——写在“地热韩城”项目突破技术难题实现尾水100%回灌之际

陕西省煤田地质集团有限公司党委书记、董事长谢辉一行到“地热韩城”1号能源站项目现场检查指导工作

公司领导班子擘画企业绿色转型发展蓝图

“地热韩城”1号能源站项目模型展示

“地热韩城”1号能源站换热站

       地热能是一种新的洁净能源，在当前全国从高碳向低碳及净零碳转型的重要历史时期，对地热资源的合理开发利用愈来愈受到人们的青睐。近年来，在陕西省煤田地质集团有限公司（以下简称陕煤地质集团）的坚强领导和韩城市委、市政府的大力支持下，陕西省一三一煤田地质有限公司（以下简称一三一公司）认真贯彻落实党的十九届历次全会精神和习近平总书记来陕考察重要讲话重要指示精神，立足韩城优越的中深层地热资源条件，以建设全国一流地质综合服务商和建设陕西省地热能领军企业为目标，充分发挥国有企业资金、技术、人员以及地质资料优势，高效推进地热资源勘查和开发利用项目，以实际行动践行“绿色、低碳、环保”发展理念，全面落实陕煤地质集团决策部和“11563”发展战略，全力以赴推进绿色发展，建设美丽韩城。目前，“地热韩城”1号能源站项目已经实现了地热尾水的100%回灌，并且持续稳定健康运行一个采暖季，供暖面积5万平方米。相信，随着项目的深入推进，“地热韩城”将让韩原大地真正“热”起来。一条清洁环保、可持续再生的地热能源综合利用开发路径逐步被打通，一个低碳绿色的“地热+”产业初步应用体系正在形成，一个改善人居环境、促进节能减排的转折点已经来临，在中深层地热能供暖示范县（市）建设的征程上，韩城，这个传统煤化工能源基地开始迈入绿色地热新时代……

　　春已归来，万物生发。时序更替，梦想前行。

　　在全省扎实推进生态文明建设的征程上，韩原大地又镌刻下具有标志性意义的印记。近日，在韩城市新城区二环线新民村内，随着一声“启动”，伴着“隆隆”巨响，地下3500余米处的地热水被成功采出，经过梯级综合利用后，地热尾水100%注入另一口井内，实现了全过程密闭循环取水、换热、回灌。这意味着经过一个供暖季的调试运行，“地热韩城”1号能源站项目地热尾水100%回灌圆满成功。标志着一三一公司利用中深层地热资源配合热泵技术作为本项目冬季供暖热源，替代传统能源供给方式取得重大突破，已完全掌握了钻井、地热井止水、增产增灌处理、回灌等关键技术，成为陕西省奥灰岩地热开发利用的先行者。

　　“地热韩城”1号能源站项目是韩城市第一个具备条件的中深层地热能供暖重点示范项目。钻成全省最深的两口地热井，此次突破地热尾水100%回灌难题，既能高效利用地下热水中的热量、不浪费地热水资源，又不会污染地下水环境。”一三一公司总经理柴宏有说，“科学开发地热资源有助于供给侧结构调整，符合韩城经济可持续发展要求，是践行追赶超越、加快生态文明建设的必然要求。我们要以双碳目标为指引，充分发挥老牌国企的技术人才优势，主动担当作为，持续深化地热资源勘查开发工作，稳妥推进地热能科学高效清洁利用，奋力争当全省地热产业发展排头兵，有序推动韩城能源结构调整和经济高质量发展。”

　　耕耘沃土 播洒希望 立足全省独一无二的资源禀赋全面绿色转型发展

　　地热资源是一种集热、矿、水为一体的宝贵矿产资源，也是一种绿色低碳、可循环利用的再生能源，具有极其稳定、不受昼夜、季节、气候等因素影响的特点，可以很大程度上替代传统市政供暖系统，作为城镇居民供热采暖的能量来源，被誉为21世纪最具开发价值的绿色新型能源之一。

