油田地熱能源開發技術標準體系研究進展及展望

趙豐年，向燁，馬春紅

1.中國石化新星石油有限責任公司研究院(北京100083)

2.國家地熱能中心(北京100083)

油田地熱能源開發技術標準體系研究進展及展望

趙豐年1，2，向燁1，2，馬春紅1，2

1.中國石化新星石油有限責任公司研究院(北京100083)

2.國家地熱能中心(北京100083)

油田地熱能源開發技術標準體系是油田地熱能源開發的關鍵技術內容。目前國內外地熱相關標準的數量和范圍遠遠不能滿足油田地熱能源開發的需要，難以構建一個完善的標準體系。經過相關行業標準的對比分析認為油田地熱能源開發急需制訂大量的標準和完善的體系來為行業的發展保駕護航。中國石化新星公司與國家地熱能中心制定了油田地熱資源勘查與評價、鉆井、供暖、尾水回灌與工程項目驗收等專業的部分標準。規劃在“十三五”期間針對油田地熱能源產業開發流程的需要，重點在資源勘查與評價、物化探、井筒工程、地熱供暖、地熱發電、尾水回灌、防腐防垢、工業余熱利用和自動監控與信息化等專業方面制定完善的油田地熱能源開發重點技術標準，并提出了相關的促進建議。

油田;地熱能源;標準體系

近年來油田地熱能源作為一種可再生綠色能源日益受到重視并得到迅速發展。油田地熱能源劃分為淺層地溫能、中深層地熱能和干熱巖3大類，可應用于供熱、發電、干燥、溫室養殖和溫泉洗浴等。油田地熱能源的開發技術是多學科交叉的綜合技術，涉及地熱資源勘查與評價、物探技術、井筒工程、地熱供暖、地熱發電、尾水回灌與水處理、防腐防垢、自動監控與信息化等技術。目前油田地熱能源作為一個新興產業，它的健康發展急需行業標準的引領和規范，因此油田地熱能源開發技術標準體系研究就成為油田地熱能源開發的關鍵技術研究內容。

油田地熱能源開發標準體系研究的目標是要緊緊圍繞油田地熱能源產業發展需求，全面加強油田地熱能源標準體系的系統研究和地熱標準的編制，同時推進地熱標準的宣貫和推廣，以標準引領油田地熱能源產業發展，進行核心技術研發，實施標準化知識產權戰略，為占領世界地熱行業制高點創造條件和奠定基礎。

1 國內外地熱標準現狀

通過對國際標準和國外先進標準的檢索，查到國外已經公開發布的油田地熱能源相關專業技術標準有11項[1-11](表1)。

這些標準側重于地熱流體取樣、相關設備的檢驗方法和環境影響評價等，主要是規范地熱發展相配套的設備材料等，而沒有地熱利用工程技術領域方面標準。

國內已制定發布了油田地熱能源開發相關專業技術標準8項[12-19]，(表2)。其中，有關地熱能評價勘查規范的2項，中低溫地熱供熱技術僅有1項行業標準，地熱發電技術相關標準共5項(行業標準1項，國家標準4項)。

其中GB/T 11615-2010《地熱資源地質勘查規范》規定了地熱資源勘查的目的、任務、基本工作內容、勘查工程控制程度、勘查質量要求、地熱資源計算與評價、地熱流體質量評價、地熱能利用的環境評價等要求[12];DZ/T 0225-2009《淺層地熱能勘查評價規范》規定了淺層地熱能勘查評價的任務、基本內容、方法和報告要求等[13]，其他標準主要以工程經驗為主規范了地熱供暖及發電的部分基本工程技術內容。現有標準中圍繞地熱能開發的數量和范圍遠遠小于目前地熱能源開發行業發展的需要，涉及的環節過少，難以構建一個完善的標準體系。

任何行業的發展是技術不斷創新、經驗不斷積累的過程，根據生產、技術、經營和管理的需要，制定了大量的標準;而這些標準不斷總結行業發展的經驗和成果，為行業發展提供技術和管理的規范。石油行業在過去的150多年中，國內現共計制定和發布1 819項標準，包括國家標準163項，石油行業標準1 656項。石油行業標準分為勘探與鉆井、開發與儲運、石油工程建設、設備與材料、油氣分析與計量、海洋石油工程和綜合共計7大專業門類。這些標準涉及石油勘探開發的每一個環節，整體上形成了一個完善的標準體系，為石油行業的可持續發展提供了可靠的標準保證。

由對比分析可見，油田地熱能源開發相關標準與石油標準存在巨大的差距，急需制定大量的標準和建立完善的標準體系來為地熱能源開發提供技術支持。

2 油田地熱能源開發技術標準研究及進展

由于油田發展對能源的巨大需求，油田地熱產業進入了一個快速發展的階段，這種形勢對地熱能源開發的技術和管理標準提出了迫切需求。目前中國石化已經在國內率先組織制定了部分地熱能源開發技術標準。

