“后卫”转“前锋”,打一场漂亮的“进攻战”

——中国石油地热产业高质量发展观察

过去一个月,中国石油先后在雄安新区、唐山、德州等地新投产了6个地热清洁供暖项目,引起外界广泛关注,这让公众对中国石油深挖地热产业潜力、加快地热业务发展布局更加期待。

从上世纪80年代开始,中国石油就已在华北、辽河、大庆等油田实施了一批地热开发利用项目,取得了显著的环境效益和社会效益。当前,在能源产业加快绿色低碳转型时代的大背景下,作为优质可再生能源的地热产业也愈来愈“热”,被寄予厚望。而随着近几年我国一系列相关政策的出台,地热产业正承担起助力实现国家“双碳”目标等新使命,其未来发展大有可为。【详细】

  • 回溯中国石油地热产业发展,颇有些“三十而立”的意味。在“三十而立”之年,地热作为最切实可行的新能源资源列入集团公司新能源发展首位,任重而道远。

    集团公司党组高度重视地热产业发展,努力构建“油气热电氢”五大能源平台。中国石油《地热业务“十四五”发展规划》进一步明确“十四五”期间将在清洁替代、对外供能两个方向积极开拓发展地热产业,打造京津冀清洁供暖示范、东北用能替代示范和长三角采暖制冷示范“三大示范区”。

    对于地热产业发展来说,这次是老将“新”征。不同的是,在新能源产业发展的路途上,这次地热当起了“前锋”。但过去相当长一段时间内,地热一直扮演着“后卫”,主要应用于生活供暖等领域。

    早在1998年,华北油田就开始利用地热供暖开展大棚种植,主要种植高端花卉,供应北京、天津等城市,为京津冀地区的人民美好生活添彩。

    然而,更多时候,地热主要用于油田及周边自采暖,“养在深闺人未识”。

    在辽宁盘锦,润城苑小区是辽河油田首个利用地热采暖的小区。通过4口深层地热水井,利用水源热泵技术,制出高温热水为17万平方米的住宅供暖。

    在河北任丘,华北油田就近利用采油一厂任17计油田余热,为石油新城4000多户居民家中供暖,实现了油田余热和地热资源综合利用。

    如何开拓更广阔的市场,实现地热产业的梯级综合利用?30多年来,中国石油一直为地热产业的厚积薄发默默积蓄力量。

    从渤海湾盆地到松辽盆地,中国石油一路稳扎稳打,持续开展地热能开发利用基础研究、技术攻关与示范工程,躬耕于化石能源替代、节能减排,力求对雾霾治理、高含水油田产业转型以及再就业的推动施以重要影响。

    对此,中国石油勘探开发研究院企业技术专家王社教表示,经过多年开发利用,中国石油已掌握地热资源勘查、资源评价、地热能开发与利用、工程建设等关键技术,尤其在砂岩地层回灌和废弃井改造为地热井、采出水余热利用、热泵应用技术、高温地热钻完井等技术方面取得重大进展。可以说,地热资源是中国石油最为现实的新能源资源。

    为了进一步给地热产业高质量发展提供坚实保障,从2005年开始,中国石油勘探与生产分公司成立新能源处,围绕地热资源开展油田生产能耗替代利用、资源勘查与评价、关键技术储备等相关工作。2011年,中国石油将地热勘探开发利用技术研发纳入中国石油重点项目,并从2016年开始启动中国石油地热业务专项规划编制。

    在一系列举措影响下,中国石油地热产业高质量发展的蓝图徐徐展开。

    •   
      > 地热地球物理勘查与评价技术
        

      可以识别地层界面、断裂和其他构造,识别侵入岩体等热源岩体,识别热储、通道位置及含水性。同时还可基于地球物理属性参数,地温梯度等资料,构建三维地质模型,模拟地下三维温度场的空间分布。