　　如果说国家将地热产业提升到战略层面是发展地热产业的“天时”，那么韩城的地热资源和潜力便是“地利”。韩城市位于陕西省东部黄河西岸，是史学家司马迁的故乡，也被誉为中国历史文化名城、中国花椒之乡、中国优秀旅游城市。同时，在看不见的地下，其丰富的煤炭、铁矿石、石灰石、煤层气等自然资源，让韩城形成了集煤炭、煤化工、钢铁、建材、电力等五大支柱产业为主的中国西北重要的能源化工基地。得天独厚的地理位置和地质条件也让韩城拥有了全省独一无二的中深层（水热型）地热资源地质优势，合理开采、利用后，可以产生巨大的经济效益和广泛的社会效益。

　　一三一公司地质资料表明，韩城市中深层（水热型）地热资源主要以碳酸盐岩岩溶裂隙类热储层为主。可分为两个含水岩组，分别分布在峰峰组和马家沟组，不同地区厚度有所差异。该热储具有水量大、水温高、储量稳定、回灌率高的特点。通过对合阳县以北，韩城正断层（F1）以东，西禹高速（G5）以西范围内碳酸盐岩岩溶裂隙类地热资源进行简单估算，该范围内碳酸盐岩岩溶裂隙类地热资源总量为18.76×1018J，相当于6.40×108t标准煤。可回收利用的碳酸盐岩岩溶裂隙类热储资源量为2.81×1018J，相当于0.96×108t标准煤，地热资源储量巨大。

　　为进一步贯彻落实国家节能政策，改善韩城城区供暖效率低、能源浪费、环境污染等问题，扎根韩城多年的一三一公司，始终秉持科技是第一生产力的理念，立足韩城得天独厚的地热资源禀赋，勇于探索，不断创新，先后投资2000多万元，设立多个科研项目，基本查明和掌握了韩城城区区域的地热资源状况，全面构建绿色勘探发展新格局，在陕煤地质集团的支持下，在全省率先启动了“地热韩城”项目，努力推进韩城碳达峰碳中和的新发展道路。

　　时间镌刻着奋斗者的年轮，岁月记录着前行的足迹——

　　2018年4月，韩城市政府与陕煤地质集团就韩城市地热能开发管理工作进行座谈，并达成共识，政府会议纪要（韩城市2018年第57次政府专项问题会议纪要）中要求韩城市有关部门积极落实座谈会精神，有序对接，快速推进韩城市地热能开发利用工作。

　　2018年5月，韩城市政府与陕煤地质集团签订了《韩城市地热能资源综合开发利用框架协议》。协议确定投资额为15亿元，主要针对韩城市芝川新区、龙亭新区、黄河新区、经开区、高新区、象山科教新区、城区供热地热能利用改造等。

　　2018年10月27日，“地热韩城”1号能源站项目正式开工。3个月后，全省第一中深层地热井，井深3315米，成功出水，井口水温高达83℃，水量达55m3/h。让大家更为欣喜的是，地热井中的水富含偏硼酸、偏硅酸、氟等矿物质及人体所需的各种微量元素，属于清洁可再生能源，可广泛用于供暖、洗浴、旅游休闲……韩城市地热新能源“绿色”的种子开始萌芽。

　　2019年3月，韩城地热资源综合开发利用项目被列为陕西省2019年省级重点项目，项目投资金额15亿元。同时，受韩城市政府委托，2018年12月一三一公司完成《韩城市地热能开发利用规划》的编制，于2019年4月29日通过评审。韩城市政府召开第十三次常务会议研究审议了《韩城市发改委关于韩城市地热能开发利用的意见》。

　　2020年6月，陕西省发展和改革委员会以陕发改能新能源﹝2020﹞860号文件将韩城市列为陕西省中深层地热能供暖示范区。

　　2021年7月，“地热韩城”开展地热井的回灌试验，经过一个供暖季的循环运行，实践证明地热尾水的100%回灌成功，由此掀开了韩城市地热资源开发利用的新篇章……

　　技术灌溉 茁壮成长 聚力突破成为全省第一个“吃螃蟹的人”