針對油田地熱能源開發選區評價技術和地熱資源儲量評價技術的需要，制定了《油田地熱資源選區評價技術規范》和《油田地熱資源儲量評價技術規范》，這2項標準對評價方法進一步優化，并對評價參數做了進一步細化和規范，這樣就保證不同的技術人員做出的評價結果保持一致，從而保證了評價結果的科學與準確，實現了科學化評價，為地熱資源開發提供了可靠的依據。

《油田地熱井命名與信息代碼編制規范》、《油田地熱井鉆井工程設計規范》、《油田地熱井鉆井工程設計規范》、《油田地熱井鉆前準備技術規范》、《油田地熱井鉆進施工作業規范》、《油田地熱井成井技術規范》和《油田地熱井交接驗收規范》等7項標準覆蓋了地熱井鉆井施工作業全過程，該套系列標準是在總結中國石化油田地熱能源鉆井技術的基礎之上，借鑒了石油鉆井工程和水文鉆井工程成熟經驗而制定的。這些標準改變了過去地熱井鉆井沒有標準的局面。現在鉆井項目在立項前都采取統一的命名規則，編制統一的信息代碼，為每一口井編制了“身份證”，保證了地熱井全生命周期中屬性信息的唯一性。每一口井都有規范的地質設計和工程設計，在開鉆前就能夠讓甲乙雙方在合同中對地熱井的鉆井參數和質量要求做出明確的約定。

《油田地熱供熱熱力系統設計規范》、《油田地熱供熱站工程技術規范》、《油田地熱供熱站形象設計規范》、《油田地熱供熱站運行管理規范》和《油田地熱工程項目驗收規范》等5項標準是針對地熱供暖換熱站從設計、施工到運行維護全過程技術管理而制定的標準，該系列標準對地熱供暖換熱站的負荷選擇、供熱系統設計、設備選擇、平面布置、建設施工、防腐結垢、照明、排水、尾水回灌、監測和計量、外觀、顏色、標志牌和相關標識等都做了明確的要求，針對地熱站運行管理的制度管理、人員管理、設備管理、資料管理和安全環保方面也做了明確規定。以上2個系列標準是針對地熱開發中成本最大、迫切需要規范的2個環節而制定的，并且總結了地熱開發的經驗，借鑒和采納了相關行業的做法，在實施過程中取得了良好的效果。

世界上地熱開發中存在的2大技術難題是尾水回灌和防腐防垢。若回灌問題不能得到解決，將嚴重影響地熱資源的持續開發利用，尤其是華北地區國家還有更嚴格的環境要求。為了實現油田地熱資源的綠色開發、循環利用，公司對地熱能進行高效開發利用的同時大力做好尾水回灌，做到保護資源實現可持續發展，并且在尾水回灌方面形成了自己的專利技術，在此基礎上制定了《油田尾水回灌技術規范》。根據熱儲層特征進行分析，依據標準規范對回灌井成井工藝、回灌系統地面工藝、回灌方式及回灌后熱儲層溫度場、水化學特征變化、熱儲壓力的數值模擬等技術集成，針對熱儲層特征，選取有代表性的地熱回灌系統，從成井工藝和地面系統工藝等方面進行研究設計，建設了地熱回灌系統工程，全面實現尾水回灌，達到開發地熱的同時保護了資源和環境，從而實現地熱能的永續利用。腐蝕結垢一直是長期困擾地熱能源開發的問題，為了解決這個問題，中國石化借鑒石油化工行業在防腐防垢技術上取得經驗和優勢，制定了地熱防腐防垢系列標準，在腐蝕結垢性評價、防腐防垢工藝制定、材料選擇，防腐防垢評價提供了標準依據。

以上這些標準的制定和實施構成了初步的油田地熱能源開發技術標準體系(表3)。

3 油田地熱能源開發技術標準體系研究展望

油田地熱能源開發涉及的專業門類多、技術面廣，要建立完善的地熱標準體系，必須先通過系統分析研究，做好頂層設計，建立起地熱各個專業領域的分支標準體系，然后將其有機地組合起來。

國家地熱能中心、中國石化通過對地熱標準體系結構的初步分析，結合中國石化各方面的專業技術優勢，已著手開展《油田地熱能源開發技術標準體系研究與規劃》，該項目集中了中國石化下屬科研院所和企業的科研和設計力量。針對地熱能源產業開發流程的需要，重點在資源勘查與評價、物化探、井筒工程、地熱供暖、地熱發電、尾水回灌、防腐防垢、工業余熱利用、自動監控與信息化和基礎綜合等10個標準專業門類展開，計劃未來5年內制定50余項地熱能源開發重點技術標準(圖1)。

