陜煤地質研究院公司以創新引領地熱開發新篇
11月25日,陜煤地質研究院公司申報的“一種提升水熱型地熱井群采灌效率的方法”獲批國家知識產權局頒發的國家發明專利證書。這是研究院公司繼多項實用新型專利之后又一地熱領域自主創新成果。
作為綠色能源中唯一的“地下寶藏”,地熱能在我國儲量約占全球六分之一,開發利用潛力巨大。多年來,陜煤地質研究院公司緊抓“雙碳”背景下新能源事業發展的契機,充分發揮陜西地熱資源先天優勢和產業布局優勢,踐行陜煤地質集團地熱能技術服務中心的職責,積極培育新能源開發利用競爭力,在地熱領域的創新發展上步履不停。
打造“品牌輻射”,提升公司影響力
2021年初,陜煤地質研究院公司承擔設計施工的“黃陵地熱科研勘探水平對接井項目”完成精準對接。這一項目采用高精度定向鉆探控制技術和精準強磁水平對接技術,是我國在此深度首例“超深度、超長距、大口徑、超長換熱段”的深部取熱不取水的U型水平對接井工程。
立足陜西,逐“熱”前行。自黃陵項目創下多個“第一”后,陜煤地質研究院公司繼續緊抓技術創新,先后承擔“寶雞市渭濱區-眉縣地熱資源勘查項目”“眉縣縣城清潔能源供暖系統建設項目”“地熱韓城1#、3#、4#能源站項目”“秦元熱力地熱供暖系統建設項目”“陜煤地質集團草灘生活二期地熱建設項目”等,為樹立陜煤地質品牌影響力,打造陜西省地熱能領軍企業貢獻陜煤地質研究院力量。
2023年末,位于吉林省大安市大崗子鎮的“中深層地熱能供熱項目”投入實際供暖階段。這是陜煤地質研究院公司實現地熱技術服務推廣至省外的第一站。作為工程總設計單位,陜煤地質研究院公司與中國三峽集團新能源公司對接,完成該項目的地質工程設計、熱力站建筑工程設計、熱力站供熱工藝系統設計、輸配管網工程設計及總體自動化控制設計,并順利完成8口中深層同軸換熱型地熱井的技術服務,總進尺21049米。這是吉林省首個“地熱+”新能源供暖示范項目,被認證為我國高緯度地區中深層地熱供暖的示范項目,并獲得2023年度“地熱與溫泉行業優秀工程項目”的榮譽。編制完成的《吉林省大安市大崗子鎮中深層地熱能供熱項目初步設計》是目前陜煤地質集團地熱能工程建設最為全面和完整的技術文件。
換熱站內管道蜿蜒,整潔安靜,各種機器運行有序。來自地下深處的水在這里進行熱量交換,通過管道送入千家萬戶,“熱”動黑土。相較于傳統燃煤鍋爐,大崗子鎮一個供暖季可節約標煤約3822噸,減排二氧化碳約9388噸,環保效益顯著。在暖意升騰的同時,“綠色暖冬”已成為當地的流行標簽。
加強技術交融,推進“多能集成”新形式
隨著地熱能領域的技術發展,“地熱+”多能互補儲供能系統逐漸興起。這種系統以地熱能資源開發為主,太陽能、空氣能、生物質能、燃氣等多種清潔能源多能互補、綜合利用,成為地熱開發利用的新途徑,受到國家的鼓勵推廣。
基于這一新形勢,陜煤地質研究院公司按照“多能集成”的理念,積極探索“地熱能+太陽能+空氣能+污水能”等多種能源集成的工藝系統。在2022年竣工的“渭南市蒲城縣太陽能光熱利用供暖項目”中使用太陽能異聚熱系統對原供暖系統進行改造。這一技術是結合太陽能和地熱的前沿技術,節能率和適應性均優于單獨使用,且方便廉價,是實際應用中解決環保與能源矛盾的有效途徑之一。項目覆蓋蒲城縣第十二小學、第十六小學、第三中學、第三幼兒園和堯山林場,供熱面積約8.5萬平方米,至今運行正常。
