■ 高德君

（中國石油化工有限公司勝利分公司勘探開發(fā)研究院，山東 東營 257000）

重視油田地熱資源開發(fā)利用優(yōu)勢 推動綠色發(fā)展
——以勝利油田為例

■ 高德君

（中國石油化工有限公司勝利分公司勘探開發(fā)研究院，山東 東營 257000）

我國油田地熱資源開發(fā)探索始于20世紀80年代，形成了一系列研究成果和積累技術。油田地熱資源具有開發(fā)和運行成本低，可以利用油田開發(fā)和回灌設施等方面的優(yōu)勢，開發(fā)利用效益好。以勝利油田為案例分析了其地熱資源情況及已具備的開發(fā)條件，進而總結了油田地熱開發(fā)存在的問題，提出了開展油田地熱評價和開發(fā)試驗，制定油田地熱資源開發(fā)配套法規(guī)和優(yōu)惠支持政策等對策建議。

油田地熱資源；開發(fā)利用；優(yōu)勢；效益；勝利油田

國土資源部確定2017年世界地球日活動主題為“節(jié)約集約利用資源 倡導綠色簡約生活——講好我們的地球故事”。地熱資源是清潔可再生的能源資源，油田地熱是油田伴生的地熱，資源豐富，其開發(fā)可以利用現(xiàn)成的油田設施和鉆孔，投入低，綠色能效顯著。開發(fā)油田地熱資源是節(jié)約集約利用資源，推動綠色發(fā)展的一種重要方式。

1 油田地熱資源開發(fā)利用的機遇與基礎

2017年2月4日，中國第一份地熱發(fā)展頂層規(guī)劃——《地熱能開發(fā)利用“十三五”規(guī)劃》（以下簡稱《規(guī)劃》）正式發(fā)布。該《規(guī)劃》明確，“十三五”時期，新增地熱能供暖（制冷）面積11億m2；新增地熱發(fā)電裝機容量500MW。到2020年，地熱供暖（制冷）面積累計達到16億m2，地熱發(fā)電裝機容量約530MW。到2020年，實現(xiàn)地熱能年利用量7000萬噸標準煤，地熱能供暖年利用量4000萬噸標準煤。京津冀地區(qū)地熱能年利用量達到約2000萬噸標準煤。該《規(guī)劃》為油田地熱開發(fā)利用指明了方向，提供了機遇。

中石油從20世紀80年代開始涉足地熱能開發(fā)探索，取得了一系列研究成果，利用采油采氣采出的伴生地熱水或者廢棄井改造為地熱井，開采油田地熱，用于油田供暖、輸油伴熱等，取得了很好的經濟社會效益。遼河油田的地熱研究工作始于1985年，積累了豐富的研究、工程設計成果，形成多項專利與專有技術，已建成供暖、輸油伴熱等多個項目。華北油田在2010年以來開展了地熱發(fā)電先導試驗，承擔了國家“863”中低溫地熱發(fā)電試驗任務。大慶油田自1998年以來，先后由油田勘探開發(fā)研究院、勘探事業(yè)部、新能源辦公室、地下資源公司、水務公司等單位組織開展了油田地熱開發(fā)研究，利用采出水余熱為生產辦公建筑物供暖制冷，年替代標煤能力達4.7萬噸。

我國大部分油田位于北方地區(qū)，油氣開發(fā)難度日益增大，開發(fā)利用油田地熱資源，可以促使油氣企業(yè)轉型發(fā)展、綠色發(fā)展、集約節(jié)約發(fā)展，對治理霧霾保護環(huán)境等具有重要意義。

目前我國油田轉型的腳步正在加快。中國三大油氣企業(yè)在國內的高溫鉆井領域處于領先地位。中石化主導開創(chuàng)的“雄縣模式”，發(fā)揮了行業(yè)引領作用，成為地熱開發(fā)的典范。雄縣有98%的城市供暖利用地熱能，成為我國第一個“無煙城”。中國石化啟動博野發(fā)電供暖和現(xiàn)代農業(yè)一體化地熱梯級利用模式，也是油田地熱開發(fā)利用可圈可點的典范模式。

2 地熱資源開發(fā)利用的效益分析

地熱資源是一種綠色、清潔的可再生能源，具有儲量大、分布廣、穩(wěn)定可靠等特點。與太陽能、風能相比，地熱能的平均利用系數(shù)分別是其4～5倍和3～4倍。開發(fā)利用地熱資源，不僅對調整能源結構、節(jié)能減排、改善環(huán)境具有重要意義，而且是培育新興產業(yè)、促進新型城鎮(zhèn)化建設、促進生態(tài)文明建設的重要舉措。

