彭玉明：魯西北砂巖地區多井聯(lián)動(dòng)尾水梯級利用地熱清潔供暖模式典型案例

編者按：2020年9月17～18日，以“塑造新模式•激活新動(dòng)能”為主題的“第十六屆中國分布式能源國際論壇暨2020綜合能源展覽會(huì )”在山東濟南召開(kāi)，本次論壇由中國能源網(wǎng)主辦，中國能源研究會(huì )分布式能源專(zhuān)業(yè)委員會(huì )、水發(fā)能源集團有限公司聯(lián)合主辦。會(huì )上，山東省地礦局801隊黨委書(shū)記、隊長(cháng)，山東省能源研究會(huì )理事長(cháng)彭玉明發(fā)表了《魯西北砂巖地區多井聯(lián)動(dòng)尾水梯級利用地熱清潔供暖模式典型案例》的主旨演講。

以下內容根據論壇演講實(shí)錄進(jìn)行整理。

李景明：接下來(lái)我們邀請山東省地礦局801隊黨委書(shū)記、隊長(cháng)、山東省能源研究會(huì )理事長(cháng)彭玉明先生，給我們介紹《魯西北砂巖地區多井聯(lián)動(dòng)尾水梯級利用地熱清潔供暖模式典型案例》，有請彭先生。

彭玉明：感謝主持人。外面是秋高氣爽、瓜果飄香，一個(gè)美好的季節，好客的山東人民歡迎全國各地的同行、專(zhuān)家來(lái)到我們美麗的泉城濟南，濟南市素以泉水聞名，地熱也有所接觸過(guò)，無(wú)論是在能源利用方面，水直接決定了我們整個(gè)利用的一個(gè)效果，今天我也很榮幸參加我們再生能源利用的論壇，簡(jiǎn)要介紹一下在山東整個(gè)魯西北地區、砂巖地區地熱能的開(kāi)發(fā)利用情況。

剛才楊主任更多是在宏觀(guān)、政策層面，包括京津冀地熱資源的地熱的利用，井總更多介紹我們山東的一些情況。我們主要是地熱勘查單位，更多側重于技術(shù)的綜合。

下面分五個(gè)部分，簡(jiǎn)要介紹一下地熱能利用一些情況。

剛才楊總也介紹，實(shí)際上，應該說(shuō)地熱資源我們總結有三方面的優(yōu)勢，一個(gè)是清潔無(wú)污染、可持續開(kāi)發(fā)利用，分布廣泛、儲量豐富，你要說(shuō)我們水熱型的過(guò)去都是只采不灌的，帶來(lái)的危害是區域地面沉降，清潔無(wú)污染是一個(gè)優(yōu)勢。第二個(gè)是可持續開(kāi)發(fā)利用，包括我們一些淺層的和深部的水熱性資源。第三個(gè)，從山東來(lái)說(shuō)，分布比較廣泛的，山東行政區域內，地熱資源還是比較豐富的。地熱能資源的優(yōu)勢這里不說(shuō)了，剛才楊主任也提到了，尤其是構建清潔、低碳、高效的現代能源體系，真正的利用并沒(méi)有完全地推開(kāi)，這里面有政策層面的，也有一些技術(shù)層面的，也包括我們整個(gè)規劃、利用，涉及到很多的技術(shù)方法還沒(méi)有完全的統一。

從我這塊一些資料掌握，地熱能約占2%。

再把山東省的地熱資源情況簡(jiǎn)單介紹，主要分布在魯中、魯西、魯北、沂沭斷裂帶四個(gè)區域。據省地礦局初步勘查評價(jià)，全省3千米以淺中深層水熱型可利用地熱資源量為1.21×1021焦耳，折合標準煤413億噸，相當于全省煤炭資源保有經(jīng)濟可采儲量46億噸的近9倍。

我省地熱供暖從1998年開(kāi)始起步，經(jīng)過(guò)20年的發(fā)展，目前德州、東營(yíng)、濱州、菏澤等地已形成了規?；責峁┡a(chǎn)業(yè)，目前全省地熱供暖面積已達1.3億平方米，位居全國首位。其中，水熱型供暖面積6100萬(wàn)平方米。

