遼河油田讓地?zé)豳Y源“熱”起來(lái)

地?zé)崮?/strong>作為一種可再生的清潔能源，開(kāi)發(fā)前景廣闊。然而地?zé)衢_(kāi)發(fā)當(dāng)前陷入了“叫好不叫座”的窘境。究其原因，更多的是受來(lái)自地?zé)衢_(kāi)發(fā)技術(shù)瓶頸以及開(kāi)發(fā)效益成本等方面的制約。

遼河油田地?zé)豳Y源豐富，2005年進(jìn)行地?zé)豳Y源普查以來(lái)，從中淺層低溫地?zé)豳Y源到深層中高溫地?zé)豳Y源利用，從民用到工業(yè)生產(chǎn)，經(jīng)過(guò)13年的技術(shù)創(chuàng)新，逐漸找到了一條符合油田實(shí)際發(fā)展、經(jīng)濟(jì)高效開(kāi)發(fā)地?zé)?a href="http://www.msthinker.com/" target="_blank">能源的技術(shù)創(chuàng)新之路。

找準(zhǔn)癥結(jié)

9項(xiàng)專利對(duì)癥施藥

10月31日6時(shí)，遼寧盤錦室外氣溫已近冰點(diǎn)，家住潤(rùn)誠(chéng)苑小區(qū)的張女士家里卻暖烘烘的。這股熱水的來(lái)源，正是遼河油田利用4口深層地?zé)崴?，通過(guò)水源熱泵技術(shù)，制出高溫?zé)崴畬?shí)現(xiàn)潤(rùn)誠(chéng)苑小區(qū)17萬(wàn)平方米的住宅供暖。僅此項(xiàng)目遼河每年可實(shí)現(xiàn)收入300多萬(wàn)元，節(jié)約燃煤3000噸，減少二氧化碳排放1.6萬(wàn)噸。

遼河油田地?zé)崮芸們?chǔ)量相當(dāng)于340億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，接近油田已探明石油儲(chǔ)量的10倍。僅以目前的技術(shù)水平，采出的地?zé)崃黧w量就可以灌滿1.3萬(wàn)個(gè)杭州西湖，其蘊(yùn)藏的能量相當(dāng)于7億噸石油。根據(jù)2017年國(guó)家能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃，到2020年我國(guó)非化石能源消費(fèi)比重將提高到15%。巨大的地?zé)醿?chǔ)量，為遼河地?zé)衢_(kāi)發(fā)利用提供了重要資源保障。

“光有資源儲(chǔ)量，拿不出來(lái)，還是只能做無(wú)用功。”國(guó)家能源局地?zé)針?biāo)準(zhǔn)委員會(huì)專家、遼河油田供水公司副總地質(zhì)師姚艷華表示，“當(dāng)前限制地?zé)岚l(fā)展主要有兩大因素，一是地?zé)衢_(kāi)發(fā)利用存在一定的技術(shù)瓶頸;二是投資成本高，回收周期長(zhǎng)，難以做到經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益雙贏。”

只有找準(zhǔn)癥結(jié)，方能藥到病除。2005年開(kāi)始，遼河技術(shù)人員開(kāi)展13年技術(shù)攻關(guān)，先后經(jīng)歷三個(gè)階段：第一階段從2005年到2011年，主要包括資源勘查、技術(shù)儲(chǔ)備、嘗試?yán)玫?第二階段從2012年到2015年，為持續(xù)研究、承攬項(xiàng)目，技術(shù)升級(jí)階段;第三階段從2016年至今，主要是技術(shù)應(yīng)用、成果轉(zhuǎn)化、業(yè)務(wù)拓展等。

“現(xiàn)在，遼河已形成了包括地?zé)峋删夹g(shù)、同層回灌技術(shù)、廢氣井改造技術(shù)、資源評(píng)價(jià)數(shù)值模擬技術(shù)四大技術(shù)成果，水源井‘對(duì)井’邊開(kāi)采邊回注技術(shù)、地?zé)崴斯っ芊饣毓喾椒ǖ?項(xiàng)專利技術(shù)。”姚艷華說(shuō)，“目前這些技術(shù)已經(jīng)在多個(gè)領(lǐng)域推廣應(yīng)用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)價(jià)值。”

2006年開(kāi)始，遼河油田利用現(xiàn)有水源單井分別在歡喜嶺、曙光、高升等地區(qū)進(jìn)行了不同層位的地下水回灌試驗(yàn)并形成專利技術(shù)，達(dá)到了國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，使熱泵技術(shù)在沉積平原的廣泛應(yīng)用成為可能;2016年在于樓地區(qū)利用3口廢棄井，通過(guò)射孔、下防砂篩管、取換套、下泵試水等，完成了廢棄井改造，實(shí)現(xiàn)了興一礦2.5萬(wàn)平方米辦公場(chǎng)所的供暖，使得油田閑置資產(chǎn)得以重新利用，大大降低了鉆井成本。