我國地熱資源豐富。據(jù)國土資源部發(fā)布的數(shù)據(jù)，我國大陸地區(qū)3000m至10000m深處干熱巖資源總計相當于860萬億噸標準煤，為我國現(xiàn)時年度能源消耗總量的26萬倍。我國地熱資源直接利用總量多年來一直位居世界第一。據(jù)2014年統(tǒng)計，我國地熱利用中，地源熱泵占58%，地熱供暖為19%，溫泉洗浴為18%。然而，到2015年年底，我國地熱發(fā)電總裝機容量僅有27.88MW。

地熱資源作為國家的重要能源和財富，其開發(fā)利用具有十分顯著的經濟效益和社會效益。地熱資源的利用，不會產生廢氣（二氧化碳、二氧化硫）、飛塵和灰渣等污染物。而作為一個產業(yè)，增加了就業(yè)機會，其社會效益是公認的。在經濟效益方面，其開發(fā)和運行成本較低，可以部分替代其它能源（如煤、電、原油等）。這可從天津市多年的地熱開發(fā)利用成效得到證實。截至2015年底，天津市供暖小區(qū)及公建項目達352個，供暖面積2503萬m2。天津地熱開發(fā)創(chuàng)造直接經濟效益約7億元/年，創(chuàng)造間接經濟效益約4億元/年，直接和間接帶動從業(yè)人數(shù)約5000多人；地熱利用相當于年節(jié)約標準煤33萬噸，減少二氧化碳排放78萬噸。

與鍋爐供暖相比，地熱供暖效益更為顯著。對此，以天津市鋼管公司生活區(qū)開鑿地熱井供暖項目的投資情況進行舉例說明。

地熱井供暖投入包括基建費和運行費。其中，基建費包括地熱井鑿井工程費（兩口井合計765.34萬元）、井口裝置及泵房設備費60萬元、循環(huán)泵房設備40萬元、鈦板換熱器（600m2）150萬元、土建費20萬元，以上各項合計基建費總投資1035.34萬元，提供的供熱面積是14.75萬m2，單位面積成本70.18元/m2。地熱井供暖運行費包括地熱水資源費6.534萬元、電費41.82萬元、折舊費49.24萬元、修理費8萬元、人員費用10萬元、企管費l萬元，以上合計地熱井供暖投入運行費116.594萬元，供暖面積為14.74萬m2，則單位面積成本為7.9元/m2。

鍋爐供暖投入包括基建費和運行費。其中，基建費包括鍋爐設備購置費340萬元、循環(huán)泵房設備費40萬元、土建費20萬元，以上各項合計基建總投資費用430萬元，供熱面積14.75萬m2，單位面積成本29.15元/m2。鍋爐供暖投入的運行費包括煤費131.797萬元、補償費3.267萬元、運行動力等電費43萬元、折舊費21.5萬元、修理費8萬元、人員工資費用20萬元、企管費2萬元，以上各項合計運行總費用229. 564萬元，供暖面積14.74萬m2，單位面積成本15.56元/m2。

地熱井供暖基建費為單位面積成本70.18元/m2，鍋爐供暖基建費單位面積成本為29.15元/m2，兩相比較，地熱井供暖基建費比鍋爐供暖基建費高41.03元/m2。但地熱井供暖運行費單位面積成本僅為7.9元/m2年，比鍋爐供暖運行費單位面積成本15.56元/ m2低7.66元/m2年；基建費是一次性投入，而運行費是每年都需要投入的，地熱井供暖基建費每平方米多出的41.03元，每年每平方米在運行費中節(jié)省7.66元，可以在不到7年時間里就全部節(jié)省出來；7年以后，地熱井供暖每年每平方米都要比鍋爐供暖節(jié)省運行費7.66元。

此外，油田供暖采用原油鍋爐，消耗原油，其費用要比燃煤鍋爐大的多，因此，在油田小區(qū)用地熱供暖的經濟效益更大?？傊吞锏責衢_發(fā)利用效益是十分可觀的。

3 油田地熱資源開發(fā)的優(yōu)勢分析

油田地熱的用途其一是可以利用伴生地熱發(fā)電；其二是可用于運輸管道加熱，如果對采出的地熱水加以利用，完全可以替代燃油熱水鍋爐，用于集輸伴熱系統(tǒng)維持足夠溫度，節(jié)省原油資源；其三可以進行熱泵供暖；其四可以直接利用熱水供暖種植、養(yǎng)殖熱帶動植物、農漁產品等。

