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驚嘆 ! 地熱能造就唐山首座“無煙城”

2019-03-24 16:41:57 323


為節(jié)約油氣資源,中國石油從上世紀七八十年代就開始油田地熱的開發(fā)利用工作。目前,遼河、華北、大慶等油田已實施一批地熱能開發(fā)利用工程項目,利用油氣開發(fā)過程中的伴生水余熱資源或廢棄井改造為地熱井,開發(fā)地熱用于生活采暖、輸油伴熱、管道清洗等,節(jié)約燃料。地熱業(yè)務除開發(fā)油田地熱用于輸油伴熱外,還能服務于居民的采暖、制冷或農業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)。

中國石油去年完成對15家油田公司的地熱資源評價工作。結果顯示,中國石油地熱資源豐富,資源總量折合1.08萬億噸標煤,可采資源量16億噸標煤/年。地熱水資源37萬億立方米。其中,地熱資源富集程度高、開發(fā)利用經濟性好的油田主要集中在東部,包括環(huán)京津冀的華北、大港、冀東油田。

未來,利用來自地球深部的地熱資源,中國石油將形成四大工程示范區(qū):中深層地熱供暖示范區(qū)、高溫地熱發(fā)電示范區(qū)、采出水余熱利用示范區(qū)和廢棄井改造地熱示范區(qū);形成2大先導試驗區(qū):干熱巖開發(fā)利用先導試驗區(qū)和煉化余熱利用先導試驗區(qū),既能增加利于大氣治理的清潔能源供應,又可將生產中的余熱變廢為寶。

圖片關鍵詞

曹妃甸新城的綠色供暖革命——冀東油田探索地熱能源發(fā)展之路

曹妃甸新城利用地熱采暖,2018年冬季首次實現(xiàn)了燃煤污染物二氧化碳和粉塵“零排放”“零污染”,成為唐山地區(qū)首座“無煙城”。

該項目由冀東油田負責牽頭。冀東油田努力將其打造成為具有引領作用的地熱開發(fā)示范工程。項目運行至今,完全滿足曹妃甸新城230萬平方米的供暖需求,實現(xiàn)地熱供暖后,節(jié)省標煤5.36萬噸,減排二氧化碳14.04萬噸,相當于植樹50萬棵,是目前全國最大單體地熱集中供暖項目。

頂層設計 引領發(fā)展新方向

3月14日,在曹妃甸新城恒大“御海天下”項目處,海灘綿延長幾公里,砂質柔軟,海域干凈。而在不遠的正北方,二號平臺上的高熱2-2井正在緊張地鉆井施工,這是一口地熱井。

在京津冀協(xié)同發(fā)展下,實現(xiàn)清潔能源替代迫不及待。地熱能也成為各地區(qū)推進能源結構調整、加快經濟綠色發(fā)展的重要抓手。曹妃甸區(qū)政府將地熱能發(fā)展作為主戰(zhàn)場,而開發(fā)利用清潔能源也是中國石油實施綠色低碳戰(zhàn)略的重要方向。政府迫切需要,冀東油田也有發(fā)展需求,雙方不謀而合,進行了積極接洽。

作為能源企業(yè),中國石油把地熱作為可再生綠色能源重點發(fā)展方向,冀東油田提出由油氣田向油氣熱三元發(fā)展的戰(zhàn)略構想。自2016年開始,油田借助油氣開發(fā)中積累的地質資料,開展所轄區(qū)域內的地熱資源調查,經過對地熱開發(fā)利用進行長期技術研究,做好了資源調查的先期準備,為地熱資源的規(guī)模利用奠定了基礎。

“剛開始很多人都不看好這個項目,為了推動地熱能,區(qū)政府領導下了很大力氣,多次召開雙方會議,在具體施工時給予我們很大幫助,并協(xié)調解決各類問題。油田高度重視,公司兩位領導在一線督導地熱項目的具體運行?!表椖控撠熑藚尾┧唇榻B說,“政府統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一政策、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一開發(fā),納入城市建設和經濟發(fā)展總體規(guī)劃之中?!?/p>