為了實現項目高質量推進,陜煤地質研究院公司積極融合地質、水文、鉆井、建筑、暖通、給排水、結構、工程造價等專業,打造“地熱能技術服務中心”,建設工程全過程咨詢管理業務,實現了地下地質地熱和地上能源系統優化利用的有效結合與拓展。在陜西省市場監督管理局獲批立項陜西省地方標準《中深層換熱井口布置技術要求》并發布征求意見稿,引領和推動陜西省地熱能產業的健康發展和在建筑中的規模化應用。2023年9月,在北京舉辦的世界地熱大會上,陜煤地質研究院公司從設計到施工一體化的EPC理念和項目實踐,得到了與會人員的一致好評。
推動產業一體化發展的過程中,陜煤地質研究院公司按照內外并舉的思路,積極拓寬道路。2023年與中國石油長慶油田公司對接,針對該公司的“未央湖第一采氣廠地熱能項目”進行業務交流,從項目方案比對、地埋孔、能源站工藝系統選擇、工程經濟測算等多個角度進行研究,形成了一套較為完整的地熱能開發項目研究的技術體系,目前已完成立項可研。項目完成后將為西安市能源結構調整、地熱資源的進一步開發利用及節能減排提供有力的技術支撐。
堅持“科技領跑”,牢記“安全護航”
目前,國內外地熱供熱技術已趨于成熟,但仍存在勘查程度低、鉆井風險大、尾水回灌率低、結垢腐蝕嚴重、動態監測差、熱能利用不合理等諸多問題。
結合“關中西部城區地熱能供暖系統集成與工程示范結合——以眉縣為例”項目的工程經驗,陜煤地質研究院公司高級工程師與技術人員以地熱田為研究對象,優化布局水熱型地熱采灌井,建立一套涵蓋熱儲特征分析、采灌井間距及布局、地層堵塞原因分析與解決對策、增注技術研究的技術支撐體系,對地熱開發良性循環和提質增效有著重要意義。有關成果成功申報1項國家發明專利,11項實用新型專利,發表論文17篇,其中1篇SCI,2篇EI,論文《Deep U-shaped Well Heating Technology in China:Status and Prospect》入選2023年世界地熱大會論文集。
除了成果申報,陜煤地質研究院公司還充分發揮人才技術密集和資質齊全的優勢,積極承擔陜煤地質集團科研項目《中深層地熱供暖CCER 開發技術研究》。項目基于“基準線識別”及“額外性論證”兩個概念,探究適用中深層地熱供暖溫室氣體減排量的計算方法,力求掌握中深層地熱供暖孵化CCER項目開發全流程。目前已完成項目立項、建設項目選定及邊界識別,初步掌握了CM-022-V01方法學。此外,先后承擔《中深層地熱能供暖全生命周期碳排放量計算方法及減碳技術優化研究》《松遼盆地地熱能供暖關鍵技術及應用前景研究》《陜西關中地區干熱巖埋藏機理及物性特征研究》等科研課題,進一步聚焦地熱行業前沿技術,發展地勘新質生產力。
地熱井施工作為隱蔽工程,其質量安全是項目成敗的關鍵。在項目實施過程中,陜煤地質研究院公司分別在安全管理、資料管理、鉆探和技術質量管理等方面對管理目標和安全責任制進行了分項,由鉆探分項和地質分項每日早、中、晚實行巡查匯報,當晚召開項目部安全會議進行研判。在黃陵項目中,針對該項目水平段埋藏深、圍巖溫度高的特點,研究院公司由總經理掛帥,技術團隊不分晝夜分析錄井資料和定向數據,及時優化鉆具組合及泥漿性能,確保現場施工安全有序進行。
從陜北高原到東北熱土,陜煤地質研究院公司立足陜西,走向全國,將地熱能開發利用全產業鏈的技術思路在具體工程上實踐化,積極推動科研成果轉化,用實際行動譜寫地熱領域的新篇章。