近幾年的研究表明，油田伴生中低溫地熱資源非常豐富，根據(jù)初步測算，中國主要油田區(qū)5000m以內地熱資源總量約為6萬億噸標準煤。5000m以下的地溫更高，我國油井深度已經可達8000多米，地熱資源總量將更大。從能源開發(fā)利用效率角度看，地熱發(fā)電遠比地熱直接利用效率高，地熱發(fā)電的能源利用系數(shù)平均可高達73%，而地熱直接利用的能源利用系數(shù)只有23%。但地熱發(fā)電的高成本是最大障礙。地熱發(fā)電的總體成本（包括勘探和鉆井等）要比油氣、煤炭發(fā)電高很多，其中鉆井投入占了總體成本的很大部分，前期的勘探、鉆井投入大約要占到整個地熱發(fā)電項目總投入的2/3。目前國際地熱鉆井成功率約為55%左右，而我國一些地質條件復雜的地區(qū)，鉆井成功率遠低于這一比例?？梢哉f，勘探、鉆井存在的風險及高昂的初期投資極大地抬高了地熱發(fā)電的裝機成本。

油田開發(fā)伴生的地熱用于發(fā)電具有極大優(yōu)勢，油田基本具備了地熱發(fā)電站所需的配套設施，如已經建成的鉆井、集輸站場、管線、公路、輸電線路等。這很好地解決了地熱能開發(fā)成本高這一關鍵難題。

據(jù)有關專家測算，我國的中小型油氣田可供發(fā)電的地熱資源，能夠建成2000MW規(guī)模發(fā)電能力的發(fā)電廠。利用油田伴生中低溫地熱資源發(fā)電具有較高的經濟收益。資料顯示，油田伴生地熱溫度為120℃左右時，利用其地熱產出水發(fā)電的投資回收期在4年左右。

不僅如此，油田開發(fā)中還存在很多報廢油氣井或勘探評價階段的“干井”，這些井報廢或勘探結束后，都要按照相關法規(guī)投入費用進行拆卸、填埋處置。如果對這些報廢油氣井或勘探評價階段的“干井”采取一定的措施，完全可以利用其開采地熱，變成“熱井”或“油—熱—電”聯(lián)產井。中國的很多報廢油氣井或勘探評價階段的“干井”地處邊遠地區(qū)，如果利用這些井開采地熱供暖、發(fā)電，通過科學的分布解決邊遠地區(qū)的用電問題，這對于我國正在實施的精準扶貧工程無疑是雪中送炭的好事。

油田地熱開發(fā)利用還有一個巨大的獨特優(yōu)勢，就是油田熱儲的回注或者回灌系統(tǒng)已經在開采油氣的過程中建成并且在成功運行，回注或者回灌效率經過油田開采的檢驗，效率較高，不需要另行建設。

中石油管轄有大慶、長慶、遼河、華北、吉林、新疆、塔里木等14家油田，登記礦區(qū)面積達180多萬km2，涵蓋了我國地熱資源豐富的大部分盆地。中石油共有鉆井20多萬口，一大部分油井或者勘探井稍微加以改造就可利用其開采地熱資源。中國的老油田采出程度高，采出油含水率已經高達80%～90%，每年采出水達5×108噸，平均溫度40℃～50℃，可以就便利用的地熱資源量可觀。油田產出水主要來源于油田二次采油階段為保證地層壓力和驅替原油而人工注入的水，這些水一般會被油田熱儲層加溫，成為溫度極高的熱水。大慶油田松江盆地主要資源層地熱水資源量有4.1×1011噸；華北油田地熱總量6.41×1020焦耳，地熱水資源量有2.0×1010噸；華北油田中低溫伴生地熱發(fā)電功率400KW，熱水溫度達110℃，2011年1月開始運行，運行第一年發(fā)電310MWh，每年可節(jié)約用燃油4100噸。

4 勝利油田地熱資源情況及已具備的開發(fā)條件

4.1 勝利油田地溫場及地熱資源概況

勝利油田所屬的東營凹陷位于濟陽坳陷的東南部，它的北部為陳家莊凸起，東部為青坨子凸起，南部為廣饒凸起，西部與青城凸起和濱縣凸起相連并與惠民凹陷相通，面積5700km2，是一個中、新生代拉張塊斷型盆地。該盆地以太古界和古生界為基底，屬地層北傾、斷層南傾的反傾結構。橫貫凹陷北部作近EW向的陳南斷裂是陳家莊塊體和東營塊體的分界斷層?；状怪甭洳?2km有余，水平拉張距離20～25km，NW向的石村斷裂將東營塊體分割出次級塊體（博興）。古生界最大埋深為7000m。