冀東油田公司、海峽能源產業(yè)基金、曹妃甸發(fā)展投資集團有限公司針對出資模式、資產評估方式、公司章程等多次進行了討論,經過多次協(xié)商,合資成立唐山冀東地熱能開發(fā)有限公司。

多輪驅動 跑出發(fā)展加速度

“每天都在與時間賽跑,初期的時候每天晚上躺下根本就睡不著,怕有遺漏,我就把問題一條一條記錄下,提前想好應對措施。”孫冠宇在項目中分管生產、安全,他的筆記本已經滿滿記錄了3本。項目組7個人,管理7個平臺、4部鉆機。

時間緊迫,爭分奪秒。2018年9月7日,第一口先導實驗井高熱4-3井正式開鉆。同年11月5日,具備初期地熱供暖條件,并順利啟動地熱供暖試運行?!?個月的時間,投產即供暖,按時并且保證質量完成這么大規(guī)模的供暖工程,在全國來說尚屬首例!”項目組副組長介紹道。

而政府也全面進入項目,曹妃甸區(qū)副區(qū)長薛波、楊洪升多次召開新城地熱項目協(xié)調會,聽取曹妃甸發(fā)展投資集團有限公司和冀東油田項目進展情況匯報,協(xié)調各相關單位在項目審批流程上簡化程序。

冀東油田多次就項目進展、制約問題以及下步工作與曹妃甸區(qū)行政審批局、住建局、環(huán)保局、國土局、規(guī)劃局、曹妃甸發(fā)展公司等部門和單位進行研究討論,共同商量研究整體規(guī)劃情況、審批流程要件、開發(fā)運營模式、重要技術特點、動態(tài)監(jiān)管模式、風險管控維護等方面內容。

曹妃甸區(qū)政府安排專人負責協(xié)調推動項目建設。冀東油田公司開展可研設計、初設、安評、環(huán)評等工作,組織鉆前、鉆井、管線鋪設和泵房建設等各項施工。曹妃甸發(fā)展公司開展熱力站及換熱站工藝改造設計、招標、采購和施工等工作,負責組織地熱供暖系統(tǒng)試運行。

主動發(fā)力 創(chuàng)新創(chuàng)優(yōu)創(chuàng)標桿

看到石油人凌晨還在匯報工作進度,還有石油人在現(xiàn)場的照片,曹妃甸區(qū)副區(qū)長薛波很是感慨:“以前都說學大慶學鐵人,現(xiàn)在我終于知道什么是石油精神,什么是大慶精神鐵人精神了。”

“地熱項目啟動晚,但是我們從上個世紀90年代初就開始研究利用,曹妃甸南34公寓就是利用地熱資源提供熱水,現(xiàn)在還在使用。”項目組副組長介紹道。

技術創(chuàng)新不是一蹴而就,冀東油田已有30余年油氣田開發(fā)經驗,探明并掌握本地區(qū)地下地熱資源分布情況,逐步積累地熱井鉆完井和回灌等關鍵技術。曹妃甸新城位于冀東油田南堡凹陷高尚堡—柳贊構造帶,該地熱田的熱儲主要為新生界新近系明化鎮(zhèn)組和館陶組,具有溫度高、水質好等優(yōu)點。

“我們實現(xiàn)了取熱不取水,不加壓自然回灌,地熱開發(fā)井采出地熱水進入換熱站,換完熱的地熱尾水,通過回灌井回灌地下。”呂博舜自豪地說。

在開發(fā)方案編制中,首次采用注采平衡的方式,采取地熱水全回灌措施。通過數值模擬溫壓響應和地層應力分析,論證了館陶組儲層實現(xiàn)注采平衡的合理井距,是唐山地區(qū)首個實現(xiàn)砂巖儲層地熱水全回灌的地熱利用項目。

目前形成了六項技術成果,根據地層物性研究成果,確定了尾水機械雜質控制精度,回灌水固體顆??刂圃?微米以下,確保有效保護回灌井,完善了地熱尾水水質處理技術。實現(xiàn)地面工程與人居環(huán)境的深度融合,采用叢式井建井方案,單井房工程均建設于地面以下,滿足了現(xiàn)代化城市環(huán)境對地面景觀的苛刻要求。