    •   
      > 地热井优快钻完井技术
        

      形成了潜山地热井优快钻完井技术体系、研发了强漏地层的固井、堵漏技术以及高温地热钻完井技术体系。

    •   
      > 热储改造技术
        

      针对物性较差、渗透率较低、出水量较小的砂岩型地层,通过钻径向分支井、深穿透射孔、压裂改造等增产措施,人为改变储层结构,大幅度提升单井出水量。

    •   
      > 砂岩回灌技术
        

      基本全部实现了无压回灌,创新形成了全流程封闭,粗、精两级过滤,自动反清洗膜过滤技术,编制了《地热回灌技术要求》行业标准。

    •   
      > 热能高效利用技术
        

      中石油自主设计高效磁悬浮热泵机组,提高了冷凝器放热效率;研发形成自动反冲洗高效换热器,解决污垢沉积、附着、堵塞问题,显著改善换热效果。

    近年来,随着国家“双碳”目标的提出和促进地热能发展的文件陆续出台,地热产业越来越“热”。然而,当前行业内对发展地热仍存在一些认识误区和亟待解决的问题。地热产业的大发展需要一个长期的探索成长过程,需要从业者、社会受众、政府、业界等各方共同努力,而正确认识无疑是地热产业高质量发展的前提。

    正确认识就要打破成见、偏见,为地热产业“正名”,让各方更加深入了解地热产业。地热作为冬季供暖的绿色有生力量尚待被大众完全认可和接受。这就需要进一步加强对地热清洁供暖的宣传报道,消除大众对地热供暖的误解和偏见,让地热的“好”跟着“热”起来。

    正确认识地热产业,政府和业界大有可为。需要加强制度层面的顶层设计,出台促进地热发展的落地政策和行业标准,规范行业发展秩序,营造有利于地热能开发利用的政策和行业环境。

    地热产业大发展不是一蹴而就的,需要剖析和理顺地热发展的问题和逻辑,进一步汇聚各方合力。只有“深度理解”,方能扎实推进地热产业高质量发展。【详细】

    误区1
    地热资源开发会对地下水造成影响,出现水源污染、地面沉降等问题。【点击】

    实际上:日常生活用的地下水水位一般在20至200米,而中深层地热井采灌的地热水属于深层水,一般深度为两三千米,是完全不同的水系统;中间的岩层已经固化,深层地热水的开采利用并不会引起地面沉降,尤其是在尾水同层回灌技术支撑下,更不会产生任何地面沉降。如果地热尾水不回灌而是直接外排,由于地热水矿物质含量与地表水不同,可能会产生一定的污染。这也是地热开发一定要进行尾水回灌的原因之一。

    误区2
    地热资源是有限的,地热供暖的稳定性和效果不如天然气供暖等方式。【点击】
    误区3
    地热资源勘查不重要,认为只要“地上有需求,地下有资源”就可以实施地热项目。【点击】
    误区4
    所有地区地热开发项目都相似,有较好的经济效益。【点击】
    误区5
    干热岩资源潜力很大,只要投入就可实现商业开发。【点击】

    “辽河油田地热资源丰富,技术成熟,应用前景广阔。”目前,地热资源开发已被辽河油田列为新能源业务板块的重要攻关方向。辽河油田早在2005年就组织开展了辽河油区地热资源调查,摸清了地热资源家底。

    辽河油田目前已评价有利的热储层区块28个,热能总量是全油田已探明石油储量的10倍。2006年开始,辽河油田就利用地热为矿区居民供热水。截至目前,辽河油田已实施地热项目13个,供暖、制冷面积超100万平方米。

    通过10多年持续的科技创新,辽河油田逐步完善了地热资源开发工艺,掌握了废弃井改造、地热高效综合利用等完整的地热开发技术体系,形成了热泵利用、同层回灌、废弃井改造、深层地热井采输工艺四大技术成果,废弃井利用供热、深层地热资源直接利用等五大应用成果,并获得9项发明专利。

    今年年初,在第三届全国油田地热资源开发利用研讨会上,辽河油田被评为石油石化行业油田地热重点示范单位,专家组对辽河油田地热综合开发利用的技术竞争力和行业影响力给予了肯定。

