地热供暖项目热储工程评价方法研究

地热供暖项目热储工程评价方法研究

孙英福

山东奥翔电力工程设计咨询有限公司山东济南 250300

摘要：地热能是一种绿色低碳、可循环利用的可再生能源，具有储量大、分布广、清洁环保、稳定可靠等特点，应用性好且具有竞争力。加快开发利用地热能不仅对调整能源结构、节能减排、改善环境具有重要意义，而且对培育新兴产业、促进新型城镇化建设、增加就业均具有显著的拉动效应；也是我国促进生态文明建设的重要举措，是推进能源生产和消费革命、构建清洁低碳能源体系的重要选择。目前国内外研究主要集中在地热能的开采利用技术探讨、开发利用现状研究、经济效益分析和政策建议等方面，对地热供暖的能效提升研究较少。基于此，该论文从地热项目的成本控制管理分析入手，重点分析了地热供暖系统的能效提升对策，以期为科学合理评价地热供暖项目的综合效益及后续可持续开发利用提供参考。

关键词：地热能；地热供暖；热储工程；热储评价

引言

地热资源是绿色、可再生清洁能源的典型代表，其储量大、分布广、稳定性好、利用系数高的特点，使其在现今可利用的清洁能源中具有相当强的竞争力[1]。近几年，地热作为清洁能源的重要类型受到越来越多的重视，“十二五”“十三五”期间地热在资源勘查、开发利用等多个方面取得了有序进展，在我国能源转型发展中起到了积极作用。

1热储工程评价方法及流程

针对现有地热资源开发体系里不规范、不合理的地热井布局及实施，笔者根据多年地热资源规划及方案的编制经验，总结提出一套针对地热供暖项目的热储工程研究方法，具体评价步骤如下：步骤1：分析该区已有地热井抽水试验报告。依据抽水试验资料建立涌水量与水位降深的关系。步骤2：建立地热数值模型。利用已有钻、测、录数据及热储层地质构造、岩性、热物性等参数建立研究区地热数值模型。步骤3：地热井稳定涌水量论证。利用实际抽水试验拟合公式测算不同降深时的稳定涌水量，同时结合数值模拟手段测算的不同水位降深时热储层厚度与稳定涌水量关系图版，从而确定不同地热井稳定涌水量。步骤4：回灌井最大回灌量论证。利用数值模型模拟在保持热储层能量相对稳定，地热井维持稳定产能情况下，不同井口回灌压力下的回灌井最大回灌量；再依据研究区地面回灌设备条件及地热井配产状况确定该区回灌井最大回灌量。步骤5：压力场分析及地热井井距论证。利用数值模型模拟不同地热井井距下热储层压力场分布特征，并结合抽水试验时的Dupuit公式及库萨金抽水影响半径经验公式确定地热井最佳井距。步骤6：温度场分析及采灌井井距论证。采用数值模拟的方法，计算不同回灌温度、不同采灌井距下，在设定供暖周期内的回灌井冷锋前缘距离，选取冷锋前缘到达不了地热井采暖区域距离作为最小采灌井井距。步骤7：井网形式论证。根据地热利用资源需求以及地热井稳定涌水量和回灌条件等确定采灌井数比，结合地面实际情况，灵活选取井网形式；常用的地热井布井形式包括两点、四点、六点法井网。

2地热资源开发利用现状

由于地热采暖不仅可节省煤炭的运输成本和空间占用，还可大量减少二氧化碳、氮氧化物等有害物质的排放，避免大气污染，能有效替代常规能源。近年来，利用中低温地热能源供暖的规模不断增长，主要以传统水热型地热资源供暖的方式，年均增速约20%。中国石化坚持以地热资源梯级利用为导向，以地热开发利用“雄县模式”为模板，新形势下又提出继续打造20个地热供暖无烟城，在我国河南、河北、山东、湖北等省的多个区域得到推广应用，均取得了较好的社会效益和经济效益。在多年的发展过程中，中国石化新星公司逐步建立了一套完整的包含资源勘查与评价、钻井成井工艺、梯级利用、保温与换热、防腐防垢、高效运营、尾水回灌技术体系，为我国中深层地热清洁供暖的可持续发展提供了实践经验与创新引领。