砥礪前行 機遇與挑戰(zhàn)并存

2月2日,唐山市委常委、曹妃甸區(qū)委書記孫貴石到新城地熱供暖項目考察,對地熱供暖效果及工程給予肯定:“地熱供暖才是真正清潔供暖,值得大力推廣?!?/span>

“我們還有很多挑戰(zhàn),館陶組砂巖回灌屬于難題,我們請教院士、專家來計算多方面論證,科學計算井間距?!眳尾┧唇榻B說,不是一場沖鋒就能把紅旗插到山頂,在施工過程中遇到很多挑戰(zhàn)。比如以往在采油生產中,對井筒清洗的要求不高,可是地熱水要進管網,進入過濾系統(tǒng),必須洗得一點雜質都沒有。

剛開始氣舉洗井時,抽排時間過長,洗井需要3天至5天。怎么縮短時間?項目組人員采用“泡燒堿”化學解堵,把井壁泥漿溶解,再洗干凈。難道氣舉不適應地層?項目組在洗井觀察中,發(fā)現(xiàn)鉆井隊把水還沒有抽完就停止排放,把篩管堵住了,后來把兩種方法結合使用。

“雖然起步晚,但是我們要立足于高起點、高標準、高水平的地熱資源開發(fā)利用。這個市場也是充滿了機遇,如何對熱能實現(xiàn)梯級利用?供暖期結束后,怎么利用地熱資源?”項目組副組長介紹道。

夕陽西下,海風徐徐。雖然曹妃甸新城供暖期已結束,但項目組人員依舊在忙碌,“柳贊鎮(zhèn)推廣地熱項目,現(xiàn)在正做前期準備工作。”

專家建言

油區(qū)變熱田 服務清潔供暖

中國石油勘探開發(fā)研究院二級專家、教授級高級工程師王社教

在能源結構亟須調整、環(huán)境亟待整治的今天,節(jié)能環(huán)保的新型清潔能源越來越受到關注。假如北方農村全部實行以電代煤、以氣代煤供暖成本會升高,可能會超出老百姓的承受能力。為此,國家高度重視地熱能開發(fā)利用,中國地熱產業(yè)正步入快速發(fā)展期。一些大型國有企業(yè)、民營企業(yè)紛紛進入地熱領域,擴大市場規(guī)模。

我國中深層的中低溫地熱資源大部分分布在油氣沉積盆地,而這些盆地是中低溫地熱資源的主要富集場所,這是中國石油的優(yōu)勢所在。

目前,東部老油區(qū)含水率普遍在80%甚至90%以上,年采出水量高達5億立方米,溫度在45攝氏度以上。這些伴生的地熱水資源可以直接利用,降低地熱開發(fā)成本。此外,公司擁有大量廢棄井,其中相當比例井身結構完好,稍加改造就可以成為地熱井,在不進行大規(guī)模改造和投資的前提下轉為地熱利用,既可減少打井投入,又能盤活油田資產,預計地熱井改造可降低地熱開發(fā)成本至少三分之一。因此,鼓勵油田企業(yè)開發(fā)利用地熱,實現(xiàn)節(jié)能減排指標,是加快推動公司地熱產業(yè)發(fā)展的重要舉措。

集團公司十分重視油田地熱開發(fā)利用,目前大慶油田、華北油田、冀東油田、大港油田、東方物探、工程建設公司等相繼成立地熱項目部,組建研究和開發(fā)團隊,開展油田地熱開發(fā)工作。中國石油的高溫地熱鉆完井技術,助推肯尼亞高溫地熱發(fā)電裝機容量快速增長、綜合電價快速下降,提升了公司的國際影響力。

我國是一個中低溫地熱資源十分豐富的國家,地熱直接利用長期保持世界第一位。但要全面統(tǒng)籌油田地熱能產業(yè)鏈高質量發(fā)展,加以經濟合理地有效利用,需要找到油田資源聚集地,進行清晰的地熱資源成因模式研究、準確的地熱資源儲量評價研究,不斷開辟新的資源儲備,這是地熱資源規(guī)?;沙掷m(xù)利用的基礎。要共同參與制定相關的發(fā)展規(guī)劃,攻關地熱能勘探開發(fā)利用關鍵技術,將重點地區(qū)、重點企業(yè)作為關鍵突破口,以技術研發(fā)、設備制造、商業(yè)化運作模式作為帶動行業(yè)發(fā)展的突破口。