    冀东油田地热资源丰富、地温梯度高、埋藏浅、水量大,经济评价效益好。勘探与生产公司多次组织专家交流研讨,形成《冀东油田新能源基地建设发展规划》,将以地热清洁供暖为引领,带动“地热+”发展思路不断完善和优化。

    冀东油田2018年率先建成国内单体最大的中深层采灌均衡地热集中供暖项目。230万平方米地热供暖项目“当年建设,当年投用”。实现了年可替代标煤5.4万吨,年减排二氧化碳14万吨,成为国内具有引领作用的地热开发利用示范工程项目之一。

    截至2020年底,冀东油田实现地热供暖面积336万平方米,年替代标煤10.16万吨,减排二氧化碳26.6万吨,相当于植树95万颗。曹妃甸新城项目已平稳运行3个供暖季,比燃煤锅炉平均热负荷高出近20%,供暖效果好。

    目前,冀东油田形成了地热供暖六大核心技术系列,形成了一套地热供暖优化开采方案,是中国石油唯一获得国家能源局回灌技术认证企业。

    以市场为导向,以技术为支撑,冀东油田正积极发挥自身优势,研判京津冀大气污染传输通道“2+26”城市地热资源开发潜力,开拓地热供暖市场,扩大地热利用规模。

    > 曹妃甸新城地热供暖项目二期工程稳步推进

    > 山东武城县地热供暖项目完成可研方案论证

    > 山东东明县地热供暖协议已经签订

    冀东油田首个油区外地热项目开栓供热

    山东德州市武城县地热供暖项目

    11月6日晚24时,冀东油田首个油区外地热项目——山东省武城县清洁供暖项目在投产试运2天后正式开栓供热,给当地百姓送上了“石油温度”,为“宝石花温暖万千家”注入新动能。

    冀东油田首个油区外清洁能源供暖项目位于山东省德州市武城县城区北部,总供热面积235万平方米。该项目坚持“取热不耗水”“以灌定采、同层回灌”的原则,采取“整体部署、集中钻井、规模供暖”的方式,并结合“分散部井、就近钻井、点式供暖”的设计理念,利用地热能为武城县供暖。

    该项目投用后,年可替代标煤5.4万吨,减排二氧化碳14万吨。【详细】

    华北油田毗邻雄安新区,地热资源丰富而且品位极佳,地热开发利用潜力巨大。

    华北油田地热开发利用起步早、试点多、应用广。
      1998年利用部分油水井产出的地热进行供暖、油井伴热。
      2009年正式启动地热资源开发与利用示范工程。
      2010年在河间留北潜山建成了国内第一个地热资源综合利用项目。

    近年来,华北油田在雄安新区及周边县市开展了一系列地热产业化示范项目建设,先后建成了任丘、霸州、蠡县等清洁供暖项目,总供热能力283万平方米,供暖面积180万平方米,打造了华北油田清洁能源品牌。

    近年来,华北油田形成了地热开发利用八大特色技术,深度发掘冀中地区地热资源,打造了地热供暖示范工程并成功进入雄安新区。

    “十四五”期间,华北油田将始终贯彻新发展理念,履行三大责任,持续深耕绿色清洁能源领域,其中,实现地热对外供暖面积5000万平米。

    大港油田公司提出“油气光热”发展的整体构想。不仅依靠天然气,更倚重地热、太阳能等可再生清洁能源,把发展地热产业提升到战略层面进行规划和推进,这是传统石油企业寻找和探索的新的效益增长点。

    大港油田攻关关键技术,努力在油区内打造地热能开发利用示范区。开发过程中,大港油田联合相关科研单位,积极开展单井采灌井筒换热试验,利用单井抽灌系统与换热器结合实现高效稳定换热。

    推广地源热泵技术有助于“双碳”目标的实现,该技术比传统的中央空调节能30%以上,是中央空调的替代方向和发展趋势。

    同时,利用地埋管系统与地源热泵进行浅层地热能的供暖/制冷开发利用 ,实施了勘探开发研究院及第五采油厂两个浅层地热能项目,在降低碳排放保护环境的并创造较好收益,也为油田其他地热利用项目提供借鉴和指导。

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    专题策划:陈娜 专题设计:杨娜