地熱能作為一種可再生的清潔能源，開發(fā)前景廣闊。然而地熱開發(fā)當前陷入了“叫好不叫座”的窘境。究其原因，更多的是受來自地熱開發(fā)技術(shù)瓶頸以及開發(fā)效益成本等方面的制約。

　　遼河油田地熱資源豐富，2005年進行地熱資源普查以來，從中淺層低溫地熱資源到深層中高溫地熱資源利用，從民用到工業(yè)生產(chǎn)，經(jīng)過13年的技術(shù)創(chuàng)新，逐漸找到了一條符合油田實際發(fā)展、經(jīng)濟高效開發(fā)地熱能源的技術(shù)創(chuàng)新之路。

　　找準癥結(jié)

　　9項專利對癥施藥

　　10月31日6時，遼寧盤錦室外氣溫已近冰點，家住潤誠苑小區(qū)的張女士家里卻暖烘烘的。這股熱水的來源，正是遼河油田利用4口深層地熱水井，通過水源熱泵技術(shù)，制出高溫熱水實現(xiàn)潤誠苑小區(qū)17萬平方米的住宅供暖。僅此項目遼河每年可實現(xiàn)收入300多萬元，節(jié)約燃煤3000噸，減少二氧化碳排放1.6萬噸。

　　遼河油田地熱能總儲量相當于340億噸標準煤，接近油田已探明石油儲量的10倍。僅以目前的技術(shù)水平，采出的地熱流體量就可以灌滿1.3萬個杭州西湖，其蘊藏的能量相當于7億噸石油。根據(jù)2017年國家能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃，到2020年我國非化石能源消費比重將提高到15％。巨大的地熱儲量，為遼河地熱開發(fā)利用提供了重要資源保障。

　　“光有資源儲量，拿不出來，還是只能做無用功?！眹夷茉淳值責針藴饰瘑T會專家、遼河油田供水公司副總地質(zhì)師姚艷華表示，“當前限制地熱發(fā)展主要有兩大因素，一是地熱開發(fā)利用存在一定的技術(shù)瓶頸；二是投資成本高，回收周期長，難以做到經(jīng)濟效益與社會效益雙贏?！?/p>

　　只有找準癥結(jié)，方能藥到病除。2005年開始，遼河技術(shù)人員開展13年技術(shù)攻關(guān)，先后經(jīng)歷三個階段：第一階段從2005年到2011年，主要包括資源勘查、技術(shù)儲備、嘗試利用等；第二階段從2012年到2015年，為持續(xù)研究、承攬項目，技術(shù)升級階段；第三階段從2016年至今，主要是技術(shù)應(yīng)用、成果轉(zhuǎn)化、業(yè)務(wù)拓展等。

　　“現(xiàn)在，遼河已形成了包括地熱井成井技術(shù)、同層回灌技術(shù)、廢氣井改造技術(shù)、資源評價數(shù)值模擬技術(shù)四大技術(shù)成果，水源井‘對井’邊開采邊回注技術(shù)、地熱水人工密封回灌方法等9項專利技術(shù)?！币ζG華說，“目前這些技術(shù)已經(jīng)在多個領(lǐng)域推廣應(yīng)用，取得了良好的經(jīng)濟效益與社會價值?！?/p>

　　2006年開始，遼河油田利用現(xiàn)有水源單井分別在歡喜嶺、曙光、高升等地區(qū)進行了不同層位的地下水回灌試驗并形成專利技術(shù)，達到了國內(nèi)領(lǐng)先水平，使熱泵技術(shù)在沉積平原的廣泛應(yīng)用成為可能；2016年在于樓地區(qū)利用3口廢棄井，通過射孔、下防砂篩管、取換套、下泵試水等，完成了廢棄井改造，實現(xiàn)了興一礦2.5萬平方米辦公場所的供暖，使得油田閑置資產(chǎn)得以重新利用，大大降低了鉆井成本。