油田地熱市場開發(fā)前景廣闊,但開發(fā)利用仍處于開始階段。對于油田地熱資源的利用,以及對其他新能源的探索還需要繼續(xù)。政府和企業(yè)共同努力爬過治理生態(tài)環(huán)境問題這個坡,邁進高質量發(fā)展這道坎,深化改革創(chuàng)新激活生態(tài)文明“新動能”。

“熱潮”起雄安 “凹陷”變“凸起”

華北油田高級工程師辛守良

上世紀90年代,華北油田開始利用地熱水進行社區(qū)供暖和花卉種植。本世紀初期,華北油田完成了冀中坳陷地熱資源評價,先后在雁翎油田、荊丘油田、華苑社區(qū)、留北油田等進行了原油集輸伴熱、社區(qū)供暖等地熱綜合利用工作,雄安新區(qū)成立以來,華北油田積極參與新區(qū)建設,地熱業(yè)務也將逐漸走向快車道,由“凹陷”變?yōu)椤巴蛊稹薄?/p>

目前,油田地熱的利用的進展與環(huán)境治理、北方冬季供暖期清潔能源的龐大需求之間還有較大距離,還有以下幾個方面值得探索。一是立足油田,輻射周邊。能源清潔化是一個不可逆轉的趨勢,特別是雄安新區(qū)的建設,需要大量的清潔能源提供保障,為地熱資源的開發(fā)利用提供了一個很好的平臺,利用油田現(xiàn)有的高含水井或者所謂的“廢棄井”以及集輸管網系統(tǒng),用地熱替代燃油燃氣加熱爐,另一方面要依托油田,大力推進油田礦區(qū)內地熱綜合利用,形成特色技術和產業(yè)鏈,同時積蓄人才和經驗,逐步走向雄安新區(qū)及周邊地區(qū)這個巨大的市場。二是評價利用方面,根據地面城鎮(zhèn)分布以及需求狀況,有針對性落實地下資源,達到地熱資源的有效和便捷利用,實現(xiàn)地面需求與地下資源的有機結合。三是推動關鍵技術研究和新技術推廣應用。加強地熱水常壓回灌等技術研究;推廣大排量低能耗采水技術、高效井下?lián)Q熱技術等;優(yōu)化地面工藝處理技術、低成本、長效運行技術等。四是地熱探礦權、采礦權、環(huán)保許可、采水許可等由諸多部門分管,辦理難度大、周期長,建議國家參考國際上由某一部門統(tǒng)一管理的辦法;呼吁國家相關政策落地實施,鼓勵企業(yè)的創(chuàng)造性和積極性。五是雄安新區(qū)位于華北油田油氣探礦權范圍內,油田掌握了雄安新區(qū)及其周邊地區(qū)大量的地質資料、鉆井資料、生產資料等,與新區(qū)政府合作,加強統(tǒng)一管理、資源整合和資料共享,穩(wěn)妥推進地熱資源在新區(qū)建設中的開發(fā)利用。

地熱資源的開發(fā)利用符合國家戰(zhàn)略發(fā)展規(guī)劃,同時又是一項高風險低回報的系統(tǒng)工程,其科學開發(fā)利用,不僅需要國家和各級政府的精準政策支持和專項資金扶持,更需要按照創(chuàng)新思維和超前謀劃的指導思想做好長遠規(guī)劃和頂層設計,應該堅持“資源是基礎,技術是保障,科技是支撐,市場是導向,政策是引領,有效益可持續(xù)的良性發(fā)展是目的”的原則,按照“政府有政績,企業(yè)有效益,人民有利益”的指導思想,積極開發(fā)利用地熱資源,為“十三五”規(guī)劃目標的順利實施做出貢獻。

新聞來源:中國石油報(作者馬超 王巧然)2019-03-23 20:52