王天柱¹ 孙陌球¹ 胡晓斌¹ 王 超²

（1.中国石油华北油田第五采油厂，河北辛集  052300；2.中国石油华北油田经济技术研究院，河北任丘  062550） 

摘 要：本文探讨油田地热能开发的相关问题，阐述了开发油田地热能的重要性和可行性。通过对油田地质特征和地热能潜力的分析，提出在油田开发过程中基于油田企业新能源发展转型的“油热共生”理念，并提出了三种“油热同采”技术路线，取得良好经济效益，形成了油田地热能开发的示范场景，对于实现“油田变热田”的技术发展具有广泛的适应性和推广价值。

关键词：油田开发；地热能源；油热共生；油热同采

中图分类号：TE09文献标识码：A文章编号：1671-2064（2024）20-0014-02

  

0引言

近年来，随着国家碳达峰碳中和目标的提出，国务院以及国家发展改革委、国家能源局等部门相继出台《2030年前碳达峰行动方案》《关于促进地热能开发利用的若干意见》《“十四五”可再生能源发展规划》等文件，制定中长期地热能发展规划和目标，明确地热能是我国能源结构转型和未来能源体系的重要组成部分［1］。地热能作为一种可再生清洁能源，其开发利用日益受到关注。油田中存在着丰富的地热资源，油热共生现象为同时开发石油和地热能提供了独特的机会。油热同采技术的发展，不仅能够提高能源综合利用效率，还能为油田的可持续发展注入新的活力，推动油田企业绿色低碳高质量发展。本文旨在探讨油田地热资源的开发利用，分析其经济、环境和社会效益，为油田企业高质量发展提供理论依据和实践指导［2］。

1油田地热能的潜力

油田通常位于地质构造复杂的地区，地层深处蕴含着大量的热能。由于石油的形成和储存过程与地热条件密切相关，因此，油田往往具有较高的地热梯度和丰富的地热流体［3］。对油田地热能潜力的准确评估是开发利用的基础，需要综合考虑地质结构、储层特性、流体性质等因素。

W厂所属区域地温梯度达到3.0℃～3.5℃/100m，辖区中深层地热资源量达到247×107GJ，具有巨大的开发潜力。

2油热共生的原理与特点

油热共生是指在同一油田中，石油和地热能共存且相互影响的现象。石油的开采过程会改变地层压力和温度分布，从而影响地热能的分布和流动特性。同时，地热能的开发也可能对石油开采产生一定影响。深入理解油热共生原理，对于优化开发方案、提高资源利用率具有重要意义。同时，油田企业有着丰富的开发技术和油气井资源，为油气井转地热井开发奠定良好基础。

3油热同采技术

通过合理设计井网和开采工艺，可以实现石油和地热能同时开采。在采油过程中，利用地热流体的热能进行加热、驱油等操作，可以提高石油采收率。将地热流体提取出来进行发电、供热，需要应用深井钻井技术、地热流体提取与输送技术、热能转换与利用技术等［4］。

3.1闲置井地热利用技术

闲置井的地质条件有较好的适配性。闲置井通常具有地质条件稳定、地层温度适宜等特点，这些区域往往也是地热资源丰富的地区。井筒结构条件较为完整，部分闲置井的井筒和套管形变或损伤，经过适当修复和改造即可用于地热能的开采。油田开发的技术储备完整，对地热能的开采、转换和利用技术已经相对成熟，为闲置井地热利用提供了坚实的技术基础［5］。

闲置油井地热利用技术具有广阔的应用前景和显著的经济效益、环保效益。利用闲置油井进行地热能的开采，可以避免重新钻探的成本和时间，降低地热项目的投资成本。闲置油井作为现成的地下通道，可以充分利用地下热能资源，提高资源利用率。

3.2重力热管技术

重力热管技术作为一种高效、可靠的热传导方式，在地热应用中展现出独特的优势。该技术具有高效传热特点和良好的适应性，通过利用工质的相变过程进行热传导，传热效率远高于传统方式，能够显著提高地热能的利用率。重力热管的结构紧凑，无需外部动力，维护成本低，适用于各种复杂的地质条件［6］。

通过优化工质选择、加强热管设计、强化热管维护等措施，可以进一步提高重力热管技术的传热效率和稳定性。未来，随着技术的不断创新和智能化管理的引入，重力热管技术将在地热应用中发挥更加重要的作用，为地热能的可持续利用和环境保护作出贡献。

3.3同轴换热技术

同轴换热技术是一种利用两个同轴管道进行热量传递的热交换方式。基本原理是，内外管道之间形成一个环形空间，通过流体在管道内的对流和传导，实现热量传递。在同轴换热器中，内管道通常用于输送工作流体，而外管道则与地下岩土体或地热流体接触，实现热量交换。这种结构不仅提高了热交换效率，还减少了换热器的体积和重量，便于在复杂地质条件下进行安装和使用。同轴换热器可以根据不同的地质条件和应用需求进行灵活设计，适应性强。同轴换热技术无需燃烧化石燃料，减少了温室气体排放和空气污染，符合可持续发展要求。