同層回灌

高效經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)地?zé)豳Y源

地?zé)崾且环N清潔低碳可再生能源。然而用于地?zé)衢_(kāi)發(fā)中深層的地?zé)崴?，卻屬于非可再生資源。

地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)遵循“取熱不取水”“以灌定采”的原則，要想充分持續(xù)開(kāi)采出熱儲(chǔ)層中的熱資源，保持水井的出水能力，避免地面沉降等地質(zhì)災(zāi)害，就必須保證原始狀態(tài)的平衡，維持熱儲(chǔ)層的壓力?；毓嗉夹g(shù)就是采用人工措施將地表水或其他水源的水注入地下以補(bǔ)充地下水，又稱地下水人工回灌、地下水人工補(bǔ)給，是當(dāng)前實(shí)現(xiàn)地?zé)豳Y源可持續(xù)利用的唯一有效方法。

地?zé)峋毓嘁裱瓋蓷l基本原則：一是不導(dǎo)致深層地下熱水溫度顯著下降，二是回灌水質(zhì)要優(yōu)于或等于原地下水水質(zhì)。目前世界上回灌方式有很多種，主流有兩種：一種是加壓回灌，是在一定壓力下保證回灌的持續(xù)進(jìn)行，但耗電量大，回灌成本高;另一種是“回?fù)P—回灌”方式，是在無(wú)壓自然狀態(tài)下進(jìn)行回灌，采用定期回?fù)P的措施在短時(shí)間內(nèi)消除或緩解井管堵塞問(wèn)題，疏通回灌水的運(yùn)移通道，提高回灌效率。

在此基礎(chǔ)上，技術(shù)人員結(jié)合油田生產(chǎn)實(shí)際，積極攻關(guān)地?zé)峄毓嗉夹g(shù)。他們首先進(jìn)行抽水試驗(yàn)，以確定含水層層滲透系數(shù)及取水量，然后進(jìn)行單井自然回灌，進(jìn)一步確定回灌水量、回灌衰減系數(shù)等。利用集水管網(wǎng)壓力水進(jìn)行定壓力回灌試驗(yàn)，掌握壓力回灌下的地層滲透系數(shù)K變化及回灌量、回?fù)P(地?zé)峋潞蠓闯?周期。經(jīng)過(guò)不懈努力，最終成功自主創(chuàng)新出地?zé)峋瑢踊毓嗉夹g(shù)。2006年至2017年分別在歡喜嶺、曙光、高升、沈采等地區(qū)進(jìn)行館陶組、明化鎮(zhèn)組、沙河街組水層回灌試驗(yàn)，采灌比達(dá)到11，基本解決了大量開(kāi)采根本無(wú)法使用或排放難題，使地?zé)豳Y源在油田礦區(qū)大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用成為可能。

“同層回灌技術(shù)提高了水井的利用率，使大規(guī)模利用熱泵開(kāi)發(fā)地?zé)豳Y源成為可能。同時(shí)，可延長(zhǎng)水井回?fù)P周期，減少維護(hù)成本。”姚艷華說(shuō)。2015年起，遼河油田在小龍灣、潤(rùn)誠(chéng)苑、興一礦15口水井中推廣應(yīng)用回灌技術(shù)，不但回灌量有所增加，而且回?fù)P周期由原來(lái)7天延長(zhǎng)為現(xiàn)在的150天，實(shí)現(xiàn)油田地?zé)豳Y源高效經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)。

變廢為寶

廢棄油井變身“地?zé)崽?rdquo;

據(jù)估算，地?zé)崮苜Y源約為全球煤炭?jī)?chǔ)量的1.7億倍，每年從地球內(nèi)部經(jīng)地表散失的熱量相當(dāng)于1000億桶石油的熱當(dāng)量。對(duì)比風(fēng)能、太陽(yáng)能等可再生能源，地?zé)豳Y源具有安全、穩(wěn)定、不受季節(jié)和晝夜變化影響、清潔、低碳、可再生等優(yōu)勢(shì)。

我國(guó)是一個(gè)地?zé)豳Y源豐富的國(guó)家，這對(duì)于地?zé)衢_(kāi)發(fā)是一個(gè)非常大的優(yōu)勢(shì)。然而目前國(guó)內(nèi)地?zé)岚l(fā)展仍處于起步階段，處于“叫好不叫座”的境地。地?zé)峋壓?ldquo;不熱”，除了技術(shù)瓶頸外，高成本仍是制約地?zé)嵝袠I(yè)發(fā)展的突出問(wèn)題。

遼河油田已進(jìn)入開(kāi)采中后期，留存大量的閑置井。而這些井雖然不具備油氣生產(chǎn)條件，卻可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)地?zé)豳Y源的開(kāi)發(fā)利用。