3“双碳”背景下我国地热能发展趋势

3.1温度监测位置优化

尽可能地将入口测量点安装在管路温度较高位置，以减少管路热损失对温度的影响，并将出口测量点安装在管路出口温度较低位置，以达到增大温差的目的。二是提高管内液体的流速。由于流速受管路和终端用户的使用温度等的限制，可调整的余量可能不大，需要与相关技术人员讨论。三是项目供热面积。数据一般来自供热协议，要进行现场调研，然后分析其优化可行性。四是损失与消耗。采用一定技术手段或措施，在不影响正常运行情况下尽可能减少供热传输过程的热损失，降低电量及化石燃料的消耗。五是数据采集与整理。要进行现场调研，并与现场人员沟通，搜集使用对减排量有利的数据

3.2优化管网路由设计

因地热井及站内井网相对较短，单站供暖面积也相对较小，因此优化空间不大。一是对于地热水，确立合理的流速，降低摩擦阻力；高腐蚀地区可以采用玻璃钢或者PE管；采用硬质聚氨脂泡沫塑料黄夹克一次成型保温。二是对于站内管道，宜采用硅酸铝镁管壳或橡塑材料保温。管网敷设尽量直埋；选用最节省管材的枝状管网；若多对井同时生产并共用管网，在井口增设流量和压力远传，便于调节水力平衡。三是供暖二次侧可考虑增加调节阀或者平衡阀，避免出现水力不平衡引起的冷热不均。合理设计管网路程，通过水力平衡，防止出现部分用户过热，部分用户过冷的现象。

4其他建议

(1)做好项目经济可行性研究与评价工作，对把握产业政策和发展质量、做好产业规划、促进项目健康快速发展至关重要，因此有必要投入资源推动地热利用项目经济评价有关各方面问题的深入研究。(2)地热供暖利用项目中，勘探费用的处理目前实际应用中采用类似于油气行业的成果法较多，不同处理方式下项目经济指标的对比显示，采用成果法将未成功发现探明经济可采储量的勘探成本费用化，并分五年摊销的方法内部收益率最高，建议采用。(3)热源建设费是地热供暖利用项目收入的主要来源，其计入方式对项目经济性影响较大，经测算尽早一次性计取热源建设费项目的收益率最高，但是净利润稍低，综合考虑利润和收益率水平，建议在1～5年内尽早少次计取。(4)综合中国目前地热供暖利用项目来看，总体上是薄利、微利，有的项目甚至亏损。因此，为了扶持有较大资源潜力的清洁能源快速发展，建议增大研发支持力度，明确地热各种利用方式补贴标准，给予基础设施建设一定的财税优惠政策，促进产业快速发展。

结束语

（1）我国地热资源丰富，大力开发利用地热能，对推进我国生态文明建设、构建绿色能源体系、贯彻落实碳达峰、碳中和目标要求具有重要意义。（2）开发地热资源需要对热储工程进行系统的评价，文章提出了一套热储工程研究方法和流程，通过该方法可以确定合理稳定涌水量、合理回灌量、采灌井数、井网部署、合理井距等技术参数，优化热储工程设计，提高地热能开发效益。（3）以H区实际资料为例对该区热储工程进行研究设计，结果表明本文提出的热储工程评价方法可满足实际矿场需要。

参考文献

[1]岳辉.当前地热能项目投资策略分析[J].中国能源,2020,42(05):36-39.

[2].雄安新区地热资源丰富[J].能源与环境,2020(02):91.

[3]陆振能,龚宇烈,姚远,曲勇,马伟斌.高温热泵技术及其在地热供暖中的应用[J].科技促进发展,2020,16(Z1):346-351.

[4]黄峰.中深层地热能梯级利用系统优化分析[J].节能与环保,2020(04):56-57.

[5]邢倩,李晓辉,袁英皓,韩雨豪,王子贤.地热供暖项目可行性研究中的经济评价案例分析[J].中国中小企业,2020(04):99-100.