彭玉明：魯西北砂巖地區(qū)多井聯(lián)動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”在山東濟南召開，本次論壇由中國能源網(wǎng)主辦，中國能源研究會分布式能源專業(yè)委員會、水發(fā)能源集團有限公司聯(lián)合主辦。會上，山東省地礦局801隊黨委書記、隊長，山東省能源研究會理事長彭玉明發(fā)表了《魯西北砂巖地區(qū)多井聯(lián)動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(nèi)容根據(jù)論壇演講實錄進行整理。

李景明：接下來我們邀請山東省地礦局801隊黨委書記、隊長、山東省能源研究會理事長彭玉明先生，給我們介紹《魯西北砂巖地區(qū)多井聯(lián)動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，一個美好的季節(jié)，好客的山東人民歡迎全國各地的同行、專家來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，無論是在能源利用方面，水直接決定了我們整個利用的一個效果，今天我也很榮幸參加我們再生能源利用的論壇，簡要介紹一下在山東整個魯西北地區(qū)、砂巖地區(qū)地熱能的開發(fā)利用情況。

剛才楊主任更多是在宏觀、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，更多側重于技術的綜合。

下面分五個部分，簡要介紹一下地熱能利用一些情況。

剛才楊總也介紹，實際上，應該說地熱資源我們總結有三方面的優(yōu)勢，一個是清潔無污染、可持續(xù)開發(fā)利用，分布廣泛、儲量豐富，你要說我們水熱型的過去都是只采不灌的，帶來的危害是區(qū)域地面沉降，清潔無污染是一個優(yōu)勢。第二個是可持續(xù)開發(fā)利用，包括我們一些淺層的和深部的水熱性資源。第三個，從山東來說，分布比較廣泛的，山東行政區(qū)域內(nèi)，地熱資源還是比較豐富的。地熱能資源的優(yōu)勢這里不說了，剛才楊主任也提到了，尤其是構建清潔、低碳、高效的現(xiàn)代能源體系，真正的利用并沒有完全地推開，這里面有政策層面的，也有一些技術層面的，也包括我們整個規(guī)劃、利用，涉及到很多的技術方法還沒有完全的統(tǒng)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單介紹，主要分布在魯中、魯西、魯北、沂沭斷裂帶四個區(qū)域。據(jù)省地礦局初步勘查評價，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年開始起步，經(jīng)過20年的發(fā)展，目前德州、東營、濱州、菏澤等地已形成了規(guī)?；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6100萬平方米。

總體上看，我省地熱能開發(fā)利用還處于較低水平，以2017年為例，全省地熱開采量僅有36萬立方米/日，開采程度只有2.3%。因此，全省地熱開采潛力巨大，開發(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)展必然會出現(xiàn)一系列問題，一個是地熱能開發(fā)利用過程中利用效率不高，過去是粗放式的開發(fā)，過去一個小區(qū)相距500米或者300米左右，各打各的井，相互干擾，在利用過程中沒有考慮到梯級利用的問題。第二個開發(fā)地方模式比較單一，單純以供暖或者單純以洗浴，沒有考慮綜合利用的問題。第三地熱尾水排放問題，涉及到環(huán)保督察的問題，也在相繼關停部分地熱能。第四地熱能資源的不斷開采造成地下水位下降。目前在我們德州，尤其是德州地區(qū)，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有完全推開。

第三個研究解決方案。如何來提高利用效率的問題，我們井總提到商河，我們整個地熱供暖，根據(jù)資源情況，根據(jù)開發(fā)利用需求，納入一個總體的規(guī)劃。

群井聯(lián)動可以提高地熱水供暖效率，減少開采量。

群井聯(lián)動模式就是將一定區(qū)域內(nèi)現(xiàn)有的或計劃新建的地熱井(開采井和回灌井)進行管網(wǎng)并線，形成一個群井聯(lián)動運行模式，在此模式下，可以根據(jù)不同供暖需求選擇利用開采井數(shù)量提高地熱水的利用率，有效地降低地熱水開采量。說白了就是關和采，關一批采一批，然后再實施一批回灌。

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，很多地熱開采沒有跟熱泵形成結合，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，回灌應該說是近二三十年可能使用較多的技術，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，我們在東營和聊城的臨清也是根據(jù)我們中石油這種開采過程中采用了發(fā)泡固化劑等化學方法對熱儲層進行解救處理，起到防砂、增加滲透效率的作用以提高回灌效率。這個也是僅僅做了兩年的時間，我們大口徑回灌做了三個供暖季，從回灌的效率看能夠接近100%，還是考慮過去開采量過大，造成水壓過大，目前看，回灌過程中，水還是逐漸升高，還是出現(xiàn)衰減，下一步還需要對回灌的一些工藝進行改造。

牛莊鎮(zhèn)，一開始是我們勝利油田有一個測井隊在那，他們建了一個燃煤鍋爐，后期整個交給地方政府以后，整個牛莊鎮(zhèn)涉及到整體的規(guī)劃、搬遷上樓的，還有整體的相當于打造一個小鎮(zhèn)，因為位于東營的高鐵新區(qū)，所以涉及到很多搬遷的。2019年東營區(qū)委托我們院也包括我們研究會簽訂了一個協(xié)議，主要是提供方案，這就是推進清潔供暖“無煙小鎮(zhèn)”的模式，畢竟在郊區(qū)。

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

實際上定向井施工工藝，增加回灌量，避免回灌對開采井水溫產(chǎn)生影響。目前我們只在地熱勘察過程中使用，很少應用到油田勘查技術方面。這主要是增加施工的，東營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(tǒng)，控制群井聯(lián)動的模式，這是在原有鍋爐房的基礎上做了改造，把鍋爐24兆瓦的鍋爐關停了，實際上我們這些井也是在鍋爐的周邊，也是采取定向的。過去從燃煤鍋爐，據(jù)地方政府說，整個供暖季需要100人左右，90～100人左右。

現(xiàn)在第一個供暖季結束了，應該說區(qū)政府、地方政府提供了小鎮(zhèn)式的供暖模式，同時把一些產(chǎn)業(yè)植入進來。當然，我們現(xiàn)在看監(jiān)測的數(shù)據(jù)回灌率是達到100%，原來施工完以后，他們還說有負壓灌，我們不可能有負壓，應該是有一個回灌的壓力，解決了25萬平供暖。

這里有一個對比，在用電量、燃煤上，包括我們?nèi)肆Τ杀旧?，也做了一個簡要的對比。

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

這就相當于一個改造，因為過去每個小區(qū)都打自己的地熱井，現(xiàn)在形成開采、回灌、備用。

這解決了資源枯竭的問題。

臨清、東營兩處示范項目的實施是有目的、有針對性地對魯西北砂巖地區(qū)地熱能資源開發(fā)利用的探索和研究，研究成果對魯西北砂巖地區(qū)地熱能資源開發(fā)利用提供了實踐經(jīng)驗，也讓我們對地熱能資源開發(fā)利用有了更清晰的認識。

(一)采灌平衡是地熱資源開發(fā)利用的基礎;

(二)以往開發(fā)利用中發(fā)現(xiàn)的問題通過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(xiāng)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(nóng)業(yè)、產(chǎn)業(yè)植入進來，這是比較關鍵的，謝謝大家。

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