，并對其儲層進行水力剪切破壞；

4）開展30～60 d的儲層循環(huán)測試，評價熱儲連通性及表現(xiàn)。

儲層壓裂相關的技術主要包括：微震解譯、井下電視成像、區(qū)域構造雷達反演、光纖式溫度測井、巖體室內(nèi)切片分析、電鏡掃描、模擬預測等。

熱巖資源儲層封隔技術

為止，世界干熱巖資源開發(fā)工程大部分采用的是高溫物理封隔器，通過對目標層位的封堵達到對特定儲層激發(fā)的目的。其優(yōu)點在于，封隔器深度可以自由調(diào)節(jié)，可對指定深度進行儲層激發(fā)。缺點在于受溫度影響，很多封隔器采用彈性密封元件，溫度上限為225℃，同時，高溫封隔技術操作過程中需要鉆機配合，存在較高的施工卡鉆危險，容易造成井孔報廢，從而對整個工程造成較大的經(jīng)濟損失。為止，大多數(shù)的高溫儲層封隔器僅適用于套管段，而EGS儲層激發(fā)的目標為裸孔段，因此，傳統(tǒng)物理封隔技術的應用受到了很大的限制。

化學和生物封隔技術在部分發(fā)達國家已開展了廣泛的研究。一種高溫降解生物隔離技術（TZIM）在美國剛剛成功應用于Newberry干熱巖工程。相對傳統(tǒng)儲層封隔器具有成本低、風險小、耐溫性能好等特點。具體如下：

1）注入井后保持顆粒狀；

2）密度與水接近，操作時和注水一起進入最滲透的裂縫；

3）TZIM 會密封已有裂縫，通過激發(fā)可裂開更多層的巖石；

4）操作無需井架，可采用分布式光纖溫度傳感器（DTS）監(jiān)控井下隔離效果。

熱巖資源化學刺激技術

化學刺激最早應用于油氣井的增產(chǎn)，通過將酸注入儲層裂隙，目的是將裂隙面流體長期運移和沉淀過程中產(chǎn)生的礦物溶解，達到增大對近井區(qū)巖體滲透性的目標。對于EGS而言，結合化學刺激和水力激發(fā)可以降低注入壓力、減小微震等級，優(yōu)化儲層管理。

近30年來，許多不同的化學酸化刺激法被應用于地熱。然而，同一種化學激發(fā)劑可能只適用于特定的地層，

對于EGS儲層激發(fā)而言，正在研究針對各種不同地層的綜合化學刺激法。法國Soultz干熱巖工程采用了化學刺激方法使注入率提高了1.12~2.5倍。激發(fā)結果顯示注入酸與花崗巖體的裂隙之間的礦物發(fā)生了較為強烈的反應，增加了儲層的滲透性。總體而言，化學刺激受到時間、體積和濃度等方面的制約，因此其發(fā)展還需要更多的室內(nèi)實驗及工程驗證。

結合具體的干熱巖開發(fā)工程，在干熱巖儲層激發(fā)方面主要存在以下挑戰(zhàn)：

1）提高注水壓力可以破裂巖石并可產(chǎn)生更多的熱能，但所注的水大多被導入最滲透的巖體；

2）在整個儲層的激發(fā)過程中，儲層很多部位得不到有效激發(fā)，熱儲采熱量受到了限制；

3）過分增加井口壓力提高注水量，會誘發(fā)較大的地震；

4）單層裂縫不足以提供滿足經(jīng)濟發(fā)電所需的熱交換面積，系統(tǒng)循環(huán)水流量低。

如何在經(jīng)濟的條件下，創(chuàng)建足夠大的儲層有效換熱空間，是EGS發(fā)展需要迫切解決的問題。發(fā)展高溫儲層封隔技術，通過多次激發(fā)來增大儲層空間是實現(xiàn)EGS商業(yè)化的有效手段。2100433B

干熱巖是地球內(nèi)部熱能的一種賦存介質(zhì)，是一種國際公認的清潔能源。通俗來講，干熱巖資源就是存在于巖石中的熱量，具有資源量大、分布廣、可持續(xù)利用時間長等特點，是未來地熱資源開發(fā)利用的重要方向。