總體上看，我省地熱能開(kāi)發(fā)利用還處于較低水平，以2017年為例，全省地熱開(kāi)采量?jì)H有36萬(wàn)立方米/日，開(kāi)采程度只有2.3%。因此，全省地熱開(kāi)采潛力巨大，開(kāi)發(fā)利用前景廣闊，特別是在利用地熱資源供暖方面具有很大發(fā)展空間。

新事物的發(fā)展必然會(huì )出現一系列問(wèn)題，一個(gè)是地熱能開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中利用效率不高，過(guò)去是粗放式的開(kāi)發(fā)，過(guò)去一個(gè)小區相距500米或者300米左右，各打各的井，相互干擾，在利用過(guò)程中沒(méi)有考慮到梯級利用的問(wèn)題。第二個(gè)開(kāi)發(fā)地方模式比較單一，單純以供暖或者單純以洗浴，沒(méi)有考慮綜合利用的問(wèn)題。第三地熱尾水排放問(wèn)題，涉及到環(huán)保督察的問(wèn)題，也在相繼關(guān)停部分地熱能。第四地熱能資源的不斷開(kāi)采造成地下水位下降。目前在我們德州，尤其是德州地區，中深層地熱水位下降幅度都接近60～80米，還有地熱礦泉水綠色礦山要求沒(méi)有完全推開(kāi)。

第三個(gè)研究解決方案。如何來(lái)提高利用效率的問(wèn)題，我們井總提到商河，我們整個(gè)地熱供暖，根據資源情況，根據開(kāi)發(fā)利用需求，納入一個(gè)總體的規劃。

群井聯(lián)動(dòng)可以提高地熱水供暖效率，減少開(kāi)采量。

群井聯(lián)動(dòng)模式就是將一定區域內現有的或計劃新建的地熱井(開(kāi)采井和回灌井)進(jìn)行管網(wǎng)并線(xiàn)，形成一個(gè)群井聯(lián)動(dòng)運行模式，在此模式下，可以根據不同供暖需求選擇利用開(kāi)采井數量提高地熱水的利用率，有效地降低地熱水開(kāi)采量。說(shuō)白了就是關(guān)和采，關(guān)一批采一批，然后再實(shí)施一批回灌。

第二采用地熱尾水梯級利用。目前山東省的尾水溫度一般在30～40度左右，五年以前，很多地熱開(kāi)采沒(méi)有跟熱泵形成結合，直接回灌或排放，造成地熱利用率不高，不滿(mǎn)足綠色礦山勘查要求。因此我院提出了“地熱能+產(chǎn)業(yè)”的梯級利用開(kāi)發(fā)利用模式。

第三就是采用定向井施工工藝輔以熱儲層優(yōu)化手段。目前魯西北和京津冀的砂巖唯一受限的是回灌，回灌應該說(shuō)是近二三十年可能使用較多的技術(shù)，有的提到用大口徑回灌，最終回灌效率也在不斷地摸索、不斷地探索，但是這種回灌的衰竭仍然存在，所以說(shuō)定向井施工工藝輔以熱水層優(yōu)化要提高地熱井回灌效率，我們在東營(yíng)和聊城的臨清也是根據我們中石油這種開(kāi)采過(guò)程中采用了發(fā)泡固化劑等化學(xué)方法對熱儲層進(jìn)行解救處理，起到防砂、增加滲透效率的作用以提高回灌效率。這個(gè)也是僅僅做了兩年的時(shí)間，我們大口徑回灌做了三個(gè)供暖季，從回灌的效率看能夠接近100%，還是考慮過(guò)去開(kāi)采量過(guò)大，造成水壓過(guò)大，目前看，回灌過(guò)程中，水還是逐漸升高，還是出現衰減，下一步還需要對回灌的一些工藝進(jìn)行改造。