　　同層回灌

　　高效經(jīng)濟開發(fā)地熱資源

　　地熱是一種清潔低碳可再生能源。然而用于地熱開發(fā)中深層的地熱水，卻屬于非可再生資源。

　　地熱能開發(fā)遵循“取熱不取水”“以灌定采”的原則，要想充分持續(xù)開采出熱儲層中的熱資源，保持水井的出水能力，避免地面沉降等地質(zhì)災(zāi)害，就必須保證原始狀態(tài)的平衡，維持熱儲層的壓力?；毓嗉夹g(shù)就是采用人工措施將地表水或其他水源的水注入地下以補充地下水，又稱地下水人工回灌、地下水人工補給，是當前實現(xiàn)地熱資源可持續(xù)利用的唯一有效方法。

　　地熱井回灌要遵循兩條基本原則：一是不導(dǎo)致深層地下熱水溫度顯著下降，二是回灌水質(zhì)要優(yōu)于或等于原地下水水質(zhì)。目前世界上回灌方式有很多種，主流有兩種：一種是加壓回灌，是在一定壓力下保證回灌的持續(xù)進行，但耗電量大，回灌成本高；另一種是“回揚—回灌”方式，是在無壓自然狀態(tài)下進行回灌，采用定期回揚的措施在短時間內(nèi)消除或緩解井管堵塞問題，疏通回灌水的運移通道，提高回灌效率。

　　在此基礎(chǔ)上，技術(shù)人員結(jié)合油田生產(chǎn)實際，積極攻關(guān)地熱回灌技術(shù)。他們首先進行抽水試驗，以確定含水層層滲透系數(shù)及取水量，然后進行單井自然回灌，進一步確定回灌水量、回灌衰減系數(shù)等。利用集水管網(wǎng)壓力水進行定壓力回灌試驗，掌握壓力回灌下的地層滲透系數(shù)K變化及回灌量、回揚（地熱井堵后反抽）周期。經(jīng)過不懈努力，最終成功自主創(chuàng)新出地熱井同層回灌技術(shù)。2006年至2017年分別在歡喜嶺、曙光、高升、沈采等地區(qū)進行館陶組、明化鎮(zhèn)組、沙河街組水層回灌試驗，采灌比達到11，基本解決了大量開采根本無法使用或排放難題，使地熱資源在油田礦區(qū)大規(guī)模開發(fā)利用成為可能。

　　“同層回灌技術(shù)提高了水井的利用率，使大規(guī)模利用熱泵開發(fā)地熱資源成為可能。同時，可延長水井回揚周期，減少維護成本?！币ζG華說。2015年起，遼河油田在小龍灣、潤誠苑、興一礦15口水井中推廣應(yīng)用回灌技術(shù)，不但回灌量有所增加，而且回揚周期由原來7天延長為現(xiàn)在的150天，實現(xiàn)油田地熱資源高效經(jīng)濟開發(fā)。

　　變廢為寶

　　廢棄油井變身“地熱田”

　　據(jù)估算，地熱能資源約為全球煤炭儲量的1.7億倍，每年從地球內(nèi)部經(jīng)地表散失的熱量相當于1000億桶石油的熱當量。對比風能、太陽能等可再生能源，地熱資源具有安全、穩(wěn)定、不受季節(jié)和晝夜變化影響、清潔、低碳、可再生等優(yōu)勢。

　　我國是一個地熱資源豐富的國家，這對于地熱開發(fā)是一個非常大的優(yōu)勢。然而目前國內(nèi)地熱發(fā)展仍處于起步階段，處于“叫好不叫座”的境地。地熱緣何“不熱”，除了技術(shù)瓶頸外，高成本仍是制約地熱行業(yè)發(fā)展的突出問題。

　　遼河油田已進入開采中后期，留存大量的閑置井。而這些井雖然不具備油氣生產(chǎn)條件，卻可以用來實現(xiàn)地熱資源的開發(fā)利用。

　　“常規(guī)手段開發(fā)地熱資源投資較大，但通過將廢棄的油井、氣井、注水井改造為地熱井，既可減少打井投入，又能盤活油田資產(chǎn)，可謂一舉多得?！边|河油田供水公司技術(shù)管理人員介紹。統(tǒng)計顯示，遼河油田目前具有改造成地熱井潛力的廢棄油氣水井達2000余口，并已擁有自主創(chuàng)新的定點取換套、襯篩管防沙等專利技術(shù)，已應(yīng)用服務(wù)于油田生產(chǎn)過程中。