　　“光有资源可不行，还得靠过硬的技术做支撑！”一三一公司党委书记俱养社自豪地说，“我们是独立自主实现技术攻关突破，是在地下3500多米的深井中取水换热实现地热资源循环永续科学利用的先行者，也算是全省第一个‘吃螃蟹的人’。此外，我们在地热资源开采过程中还对环境进行保护，确保不污染水资源。”

　　“地热韩城”1号能源站项目是关中地区实施的第一个深部奥陶纪灰岩热储的“井工厂”丛式井抽采回灌供暖工程。在中深层地热能开发利用方面，采用“密闭取水换热回灌”工艺。施工了深度分别为3315米和3450米的两口抽采回灌井，出水量分别为55m3/h、65m3/h，井口温度为83℃。

　　地热井钻取优质的地热水是中深层（水热型）地热能供暖系统的前提条件，是影响整个水热型地热能项目经济效益的最敏感因素。针对韩城市东部断陷区岩溶地热水资源埋深大、富水性不均一的特点，通过地热资源综合勘查与评价，研究区热储层基本特征，了解研究区地质构造，确定热储层埋深，热储层水化学特征，补径排条件，优选靶区，进行井位论证，探索优化开发利用方案，为地热能可持续开发和利用提供依据。2018年以来，一三一公司在加强地热能开发利用的同时，对项目建设的全过程进行了严格管理，还建立了资源勘查与评价、项目开发与评估、环境监测与管理体系。围绕地热能开发利用关键技术，同自然资源部煤炭资源勘查与综合利用重点实验室合作开展了《韩城中深部岩溶地热水资源可持续开发利用研究》科研项目，顺利开展了浅层地温场监测、回灌试验、示踪试验工作。同中科院地理科学与资源研究所合作开展了《中深层地热资源清洁开发的关键技术研究》科研项目。自主完成了《韩城市碳酸盐岩地热井酸化增产措施研究》科研项目。与陕西省地质调查研究院水工环中心合作开展《陕西关中地区中深层地热能利用研究岩溶回灌试验协作项目》。这些技术创新，必将助推韩城市地热资源的开发利用走上可持续、高质量的发展道路。

　　3月17日，记者走进“地热韩城”1号能源站，看到几个循环泵一字排开，与水井泵连接的管道上安装着压力表，一旁随行的一三一公司副总工程师张玉贵向记者介绍：“供热期间，我们会对水压、温度、流量等参数进行实时监控，发现数据有问题要立马进行调整，确保供暖安全。采暖季一过，我们就开始对换热器、管道、水井泵设备进行检修和保养。”

　　当提起地热供暖的采暖方式，一三一公司副总经理薛超话语间透露着自豪感：“地热井成井后通过潜水泵抽采地下热水，地热水通过管道从各地热井引出和接入，于地下直埋敷设至热泵机房内，为建筑物提供冬季供热热媒。地热水第一级采用高效板式换热器提取地热水中热量，直接用于建筑物冬季供暖，第二级采用水源热泵机组，间接提取板式换热器一次侧回水中的热量，作为建筑的冬季供暖热媒。经过两级换热后的地热尾水通过过滤、排气、回灌加压系统后由回灌井注入地下开采层，通过梯级换热与回灌后，既可以使地热水达到充分利用，同时又能保证不破坏地下含水层，实现地热能的可持续开发利用。”

　　项目建设过程中，钻探技术是基础。针对韩城市东部断陷区内地层易垮、易缩径、松散层厚等特点，为防止井壁坍塌造成卡钻、套管粘卡事故，一三一公司对井身结构、钻井液配方、止水工艺、成井工艺进行优化。此外，针对城区施工地热井受地面条件限制，为充分利用场地，在考虑回灌井与开采井不产生热突破的前提下，考虑邻井的防碰问题，布设丛式地热井，精准命中富水靶区，形成了原位采灌工程优化布置技术。