油田地熱能源開發利用產業本身屬于多行業、多學科之間的交叉與融合，因此需要在國內外已發布標準中根據地熱產業發展的特點和需要選取有用的標準，在標準體系中引用和采納，與自主制定的標準共同構成油田地熱能源開發技術標準體系，形成地熱行業的技術特色和核心技術。隨著油田地熱能源開發技術標準體系研究和標準制定工作的不斷深入和推進，油田地熱能源開發技術標準體系將更加完善和科學，到“十三”五末將建成世界上第一套具有自主知識產權的油田地熱能源開發技術標準體系，這些標準將引領和規范地熱能源開發產業的可持續發展，并助力中國地熱產業占領全球地熱行業的制高點。

4 建議

為了保證油田地熱能源開發技術標準體系的順利推進，提出以下建議：

1)以國家地熱能中心為平臺成立國家油田地熱能源開發技術標準化技術委員會，確定油田地熱能源開發技術標準制定工作的相關職能，保證標準制定和實施的順利進行。

2)組建國家級的油田地熱能源開發產業標準聯盟，發揮相關機構各自的專業特長，形成合力共同推進行業標準。

3)地熱屬于綠色清潔能源，建議通過國家能源基金專門資助油田地熱能源開發技術標準項目，以保證相關研究工作的順利開展。

[1]ASTM E1675-2004(2012)Standard Practice for Sampling Two-Phase Geothermal Fluid for Purposes of Chemical Analysis[S].

[2]ASTM E1008-2003(2009)Standard Practice for Installation，Inspection，and Maintenance of Valve-body Pressure-relief Methods for Geothermal and Other High-Temperature Liquid A[S].

[3]ASTM E957-2003(2011)e1 Standard Terminology Relating to Geothermal Energy[S].

[4]ASTM E974-2000(2006)Standard Guide for Specifying Thermal Performance of Geothermal Power Systems[S].

[5]ASTM E1068-1985(2009)Standard Test Method for Testing Nonmetallic Seal Materials by Immersion in a Simulated Geothermal Test Fluid[S].

[6]ASTM E1069-1985(2009)Standard Test Method for Testing Polymeric Seal Materials for Geothermal or High Temperature Service，or both，Under Sealing Stress[S].

[7]ASTM E947-1983(2007)Standard Specification for Sampling Single-Phase Geothermal Liquid or Steam for Purposes of Chemical Analysis[S].

[8]ASTM E1008-2003(2009)Standard Practice for Installation，Inspection，and Maintenance of Valve-body Pressure-relief Methods for Geothermal and Other High-Temperature Liquid A[S].

[9]DIN EN 14419-2009 District heating pipes-Preinsulated bonded pipe systems for directly buried hot water networks -Surveillance systems[S].

[10]NF X10-960-3-2013 Water and geothermal drilling-Vertical geothermal probe-Part 3:crosslinked polyethylene(PEX)probe loop[S].

[11]JIS B0127-2012 Glossary of terms for thermal power plant. Steam turbines and auxiliary equipment of thermal and geothermal power plant[S].

[12]GB/T 11615-2010地熱資源地質勘查規范[S].

[13]DZ/T 0225-2009淺層地熱能勘查評價規范[S].

[14]CJJ 138-2010城鎮地熱供熱工程技術規程[S].

[15]JB/T 6506-1992地熱發電用汽輪機技術條件[S].

[16]GB/T 28812-2012地熱發電用汽輪機規范[S].

[17]GB 50478-2008地熱電站巖土工程勘察規范[S].

[18]GB/T 19962-2005地熱電站接入電力系統技術規定[S].

[19]GB 50791-2013地熱電站設計規范[S].

The technical standard system for geothermal energy development in oilfields is the key to the development of geothermal energy in the oilfields.At present，the quantity and the scope of the domestic and international standards related to the geothermal energy development canˊt meet the need of the geothermal energy development in the oilfields，and these standards are difficult to construct a perfect standard system.Through the comparison and analysis of the relevant industry standards，it is held that the development of geothermal energy in the oil fields needs to develop a lot of standards and a perfect standard system to provide support for the development of the industry.Star Company of Sinopec and The National Geothermal Energy Center had formulated some professional technical standards on geothermal energy exploration and evaluation，drilling，heating，tail water recharge and engineering project acceptance for the geothermal energy development of the oilfields.During the thirteenth＂five year plan＂will formulate and perfect the professional technical standards in oilfield geothermal energy resource exploration and evaluation，geophysical and geochemical exploration，borehole engineering，geothermal heating，geothermal power，tail water recharge，anti-corrosion and anti-scaling，the use of industrial waste heat and automatic monitoring and information aspects to meet the needs of oilfield geothermal energy industry development process，and some promoting suggestions are put forward.

oilfield;geothermal energy;standard system

路萍

2015-04-12

中國博士后科學基金項目“石油天然氣勘探開發數據模型標準研究”(編號：20080440494)

趙豐年(1970-)，男，博士后，高級工程師，現主要從事標準化研究工作。