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点击蓝字关注“油媒方”摘要：在“双碳”背景下，利用钻井把水注入地下利用地热加热，再循环出来进行集中冬季供暖，可节约锅炉等设备和煤炭（或石油天然气）等化石资源，可一次性投入多年利用地热资源。经测算1口井可节约3600吨标准煤/年，同时减少空气粉尘、有害气体和CO2排放，可减少空气的污染，是一件利国利民的好事情。本文从技术和成本及经济性评价等方面展开讨论，得出了技术上和经济效益上均可行的，并提出下一步技术攻关建议，为今后油田利用地热新能源资源提供了依据与参考。一、技术原理钻成一口U型井，或一口直井和一口水平井连通，把取暖循环水从灌入井注入地层，利用地层高温加热水，在从抽出井出来用于居民冬季取暖，技术原理如图1所示。图1利用地热冬季取暖原理二、工艺技术利用地热资源取热供暖需要把循环水注入地层，并采出来，需要2个通道在地下连通。有如下具体方案。（1）直井和水平井连通法，即为U型水平井，又称远程连通井，由一口水平井与一口直井组成，两井一般相距几百米不等，先钻直井，水平井沿地热储层钻进后与直井远端连通，利用直井进行后期采热供暖，如图2所示。图2U型水平井法（2）单井内外管循环换热法单井内外管循环换热方案与油水井反洗井过程相似，在封闭井筒中下入内管，利用管外注入，管内返出，进行单井内部流体循环，如图3所示。该技术方案是基于热传导的方式与地层换热，从而以“取热不取水”形式开发地热能的技术。单井内外管循环换热法全封闭运行，只取热不取水，具有不易腐蚀结垢；具有不受地域限制、占地面积小、没有回灌问题、成本低等优势。但由于同在一个井筒中，返出过程中和注入热交换，会降低返出水的温度。三、经济效益计算模型和算例地热供暖经济性评价是决定技术可行性的关键因素之一，根据地热供暖事业的主要特点和经济性分析的基本要素，建立了地热供暖经济性评价计算模型。（1）每口井可以供暖的户数:s=Q/gA（公式1）式中:S——一口井可供暖的户数，户；Q——供热井循环排量，m³/h；g——每平米供热所需的热水排量，m³/㎡/h；A——平均每户面积，㎡；算例：冬季取暖按5kg/㎡/h计算，换算得按5kg/㎡/h=按0.005吨/㎡/h=0.005m³/㎡/h，地热井2500m,井眼直径311mm，循环排量10m³/min，计算循环压耗7MPa。带入得：S=1200该井可为1200户供暖。（2）经济性计算：j=swn-d-rn-dl（公式2）式中：J——效益，元；W——每年每户取暖费，元/户；n——年数，年；d——钻井费和循环泵费，元；l——每年贷款利息，%；r——每年循环泵维护和使用费，元/年。算例：每年每户取暖费3000元，一口井供600户取暖，钻井费500万元，循环泵费100万元，每年维护运行费50万元，钻井费及循环泵贷款利息5%，代入到公式2，计算结果，5年即可收回全部成本，并获得效益20万元。（3）与常规烧煤锅炉供热比较a)经济性据调研集中烧煤供热，煤的成本占一半左右，还有锅炉费，人工费，维护费，及锅炉占地费，建筑费等，如果用地热钻井则可省去这些费用，需要增加一次性钻井费和一个大功率循环泵费用，从长期看是节省的。b)环境效益每户平均每年取暖平均需燃煤3吨左右，1口井算例可节约3600吨标准煤/年。同时减少空气粉尘、有害气体和CO2排放。四、下步建议（1）需要利用先进设备进行了高精度的地温测量,研究细化区域范围的地质地温特征，明确了地下储热层位，确定了U型对接井有利施工层位。建议开展地热高阻热固井水泥浆体系、新型高导热固井水泥浆体系和隔热钻管技术攻关研究。积极探索地热超短半径双水平U型井技术研究，并建议将地质、钻井、数值模拟、智能控制等方面的关键技术综合集成应用。（2）直井和水平井的连通问题，直井和水平井连通是有一定的难度的，需要引进或研发磁定位技术和远距离穿针控制技术。（3）地热井定向钻井技术是具有挑战，需要解决钻速低、井眼轨迹控制难度大、地热井测斜工具与方法、耐高温马达等一系列技术难题。五、结论（1）该技术通过钻进井眼把循环水注入地下，利用地热加热，循环出来用于北方冬季取暖，技术上和经济上是可行的。（2）该技术可以解决北方冬季燃烧化石燃料造成环境污染问题，同时可节约燃料，减少二氧化碳排放，将是油田今后新能源发展趋势之一。（3）为响应国家碳达峰、碳中和战略目标，建议积极开展油田地热钻井技术的研究和应用。本文作者：田玉栋，齐悦，张仟，耿晓光，杨永祥，刘洋，文章来源《石油与化工设备》由油媒方整理发布，内容不做商用，仅用于技术交流，如有侵权，请联系小编，欢迎业内朋友投稿交流，共同传播油气创新知识。石油钻井自动化关键技术的应用:智能勘测技术、拟存储技术、自动调控技术、事故自动预警技术、随钻地震技术及地质导向钻井技术大咖云集，干货满满！这场盛会，可别错过哦！2022国外测井技术发展现状与趋势：斯伦贝谢、哈里伯顿、贝克休斯公司均已加入开放地下数据空间，部署基于云端的数字共享平台欢迎业内朋友入群交流，共同传播油气创新知识！【扫描下方二维码，小编邀您入群】 |