“常規(guī)手段開(kāi)發(fā)地?zé)豳Y源投資較大，但通過(guò)將廢棄的油井、氣井、注水井改造為地?zé)峋瓤蓽p少打井投入，又能盤活油田資產(chǎn)，可謂一舉多得。”遼河油田供水公司技術(shù)管理人員介紹。統(tǒng)計(jì)顯示，遼河油田目前具有改造成地?zé)峋疂摿Φ膹U棄油氣水井達(dá)2000余口，并已擁有自主創(chuàng)新的定點(diǎn)取換套、襯篩管防沙等專利技術(shù)，已應(yīng)用服務(wù)于油田生產(chǎn)過(guò)程中。

遼河興隆臺(tái)采油廠作業(yè)一區(qū)辦公樓取暖用熱能，就來(lái)自一口廢棄多年的油井——黃06-6井。2016年10月，遼河油田對(duì)這口井地下熱水層進(jìn)行射孔、壓裂、酸化改造后，獲得日產(chǎn)1000立方米的地下熱水，并在采暖季用這些地?zé)豳Y源為部分單位辦公樓供暖。改造黃06-6井，比打新地?zé)峋?jié)省鉆井投資200萬(wàn)元，建設(shè)成本降低了50%以上，運(yùn)行成本也低于燃煤鍋爐，7年即可收回項(xiàng)目投資。

當(dāng)然，廢棄井改造技術(shù)也有其局限性，比如受井下情況相對(duì)簡(jiǎn)單、距離用熱點(diǎn)近等限制。但其創(chuàng)新的降本思路、可貴的經(jīng)濟(jì)價(jià)值及成熟的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于國(guó)內(nèi)同樣具有地?zé)衢_(kāi)采資源的油氣田企業(yè)而言，具有借鑒和推廣價(jià)值。

專家連線

記者：遼河地?zé)衢_(kāi)發(fā)技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用情況如何?地?zé)衢_(kāi)發(fā)技術(shù)研發(fā)升級(jí)的方向和目標(biāo)?

姚艷華：目前，我們已掌握地?zé)峋删夹g(shù)、同層回灌技術(shù)、廢棄井改造技術(shù)和資源評(píng)價(jià)數(shù)值模擬技術(shù)四項(xiàng)主體技術(shù)，分別為浙江、華北、冀東等油田提供技術(shù)支持，但是在一些技術(shù)應(yīng)用細(xì)節(jié)方面，還需進(jìn)一步提高，比如廢棄井改造技術(shù)，改造后的換熱技術(shù)等。

雖然遼河油田是中國(guó)石油第一家開(kāi)展廢棄井改造及井下?lián)Q熱的油田，但在換熱效果方面并沒(méi)有達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，對(duì)于這種“取熱不取水”的技術(shù)，我相信在未來(lái)政策支持的大趨勢(shì)引導(dǎo)下，將會(huì)占有一席之地。另外，儲(chǔ)熱技術(shù)也是未來(lái)地?zé)崂脴I(yè)務(wù)發(fā)展的重要方向，可以有效降低運(yùn)行成本。是水蓄熱好，還是無(wú)機(jī)鹽儲(chǔ)熱效率更高?這些都是下一步的研究方向。

記者：當(dāng)前地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)大多還處于“叫好不叫座”的窘境，遼河要想開(kāi)發(fā)好地?zé)豳Y源，您覺(jué)得還需要哪些方面支持?

姚艷華：其實(shí)，地?zé)崂脴I(yè)務(wù)本身利潤(rùn)空間較小，如果按照工程項(xiàng)目的投資回收期去考核，項(xiàng)目很難實(shí)施下去。我們進(jìn)行過(guò)詳細(xì)探討，認(rèn)為中國(guó)石油應(yīng)該針對(duì)地?zé)崂脴I(yè)務(wù)量身定制一套新的評(píng)價(jià)方法，比如生命周期評(píng)價(jià)法，針對(duì)地?zé)峋蛘吖艿赖氖褂脡勖匦驴剂抠Y產(chǎn)折舊年限。同時(shí)，希望能夠在用水、用電、用地方面給予一定的支持。另外，地?zé)崂貌粌H僅會(huì)帶來(lái)直接的經(jīng)濟(jì)效益，也能帶來(lái)很好的環(huán)保效益和社會(huì)效益，應(yīng)該著重考慮。

記者：如何有序進(jìn)行大規(guī)模開(kāi)發(fā)地?zé)豳Y源?

姚艷華：要大規(guī)模實(shí)施地?zé)犴?xiàng)目，應(yīng)該做好頂層設(shè)計(jì)，制定有針對(duì)性的政策給予支持，充分發(fā)揮我們的技術(shù)、人才、資源、資料占有等優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，積極引入社會(huì)資本，加大地?zé)針I(yè)務(wù)的推廣應(yīng)用范圍。

另外，地?zé)嵩诮窈髮?huì)作為獨(dú)立礦種，我們?cè)谔降V權(quán)和采礦權(quán)方面要主動(dòng)爭(zhēng)取。 (楊碧泓采訪)

(姚艷華為國(guó)家能源局地?zé)針?biāo)準(zhǔn)委員會(huì)專家、遼河油田供水公司副總地質(zhì)師)