干熱巖是指一種沒有水或蒸汽的熱巖體，主要是各種變質(zhì)巖或結晶巖類巖體。干熱巖埋藏于距地下2000～6000m 的深處，溫度為150～650℃。美國人莫頓和史密斯于1970 年提出利用地下干熱巖體發(fā)電的設想。1972 年，他們在新墨西哥州北部打了2 口約4000m 的深斜井，從一口井中將冷水注入到干熱巖體， 從另一口井取出由巖體加熱產(chǎn)生的蒸汽，功率達2300kW。進行干熱巖發(fā)電研究的還有日本、英國、法國、德國和俄羅斯，但迄今尚無大規(guī)模應用。干熱巖發(fā)電系統(tǒng)較干蒸汽發(fā)電系統(tǒng)的蒸汽溫度更高。美國洛斯-阿拉斯國家實驗室在實驗基地鉆2 口井，其深度約為3000m，溫度約為200℃，1977 年首次進行了循環(huán)實驗，證實了這一方案的可行性。自1985 年以來，日本新能源和產(chǎn)業(yè)技術綜合開發(fā)機構（NFDO）在山形縣某試驗場實施了干熱巖工程。到1991 年，通過3 個1800m 深的生產(chǎn)井和1 個回灌井提取熱量。世界上每年獲取的干熱巖能量約為255 TWh，相當于430 萬桶原油。首先鉆一口注入井，并進行壓裂，形成裂縫破碎帶，再鉆一口橫穿該裂縫破碎帶的生產(chǎn)井，然后將高壓水從加壓井向下泵入，橫穿蓄水池，水流過熱巖中的人工裂隙而過熱（水、汽溫度可達150～200℃），并從生產(chǎn)井泵上來。發(fā)電后的冷卻水再次通過高壓泵注入地下熱交換系統(tǒng)進行循環(huán)利用。干熱巖發(fā)電的整個過程都是在一個封閉的系統(tǒng)內(nèi)進行，即沒有硫化物等有毒、有害物質(zhì)或堵塞管道的物質(zhì)，也無任何環(huán)境污染，其采熱的關鍵技術是在不滲透的干熱巖體內(nèi)形成熱交換系統(tǒng)。干熱巖蘊藏的熱能十分豐富，比蒸汽型、熱水型和地壓型地熱資源大得多，比煤炭、石油、天然氣蘊藏的總能量還要大。地下熱巖的能量能被自然泉水帶出的幾率僅有1%，而99%的熱巖是干熱巖，沒有與水共存，因此，干熱巖發(fā)電的潛力很大。在正常地溫梯度地區(qū)（3℃/100m），采用常規(guī)技術，發(fā)電成本達23 美分/kW.h，但如果采用線性先進鉆井技術，發(fā)電成本可降低到6 美分/kW.h，而我國大慶地區(qū)地溫梯度達到4℃/100m 以上，發(fā)電成本將更低。如果考慮中國鉆井成本低于美國，則發(fā)電成本更低。

利用干熱巖發(fā)電與傳統(tǒng)的熱電站發(fā)電的區(qū)別主要是采熱方式不同。干熱巖地熱發(fā)電的流程為:注入井將低溫水輸入熱儲水庫中, 經(jīng)過高溫巖體加熱后, 在臨界狀態(tài)下以高溫水、汽的形式通過生產(chǎn)井回收發(fā)電。發(fā)電后將冷卻水排至注入井中, 重新循環(huán), 反復利用。在此閉合回流系統(tǒng)中不排放廢水、廢物、廢氣,對環(huán)境沒有影響。

天然的干熱巖沒有熱儲水庫, 需在巖體內(nèi)部形成網(wǎng)裂縫, 以使注入的冷水能夠被干熱巖體加熱形成一定容量的人工熱儲水庫。人工網(wǎng)裂縫熱儲水庫可采用水壓法、化學法或定向微爆法形成。其中, 水壓法應用最廣, 它是向注水井高壓注入低溫水, 然后經(jīng)過干熱巖加熱產(chǎn)生非常高的壓力。在巖體致密無裂隙的情況下, 高壓水會使巖體在垂直最小地應力方向上產(chǎn)生許多裂縫。若巖體中本來就有少量天然節(jié)理, 則高壓水會先向天然節(jié)理中運移, 形成更大的裂縫, 其裂縫方向受地應力系統(tǒng)的影響。隨著低溫水的不斷注入, 裂縫持續(xù)增加、擴大, 并相互連通, 最終形成面狀的人工熱儲水庫, 而其外圍仍然保持原來的狀態(tài)。由于人工熱儲水庫在地面以下, 可利用微震監(jiān)測系統(tǒng)、化學示蹤劑、聲發(fā)射測量等方法監(jiān)測, 并反演出人工熱儲水庫構造的空間三維分布。

從生產(chǎn)井提取到高溫水、蒸汽等中間介質(zhì)后, 即可采用常規(guī)地熱發(fā)電的方式發(fā)電, 包括直接蒸汽法、擴容法以及中間介質(zhì)法等。由于直接蒸汽法要求從井下取出高溫蒸汽, 效率較低, 因此應用較少。擴容法是將生產(chǎn)井中的熱水先輸送至擴容器, 通過減壓擴容產(chǎn)生的蒸汽推動汽輪機發(fā)電。我國西藏羊八井地熱電站即屬擴容法地熱發(fā)電。目前研究較多的是應用中間介質(zhì)法地熱發(fā)電, 例如有機蘭金循環(huán)和卡里納循環(huán)等。蒸發(fā)器是中間介質(zhì)法干熱巖發(fā)電的關鍵設備, 地熱水通過蒸發(fā)器把低沸點物質(zhì)加熱, 使其產(chǎn)生高壓蒸汽并通過汽輪機發(fā)電, 做完功的排氣在冷凝器中被還原成液態(tài)低沸點物質(zhì)。

美國洛斯·阿拉莫斯國家實驗室（LNAL）于1977年在該地進行了干熱巖型地熱儲試驗，論證了由干熱巖提取地熱能的可行性。試驗表明：①循環(huán)水水質(zhì)良好；②水量損耗隨時間的推移而逐漸減??；③未檢測到對周圍環(huán)境的不良影響。為進一步淪證利用干熱巖型地熱資源進行商業(yè)運作的可行性，在20世紀80年代中期，在芬頓山又建立起一處新的干熱巖型地熱儲，其深度為3680米，巖石溫度達238℃。經(jīng)過30天的抽水試驗，供水量達50米^3/時，水溫200℃，熱功率達10兆瓦。已在此地建造了一座干熱巖地熱電站模擬商業(yè)發(fā)電，成為世界上干熱巖型地熱資源試驗性開發(fā)利用的首例。