　　目前，经过一三一公司近三年的科研攻关和实践，地热井施工、供暖及尾水回灌等技术都得到了新突破。实现了地热水的环保、清洁、取热不取水的闭环利用。

　   萌动新绿 向阳而生 绿色低碳引领全省节能环保产业新风向

　　自2021年11月供暖以来，“地热韩城”供热住户室内温度均保持在24℃以上。大家纷纷表示，地热能供暖室内温度高、管道系统运行稳定、空气湿润不干燥、经济实惠效果好，而且不污染环境，真是一举多得，值得推广。

　　环境是最稀缺的资源，生态是最宝贵的财富。新能源地热开发综合利用建设项目的实施，让经济发展与环境保护实现双赢。该项目有效利用了地下水能源，大大减少了温室效应气体二氧化碳和其他燃烧产生的污染物排放，是一种可持续发展的建筑节能新技术。

　　“这可是一个绿色环保的好项目，地热供暖上不冒烟、下不排渣，也没废水，可以减少污染排放，提升环境质量。在俱养社看来，新能源地热开发综合利用建设项目的顺利开展为完善全市城区基础设施、改善投资环境、带动区域经济发展创造了良好的条件。据统计，“地热韩城”项目实施以来，单井热功率为2653kW，开采一年可利用的热能为1.39×1014J，开采一年所获热量与之相当的节煤量为4743t/a 标准煤，可减少 CO2排放量11317t/a、减少SO2排放量81t/a、减少氮氧化物排放量29t/a。另外还可节省废气及固体废物的排污及治理费用，通过直供可满足5万平方米建筑物的采暖需求，经过热泵系统的梯级利用技术，单井热功率可以达到6000kW，可满足13万平方米的建筑物供暖需求。另外，以供暖面积100万平方米计算，可实现节约标准煤2.95万吨、减排CO27万吨、减排SO25000吨。待韩城市地热资源规模化开发利用后，可利用减排的CO2置换煤炭产量，有利于韩城以煤为主导的产业链健康发展，更加增强韩城的经济发展实力。

　　从最初的规划到换热站、地热井、回灌井等相继建成，随着一股股暖流流入千家万户，韩城的地热产业萌动新绿，向阳而生。目前，一三一公司多次与韩城市发改委、住建局、自然资源局、各乡镇政府进行洽谈，携手推进韩城市地热能开发利用。与房地产开发商（包括黄河置业、绿地、水务集团、汽博园等）就新建建筑供暖制冷方案进行探讨，提出多种合作方案，开辟新市场。

　　“地热能资源的开发和利用是我们的主攻方向，今后我们将地热能板块作为公司从战略高度转型的重点方向，从统筹引领、设计研发、地热资源系统化布局和专业化开发、关键性技术研究、加大地热产业发展合作等方面推进公司地热产业发展，不断做大、做强韩城地热产业，努力实现从奉献‘黑色煤炭’到建功‘保卫蓝天’的历史跃升。”谈起新的目标，柴宏有干劲满满，“未来一三一公司地热能开发利用产业必将为企业结构调整、转型升级作出更大贡献，帮助韩城市政府解决环保、污染、供热等亟待解决的民生问题，为韩城市打造绿色旅游城市作出新贡献。”

　　如今，春已来，花已开，草木吐绿，生机勃发，韩城地热能源开发的新目标已经确定，载着2021年收获的累累硕果，韩城将继续搭乘推进绿色发展建设美丽韩城的列车不断前行。

　　没有等来的辉煌，只有拼来的精彩。站在新的历史起点上，一三一公司将坚持以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，认真贯彻落实陕煤地质集团和韩城市委、市政府各项决策部署要求，与时间赛跑、同时代并进，干在实处、走在前列，以优异成绩迎接党的二十大胜利召开。

　　（史王萍 董献军）