5月30日，美国能源部（DOE）发布《地热愿景：挖掘地下热能潜力》报告^[1]，系统分析了地热开发的潜力及其能为美国带来的潜在益处，并基于该分析提出在资源评估、地下信号探测、地热钻井和井筒、地热资源回收以及地热资源和设施监测、建模和管理5个技术子领域采取的行动建议。

1、地热资源评估

对美国的发电和非发电地热资源进行评估，基于现有水热和增强型地热系统（EGS）资源评估数据，扩大数据量并提高资源分布地图分辨率，减少评估不确定性，降低勘探风险和开发成本，识别更多地热资源。

2、改进地下信号探测

（1）开发勘探工具以识别未发现资源，提高识别EGS资源的能力。开发新的勘探技术以表征地下渗透率、温度和化学性质，以及无明显地表特征区域的地质结构和应力状态。改进地球物理、地球化学以及地质采样、建模、分析和遥感技术，整合多学科方法增强从地热资源数据获取价值的能力，如结合机器学习，通过自动模式识别和数据解释改进地下特征表征。

（2）提高现有地球物理方法的分辨率。改进现有地球物理勘探的电阻率法，加强地震反射波法的应用，开发创新地球物理方法。通过被动地震监测、重力和磁力勘探、数据联合反演提高EGS储层开发能力。

3、提高地热钻井和井筒完整性

（1）开发地热钻井数据库。仿效油气行业建立地热钻井数据库以优化钻井技术，包括：加强国际合作，共享数据和知识；将机器学习应用于数据的早期研发，降低非生产钻井时间和钻井成本。

（2）通过技术改进将油气行业的技术和工具应用于地热领域。改进现有油气行业工具用于地热钻井的高温和腐蚀性环境，改良钻头刀具以减少磨损，提高硬岩钻井成功率，将随钻测量技术用于地热钻井。

（3）开发地热专用钻井技术、方法和工具。开发钻井硬件（如钻头、钻柱、泥浆马达）、井材料（如套管、水泥）、钻井系统和方法（如泥浆设计、掘进和固井套管、创新钻井方法）。通过创新的井设计以及减少套管和固井技术所需套管柱数量，降低钻井成本。开发用于地热的化学增效钻井、射流辅助破岩和激光辅助钻井。

（4）改进钻井决策、运行管理和效率。通过准确可靠的预测确保良好的钻井决策，进一步研究和实施决策流程，建立简化地热钻探方法的组织和管理文化。

（5）改进地热井生命周期。研究地热井材料失效的原因，改进井工程设计和施工，开发耐更高温度和腐蚀性环境的新型材料。开发监测地热井筒完整性的工具和系统，收集状态数据以更好预测地热井寿命。

4、优化地热资源回收

（1）开发现有和创新的储层激发方法。将主要针对两类激发技术：致密油行业的高压、低容量激发技术；地热田的低压、大容量激发技术。研究储层激发的耦合热-水-机械化学过程，以及局部和区域压力对其的影响机理，以提高现有激发方法的成功率，开发创新的激发方法。

（2）改进层间封隔技术。将油气行业层间封隔技术用于地热领域，改进地质力学数据收集，研究泵送速率和流体化学对储层激发的影响，以充分理解局部和区域的地质应力状态，设计层间封隔策略。

（3）先进的实时裂缝建模和测绘。结合井压、温度和化学的实时变化，开发先进的裂缝模型，了解储层的动态过程。此类模型应集成温度-水流-力学-化学控制和实时微震数据。

（4）量化应力状态、诱发地震和渗透率之间的关系。开发温度-水流-力学-化学模型了解EGS储层变化，调整运行策略，减少诱发地震。

（5）改进地源热泵的换热机制和系统设计。开发替代热交换器，如开发螺旋管换热器和使用热交换桩。使用高级软件和其他设计工具优化系统设计，使商业大型地源热泵系统更加节能。进行技术突破，开发变速压缩机和双级热泵，到2030年将热泵效率提高50%。

5、加强地热资源和设施的监测、建模和管理

（1）改进储层性能的监测、建模和预测。改进储层监测、建模和预测工具，如应用机器学习技术开发地热储层-蒸汽田-发电的综合模型。

（2）开发先进的储层示踪剂和示踪剂部署技术。开发创新示踪剂及其测试方法和解释技术，以改进水热和EGS储层管理，增强对地下流体流量和温度分布以及地热生产和注入对其影响的认识，进而改进运行管理，实现可持续发电，最终降低运营成本。              （岳芳）