　　遼河興隆臺采油廠作業(yè)一區(qū)辦公樓取暖用熱能，就來自一口廢棄多年的油井——黃06-6井。2016年10月，遼河油田對這口井地下熱水層進行射孔、壓裂、酸化改造后，獲得日產(chǎn)1000立方米的地下熱水，并在采暖季用這些地熱資源為部分單位辦公樓供暖。改造黃06-6井，比打新地熱井節(jié)省鉆井投資200萬元，建設(shè)成本降低了50%以上，運行成本也低于燃煤鍋爐，7年即可收回項目投資。

　　當然，廢棄井改造技術(shù)也有其局限性，比如受井下情況相對簡單、距離用熱點近等限制。但其創(chuàng)新的降本思路、可貴的經(jīng)濟價值及成熟的技術(shù)經(jīng)驗，對于國內(nèi)同樣具有地熱開采資源的油氣田企業(yè)而言，具有借鑒和推廣價值。

　　專家連線

　　記者：遼河地熱開發(fā)技術(shù)現(xiàn)場實際應(yīng)用情況如何？地熱開發(fā)技術(shù)研發(fā)升級的方向和目標？

　　姚艷華：目前，我們已掌握地熱井成井技術(shù)、同層回灌技術(shù)、廢棄井改造技術(shù)和資源評價數(shù)值模擬技術(shù)四項主體技術(shù)，分別為浙江、華北、冀東等油田提供技術(shù)支持，但是在一些技術(shù)應(yīng)用細節(jié)方面，還需進一步提高，比如廢棄井改造技術(shù)，改造后的換熱技術(shù)等。

　　雖然遼河油田是中國石油第一家開展廢棄井改造及井下?lián)Q熱的油田，但在換熱效果方面并沒有達到國內(nèi)領(lǐng)先水平，對于這種“取熱不取水”的技術(shù)，我相信在未來政策支持的大趨勢引導(dǎo)下，將會占有一席之地。另外，儲熱技術(shù)也是未來地熱利用業(yè)務(wù)發(fā)展的重要方向，可以有效降低運行成本。是水蓄熱好，還是無機鹽儲熱效率更高？這些都是下一步的研究方向。

　　記者：當前地熱資源開發(fā)大多還處于“叫好不叫座”的窘境，遼河要想開發(fā)好地熱資源，您覺得還需要哪些方面支持？

　　姚艷華：其實，地熱利用業(yè)務(wù)本身利潤空間較小，如果按照工程項目的投資回收期去考核，項目很難實施下去。我們進行過詳細探討，認為中國石油應(yīng)該針對地熱利用業(yè)務(wù)量身定制一套新的評價方法，比如生命周期評價法，針對地熱井或者管道的使用壽命，重新考量資產(chǎn)折舊年限。同時，希望能夠在用水、用電、用地方面給予一定的支持。另外，地熱利用不僅僅會帶來直接的經(jīng)濟效益，也能帶來很好的環(huán)保效益和社會效益，應(yīng)該著重考慮。

　　記者：如何有序進行大規(guī)模開發(fā)地熱資源？

　　姚艷華：要大規(guī)模實施地熱項目，應(yīng)該做好頂層設(shè)計，制定有針對性的政策給予支持，充分發(fā)揮我們的技術(shù)、人才、資源、資料占有等優(yōu)勢。同時，積極引入社會資本，加大地熱業(yè)務(wù)的推廣應(yīng)用范圍。

　　另外，地熱在今后將會作為獨立礦種，我們在探礦權(quán)和采礦權(quán)方面要主動爭取。 （楊碧泓采訪）

　　（姚艷華為國家能源局地熱標準委員會專家、遼河油田供水公司副總地質(zhì)師）