勝利油田的地溫場分布明顯地受到區(qū)域構造和基底大斷裂的控制。新生界蓋層地溫梯度和不同深度的地溫等值線的展布，與以EW方向為主兼有NW和NE方向的構造輪廓基本一致。迄今為止，勝利油田尚未發(fā)現(xiàn)地溫梯度小于 3℃/100m的分布區(qū)，與華北地區(qū)其他凹陷區(qū)相比，勝利油田地溫相對偏高，地溫梯度的變化范圍為3.2℃～4.8℃/l00m，l000m和2000m深的溫度分別為44℃～60℃和75℃～95℃?；鶐r埋深較大的尚店和純化鎮(zhèn)構造，高點上測點的地溫梯度為4℃/l00m左右，2000m深的溫度為90℃～95℃。凹陷區(qū)內的潛山區(qū)也有相對高的地溫梯度，如草橋、平方王、尚店和純化鎮(zhèn)等構造，地溫梯度均在3.7℃／l00m以上，位于草橋潛山高點上的通古5井和通古9井，平方王潛山高點上的濱試6井，基巖埋深為1600～1700m，蓋層地溫梯達4.5℃/l00m，2000m深的溫度為95℃～100℃。

東營凹陷2000m以內的地下熱水主要賦存于上第三系明化鎮(zhèn)組、館陶組、下第三系的東營組、沙河街組沙一段地層的含水砂層內，地下水礦化度變化較大，平面上凹陷南部及西部地下水礦化度一般小于2g/L，凹陷北部及東部一般大于2g/L，垂向上，明化鎮(zhèn)組一般小于2g/L，館陶組以下礦化度較高，一般大于2g/L，多在10g/L以上，地下水化學特征與其補給來源，地層巖性特征，構造特征等具有密切關系，隨著這些影響因素的不同而變化較大。勝利油田主要熱儲層地熱水資源量達4.6×1010噸。根據(jù)已有資料分析，勝利油田所在地一濟陽坳陷內部處于中低溫地熱異常區(qū)，具有相對高的地熱背景，客觀上具備地熱資源開發(fā)利用的物資條件。

4.2 勝利油田已具備的開發(fā)條件及優(yōu)勢

截至2016年底,勝利油田已投產運行地熱余熱項目22個,共實現(xiàn)新增和替代供暖(制冷)面積119萬m2,年實現(xiàn)替代油7376噸、代氣1378萬m3、節(jié)電407萬KWh,年節(jié)約B標準煤3.8萬噸、減排二氧化碳9.6萬噸,相當于植樹100余萬棵。勝利油田地熱采暖工程項目熱負荷4.9MW，供暖面積7萬m2，井口水溫82℃，年節(jié)約供暖費用156萬元。2014年1月24日，勝利油田與新星公司合作的首個地熱代油民用住宅供暖項目投入運行。華瑞小區(qū)南區(qū)4.2萬m2面積實現(xiàn)地熱供暖，預計小區(qū)全部切換成地熱供暖后，一個采暖季可節(jié)省標準煤1200多噸，減排二氧化碳3100多噸。

勝利油田經過30多年來勘探開發(fā)，積累了大量地質資料，對本區(qū)的地質構造，地層分布與埋藏等都有較清楚的認識，前人在此亦做了一些十分有意義的地熱工作，如中科院地質所陳墨香曾對東營凹陷的地溫狀況作了評述。勝利油田地熱開發(fā)利用也已初見成效：如，孤島療養(yǎng)院、白云飯店溫泉浴等利用地下熱水浴療；井下公司利用地下熱水進行螺旋澡養(yǎng)殖；利用地下熱水養(yǎng)羅非魚、甲魚等等。但應該承認，勝利油田對地熱資源評價及開發(fā)利用，僅是處于初級階段，沒有引起足夠重視和實現(xiàn)統(tǒng)一管理，亦沒有對地熱資源進行系統(tǒng)科學評價和規(guī)模開采利用，難以達到“積極穩(wěn)妥，因地制宜，合理開發(fā)，綜合利用”目的，未實現(xiàn)應有的經濟效益和社會效益。

