中国石化报

    我国地热资源勘探开发面临严峻挑战。首先是地质条件复杂。我国大地构造背景复杂，多阶段的地球动力体系叠加、复合，复杂的地质演化造成盆地类型多样、结构复杂。其次是富集机理不清。我国地热系统类型多、成因复杂，不同类型的地热系统构成要素不清，干热岩高品质资源分布规律不明，资源预测缺乏相关的理论指导。再次是工程技术不适应。我国以板块内地热资源为主，大地热流值较低，新生代岩浆活动较弱，优质资源埋藏深度大，对工程技术提出更高要求。

    直接取热是世界性难题。我国发挥在油气领域的技术优势，开展地热关键技术系统攻关。在基础研究方面，揭示了地热系统形成机制。地热资源总体分布广泛，但富集需要有利的热源、热储和盖层配置。对于水热型地热资源来说，还要具备水源和地热水运移通道。相较于常规油气局部圈闭成藏的特点，寻找热量聚集的“甜点”是地热资源勘探的重点。

    热源是优质地热资源形成的核心要素。热储要具有良好的导水导热能力和储水空间，盆地尺度的地下水循环通过热对流控制热量聚集，岩层的导热能力通过热传导控制热量聚集，热量优先向高热导率的热储聚集。深大断裂、区域断裂及热储内部储集空间的发育，能够形成良好的水热对流能力，更好地将深部储层的热量带至浅部。

    有效盖层是减少热散失和热量保存的必要条件。低热导率岩层构成了有效盖层，良好的保存条件与热储条件相配合，能够确保优质地热资源形成。储盖热导率差别越大，隆起顶部聚热效果越明显，具有一定厚度盖层的“洼中隆”顶面，更有利于地热资源富集。找到埋藏浅、裂缝发育程度高的优质碳酸盐岩热储是重点。在聚焦隆起、凸起区寻找优质地热资源“上山”找水勘探思路的指导下，我国在渤海湾盆地牛驼镇凸起上的雄县、沧县隆起上的献县等优质碳酸盐岩中找到了高品质的地热资源。

    热量在地层中的传递主要有热传导和热对流，在基岩中，主要是通过热传导方式进行传热，是从固到固的传热路径；在裂缝中，主要是以热对流的方式进行传热，是从固到液、从液到液、从液到固的传热路径。科研人员针对碳酸盐岩热储缝洞的发育和渗流特征，提出对应的渗流和热传导表达式，建立缝洞渗透率与方向、密度的关系，形成了地热资源选区评价技术，落实了优质资源靶区。

    科研人员基于地热系统成因及资源富集机理的认识，形成了从盆地级到区带级再到靶区级的不同尺度目标优选原则。盆地优选，瞄准我国东部地区渤海湾盆地、南华北盆地、汾渭地堑等断陷盆地；区带优选，聚焦盆地间的隆起和盆地凹陷间的褶皱、凸起；靶区优选，从埋深、断裂条件、储层发育、富水性、非均质性等方面作出评价。

    在此基础上，中国石化建立了地热勘探开发数据库及应用平台，为资源与选区选址评价、数据资源集成等提供应用支持。

    地热资源的形成和富集不受圈闭控制，热储描述范围大，井段长。中国石化发展热储描述技术，实现热储精细刻画。基于雄安新区热储描述成果，先后实施探井3口，均取得成功，落实了重点区域地热资源潜力，明确了不同地区单井供暖能力，为后期地热开发方案编制提供了技术支撑。

    地热能开发具有周期性、大流量、以灌定采和高效传热的特点，中国石化创建地热能可持续开发技术，形成具有自主知识产权的地热系统数值模拟软件，制定地热可持续开发技术参数，实现稳定高效开发。咸阳地热田已稳定开发25年，雄县地热田已稳定开发14年。

    中国石化创新“取热不耗水”等一系列工程技术，实现安全低成本开发。“取热不耗水”是指热源侧和用户侧两套独立循环系统，热源侧地热水与用户侧循环水不直接接触，间接换热利用。用户侧循环水获取热能后泵送至用户端，热交换后的地热水至回灌井同层回灌，整个系统闭式循环，保障可持续开发。

    从应用成效看，中国石化累计建成中深层地热供暖能力超过8500万平方米，预计2023年底突破1亿平方米，助推我国中深层地热供暖产业实现高质量发展，供暖面积累计达到5.82亿平方米。

    基于自主技术，中国石化创建了地热开发利用“雄县模式”，建成我国第一座地热清洁供暖无烟示范城，在雄安新区建成供暖能力超1000万平方米，年减排二氧化碳超30万吨，相当于植树17.5万棵。2021年7月，雄安地热项目列入国际可再生能源机构全球推广项目名录。通过示范推广，中国石化先后建成了河北容城、陕西武功、河南清丰等10座地热供暖无烟城，带动了京津冀及周边地区地热产业协同发展。