牛莊鎮，一開(kāi)始是我們勝利油田有一個(gè)測井隊在那，他們建了一個(gè)燃煤鍋爐，后期整個(gè)交給地方政府以后，整個(gè)牛莊鎮涉及到整體的規劃、搬遷上樓的，還有整體的相當于打造一個(gè)小鎮，因為位于東營(yíng)的高鐵新區，所以涉及到很多搬遷的。2019年?yáng)|營(yíng)區委托我們院也包括我們研究會(huì )簽訂了一個(gè)協(xié)議，主要是提供方案，這就是推進(jìn)清潔供暖“無(wú)煙小鎮”的模式，畢竟在郊區。

地熱水經(jīng)排氣處理后進(jìn)入換熱機房，進(jìn)行水氣分離后熱水進(jìn)行交換，包括熱泵系統梯級提熱，換熱后的尾水可用于花卉種植、動(dòng)植物養殖等，形成梯級利用產(chǎn)業(yè)鏈。

實(shí)際上定向井施工工藝，增加回灌量，避免回灌對開(kāi)采井水溫產(chǎn)生影響。目前我們只在地熱勘察過(guò)程中使用，很少應用到油田勘查技術(shù)方面。這主要是增加施工的，東營(yíng)凹陷地熱水溫一般在80度左右，水溫還是比較高的，提熱的效率比較高。第二方面是自控系統，控制群井聯(lián)動(dòng)的模式，這是在原有鍋爐房的基礎上做了改造，把鍋爐24兆瓦的鍋爐關(guān)停了，實(shí)際上我們這些井也是在鍋爐的周邊，也是采取定向的。過(guò)去從燃煤鍋爐，據地方政府說(shuō)，整個(gè)供暖季需要100人左右，90～100人左右。

現在第一個(gè)供暖季結束了，應該說(shuō)區政府、地方政府提供了小鎮式的供暖模式，同時(shí)把一些產(chǎn)業(yè)植入進(jìn)來(lái)。當然，我們現在看監測的數據回灌率是達到100%，原來(lái)施工完以后，他們還說(shuō)有負壓灌，我們不可能有負壓，應該是有一個(gè)回灌的壓力，解決了25萬(wàn)平供暖。

這里有一個(gè)對比，在用電量、燃煤上，包括我們人力成本上，也做了一個(gè)簡(jiǎn)要的對比。

第二簡(jiǎn)單介紹一下臨清，臨清過(guò)去有一些開(kāi)采井，整個(gè)區政府提出要優(yōu)化開(kāi)采布局，也是做了一些規劃，工藝基本上是一樣的，只是把我們密度比較大的開(kāi)采井，不同小區采用多井聯(lián)動(dòng)的供暖模式，配備了一定的回灌井，這是將相鄰的兩個(gè)(或多個(gè))采用地熱供暖的小區作為一個(gè)供暖區塊。

這就相當于一個(gè)改造，因為過(guò)去每個(gè)小區都打自己的地熱井，現在形成開(kāi)采、回灌、備用。

這解決了資源枯竭的問(wèn)題。

臨清、東營(yíng)兩處示范項目的實(shí)施是有目的、有針對性地對魯西北砂巖地區地熱能資源開(kāi)發(fā)利用的探索和研究，研究成果對魯西北砂巖地區地熱能資源開(kāi)發(fā)利用提供了實(shí)踐經(jīng)驗，也讓我們對地熱能資源開(kāi)發(fā)利用有了更清晰的認識。

(一)采灌平衡是地熱資源開(kāi)發(fā)利用的基礎;

(二)以往開(kāi)發(fā)利用中發(fā)現的問(wèn)題通過(guò)研究可以得到有效解決。

總結與展望我們井總也提到了，尤其在鄉村，唯一解決供暖需求，真正的還是能不能把新興的高效的農業(yè)、產(chǎn)業(yè)植入進(jìn)來(lái)，這是比較關(guān)鍵的，謝謝大家。

李景明：謝謝彭書(shū)記，彭書(shū)記給我們介紹了幾個(gè)801大隊在山東尤其魯西北開(kāi)展的幾個(gè)案例。十九大以來(lái)，黨中央提出的“黨政軍民學(xué)，東西南北中，黨是領(lǐng)導一切的。”我相信在彭書(shū)記的指導下，我們801大隊能夠做出更多的典型案例和精品工程。