勝利油田作為全國特大型國有企業(yè)，經過30多年的勘探開發(fā)，不僅積累了豐富的地質資料，而且擁有一批地熱研究的科技人員，進行了一些基礎研究和開發(fā)利用嘗試。國有特大型企業(yè)具有較嚴密的統(tǒng)一組織、規(guī)劃、管理，資金投入有一定的保障。油田職工居住面廣但基本形成了小區(qū)式居住管理方式，為利用地熱供暖提供了有利條件；另外，油田具有農業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)，各種加工企業(yè)、工業(yè)企業(yè)等多種產業(yè)結構，為地下熱水的綜合利用提供了可能。由于油田多年勘探開發(fā)留下許多廢井及高含水井，利用這些廢棄井及高含水井，結合地下和地面條件，進行熱水開發(fā)，可節(jié)省大量打井資金，降低開發(fā)成本，使熱水開發(fā)成為廉價能源。隨著油田改革的深入，發(fā)展各種替代產業(yè)勢在必行，地下熱水的開發(fā)利用如能做到像天津市那樣，成為一個穩(wěn)定產業(yè)，那么，油田在增加就業(yè)機會、改善職工生活質量、節(jié)省鍋爐燃油等方面，勢必增加一條新的途徑并獲得顯著效益。

5 油田地熱資源開發(fā)對策建議

我國油田地熱開發(fā)利用前景廣闊，但勘查開發(fā)投入不足，油田地熱沒有進行系統(tǒng)詳細的全面調查評價，全國油田地熱資源量不清楚，地熱資源開發(fā)利用技術參數(shù)和開發(fā)利用模式不明，管理不規(guī)范，缺乏促進大規(guī)模系統(tǒng)開發(fā)的配套法規(guī)政策。為此建議：

(1)油田應該結合自身的優(yōu)勢條件，進行統(tǒng)一組織、規(guī)劃、管理，增加有效的資金投入。

(2)在地熱資源調查評價方面，政府應該開展系統(tǒng)的調查評價，油田應該組織高水平科研人員，充分利用油田多年勘探開發(fā)積累的大量地質資料，借鑒國內外先進的評價方法，開展高水平的地熱資源開發(fā)利用評價。

(3)開展深入研究和試驗、試點。為弄清地熱資源儲量、地下熱水的化學特征，油田企業(yè)需針對地熱研究做一些基礎性的水文地質工作，如含水砂層的研究、地溫場的研究、構造的研究，選擇有利區(qū)塊進行抽水試驗、水質化驗等，求出所需參數(shù)，以確定地下熱水的儲量及水化學特征。需要重點加強對鉆井巖芯和水熱蝕變研究，地球化學溫標和地熱流體、氣體的同位素研究和評價工作，解決地熱田的“儲、蓋、通、源”問題，建立熱田的地質模型，逐步建立動態(tài)觀測系統(tǒng)，開展熱儲工程研究，用擬三維流數(shù)學模型對地熱田開采儲量進行評價，對動態(tài)進行預報，確定出最佳生產——回灌體系，為實際開鑿地熱井可行性技術經濟論證提供所需的資料，為油田科學合理的規(guī)劃、開發(fā)利用地熱資源打下堅實的基礎。

(4)制定配套政策法規(guī)。政府應該盡早制定油田地熱勘探、開發(fā)、運行維護法規(guī)；編制油田地熱發(fā)展專項規(guī)劃；對油田地熱能的綜合利用進行統(tǒng)一管理，整體開發(fā)。

(5)制定油田地熱資源開發(fā)的優(yōu)惠政策、支持政策。政府應該盡早制定油田地熱開發(fā)鼓勵政策，可借鑒太陽能、風電、沼氣、秸稈綜合利用等能源補貼的做法，參考北京市、沈陽市已經出臺的多項優(yōu)惠政策，制定油田地熱資源開發(fā)的優(yōu)惠政策、支持政策，推動油田地熱資源的大規(guī)模開發(fā)。

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Paying Attention to the Exploitation and Utilization Advantages of Geothermal Resources in Oilf i elds to Promote Its Green Development—A Case Study of Shengli Oilf i eld

GAO Dejun
(Exploration and Development Research Institute, Sinopec Shengli Oilf i eld Branch Company, Dongying Shandong 257000, China)

The exploration and development of geothermal resources in China began in the 1980s, forming a series of research results and technologies. The development and operation of geothermal resources in oilf i eld costs low, and we can use the facilities advantages of oilf i eld development and recharge to get good returns. This paper analyzes the geothermal resources and its development conditions in Shengli oilf i eld, summarizes the existing development problems, and then puts forward the following suggestions: evaluate the geothermal resources in the oilf i eld, carry out development tests, and formulate relevant supporting regulations and preferential policies of geothermal resources development in the oilf i eld.

geothermal resources in oilf i eld; development and utilization; advantages; benef i t; Shengli Oilf i eld

F407.1；F062.1

A

1672-6995（2017）04-0030-05

2017-04-10；

2017-04-11

高德君（1963－），吉林省磐石市人，中國石油化工有限公司勝利分公司勘探開發(fā)研究院工程師，工學學士，主要從事油田工程、水文地質、工程地質、環(huán)境地質研究工作。