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(jīng)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(chǎn)中的余熱變廢為寶。
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(jīng)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(jīng)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。”項目負責人呂博舜介紹說，“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(jīng)濟發(fā)展總體規(guī)劃之中。”
冀東油田公司、海峽能源產(chǎn)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(chǎn)評估方式、公司章程等多次進行了討論，經(jīng)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(chǎn)、安全，他的筆記本已經(jīng)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。“3個月的時間，投產(chǎn)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(jīng)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(shù)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(jù)地層物性研究成果，確定了尾水機械雜質控制精度，回灌水固體顆粒控制在3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。”
“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。”呂博舜介紹說，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(chǎn)中，對井筒清洗的要求不高，可是地熱水要進管網(wǎng)，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(chǎn)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(chǎn)，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(chǎn)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(chǎn)業(yè)鏈高質量發(fā)展，加以經(jīng)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)模化可持續(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(wǎng)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(chǎn)業(yè)鏈，同時積蓄人才和經(jīng)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(jù)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(chǎn)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