4油热同采示范场景

W厂辖区冀中坳陷是太古界、下元古界变质岩，上面覆盖有华北地台型沉积地层。根据地层岩性的热储特性和可利用的水温、水质、水量情况，纵向上可划分为四套热储层。第一套为上第三系明化镇组、馆陶组高孔隙型砂岩热储层；第二套为下第三系东营组、沙河街组中孔隙型砂岩热储层；第三套是下古生界奥陶系和寒武系府君山组裂缝型石灰岩、白云岩热储层；第四套是中、上元古界蓟县系雾迷山组和长城系高于庄组裂缝—溶洞型白云岩热储层。

筛选地温梯度大于3.2℃/100m钻遇雾迷山组146口闲置井，对地层压力系数、裂缝发育程度以及试油等数据综合分析，选取H16潜山高部位Z90和低部位H23两口井，通过试采试灌试验，Z90采水能力达到日产2000m³、井口温度达到120℃，H23井实现2000m³无压回灌。

通过将S转油站外Z90井中的高温采出水进行除砂、分离等工艺，经管输进站，根据S转油站站内维温、脱水、外输、掺水四个用热单元所需温度不同进行梯度利用，换热后的低温水增压回注至H23井。回注过程中，突出精益工程设计，同沟铺设回注管线与H16拉油点集油管线，实现H16拉油点电加热器同步替代，最终实现五级梯度换热［7］。与传统的一次换热操作相比，该厂创新“五级梯度换热”工艺，实现同等热量需求下采出液量减少57%，热能利用率提高90%以上。

项目投产后，年节约外购燃气140万立方米，项目内部收益率达到18.3%，年减少二氧化碳排放3027吨，取得了良好的经济和环保效益，为油田企业打造了油热同采的示范场景，具有广泛的参考和推广价值。

5结语

油田地热能开发具有广阔的前景和巨大的潜力。油热共生理念和油热同采技术为能源行业提供了新的思路和途径。在开发过程中，应充分考虑地质条件、技术可行性和经济环境效益，加强产学研合作，不断探索创新，实现油田地热能的高效、安全、可持续开发利用。未来，随着技术的不断进步，油田地热能有望成为重要的能源供应来源，迎来更加广阔的发展前景[8]，为能源转型和可持续发展作出贡献。

 

参考文献

[1]王社教,施亦做,方朝合,等.中国油田地热开发利用现状与发展方向[J].岩性油气藏,2024,36(2):23-32.

[2]胡甲国,郭新锋.我国地热能开发利用情况及发展趋势分析[J].太阳能,2018(5):16-19.

[3]范晴,邓全伟,吕艳芳,等.河南油田开发地热资源的探讨[J].地质勘探,2000(3):10-12.

[4]王贵玲,杨轩,马凌,等.地热能供热技术的应用现状及发展趋势[J].华电技术,2021,43(11):15-23.

[5]姚金剑.大庆油田废弃井再利用途径探讨[J].管理·实践, 2020(6):31-33

[6]吴晓东,张玉丰,韩国庆,等.井筒重力热管室内实验与矿场试验研究[J].西南石油大学学报(自然科学版),2008(2): 140-143.

[7]刘思峰,谢乃明.灰色系统理论及其应用[M].科学出版社,2008.

[8]汪集旸.“地球充电/热宝”——一种地热开发利用的新途径[J].科技导报,2018,36(24):1.

 

作者简介：王天柱（1987—），男，硕士，高级工程师，研究方向：油气田和新能源融合开发。

 

 

A Brief Discussion on the Development of Geothermal Energy in Oilfields

WANG Tianzhu1,SUN Moqiu1,HU Xiaobin1,WANG Chao2

(1.The Fifth Oil Production Plant of Huabei Oilfield Branch, PetroChina Company Limited, Xinji  Hebei  052300;

2.Technological Research Institute of Huabei Oilfield Branch PetroChina Company Limited, Renqiu  Hebei  062550)

Abstract:This paper discusses the related issues of oilfield geothermal energy development, elaborates on theimportance and feasibility of developing oilfield geothermal energy. Through the analysis of the geological characteristics of the oilfield and the potential of geothermal energy, the concept of "oil-heat symbiosis" based on the new energy development and transformation of oilfield enterprises in the process of oilfield development is proposed, and three technical routes of "oil-heat co-production" are proposed, which have achieved good economic benefits and formed a demonstration scenario of oilfield geothermal energy development, which has extensive adaptability and promotion value for the realization of the technological development of "oilfield to thermal field".

Key words:oilfield development;geothermal energy;oil-heat symbiosis;simultaneous extraction of oil and heat