1、地熱能發(fā)展的動因、機遇

1.1 地熱能發(fā)展的動因

首先是保障國家能源安全的要求：一方面我國油氣對外依存度不斷上升，根據(jù)中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會數(shù)據(jù)，2015-2020年中國原油和天然氣進口規(guī)模逐年增長（表1-2），2020年中國進口原油約5.42億噸，同比增長7.3%；進口天然氣1.02億噸，同比增長5.3%；原油對外依存度達到73.5%，天然氣對外依存度達為42.0%，預(yù)計未來幾年我國油氣對外依存度還將繼續(xù)上升。另一方面我國新增探明油氣地質(zhì)儲量降至近10年來最低點，隨著高品質(zhì)常規(guī)油氣資源儲量的減少，我國油氣資源開發(fā)正日益轉(zhuǎn)向超深油氣、頁巖油氣、深水油氣、煤層氣等領(lǐng)域，而這些資源的開采由于技術(shù)難度較大、成本高，效益開發(fā)難度大。因此，實現(xiàn)由傳統(tǒng)油氣資源開發(fā)向油氣與新能源開發(fā)并重的能源轉(zhuǎn)型，是保障國家能源安全的必然選擇。

其次是雙碳目標下的迫切需要：我國正面臨著有限的化石燃料資源和更嚴格的環(huán)境保護要求的嚴峻挑戰(zhàn)，發(fā)展清潔能源是當前可以同時解決一系列能源問題的最優(yōu)途徑。在此基礎(chǔ)上，我國明確提出力爭2030年前碳達峰、2060年前碳中和的目標后，未來常規(guī)化石能源的使用要逐漸減少。而奔向低碳的核心是能源轉(zhuǎn)型，由常規(guī)的化石燃料能源轉(zhuǎn)向可再生能源，同時大部分可再生能源如風能、太陽能等，都是波動性、間歇性的，而地熱能儲量豐富、分布廣泛，具有穩(wěn)定連續(xù)的優(yōu)勢。

作為非碳基能源，地熱能具有強大的代替化石能源的功能，一是是隨著城市化程度不斷提高（2030年，我國城鎮(zhèn)化率將提高到70%，2050年，80%），我國每年新增建筑面積約20億平方米，加之南方供暖市場逐漸擴大，我國建筑領(lǐng)域的碳排放量在未來十年內(nèi)仍會持續(xù)攀升，二是在環(huán)境約束條件下的燃煤電廠將可能面臨關(guān)?；虬徇w，電廠余熱帶動的城市供暖面積急需新的熱源替代。利用地熱能替代傳統(tǒng)碳基能源供暖，是實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標不可或缺的能源，理應(yīng)發(fā)揮更大的作用。

1.2 地熱能發(fā)展的機遇

2020年9月22日，習(xí)近平總書記在第七十五屆聯(lián)合國大會一般性辯論上發(fā)表講話，鄭重提出中國碳達峰、碳中和目標。2021年1月27日，國家能源局發(fā)布《關(guān)于因地制宜做好可再生能源供暖工作的通知》，將地熱能作為可再生能源供暖的重要方式，積極鼓勵推廣和應(yīng)用；2月23日，就《關(guān)于促進地熱能開發(fā)利用的若干意見（征求意見稿）》公開征求意見，系統(tǒng)性提出了地熱能發(fā)展的目標和重點任務(wù)，目標要求2025年地熱能供暖（制冷）面積比2020年增加50%；2035年地熱能供暖（制冷）面積比2025年翻一番。根據(jù)此目標，預(yù)測至2025年地熱供暖（制冷）面積將達20億平方米以上，2035年地熱供暖（制冷）面積將達40億平方米以上。任務(wù)要求編制地熱能開發(fā)利用規(guī)劃，營造有利于地熱能開發(fā)利用的政策環(huán)境，中國地熱能產(chǎn)業(yè)將迎來發(fā)展的春天。

2、油氣田企業(yè)開發(fā)地熱能利用優(yōu)勢及現(xiàn)狀分析

2.1油氣田企業(yè)開發(fā)地熱能利用的優(yōu)勢

2.1.1開發(fā)前景廣闊

在我國板塊內(nèi)部地殼沉降區(qū)，廣泛發(fā)育了中新生代沉積盆地，如華北盆地、松遼盆地、四川盆地、鄂爾多斯盆地、渭河盆地、蘇北盆地等，沉積盆地不僅富集油氣資源，也蘊藏豐富的中低溫地熱資源。

在含油氣盆地中，地下水與油氣、地熱能三者相互依存，初步測算中石油探區(qū)主要盆地地熱資源量約占全國地熱資源總量的70-80%，2000m以淺儲存的地熱資源總量相當于4000×108t標準煤的發(fā)熱量溫度利用下限25℃）。同時這些地熱資源的分布區(qū)大多位于我國經(jīng)濟較發(fā)達地區(qū)，油氣田企業(yè)開發(fā)這些地區(qū)的地熱資源，具有得天獨厚的地域條件和廣闊的市場應(yīng)用前景。

2.1.2技術(shù)優(yōu)勢明顯

地熱能開發(fā)利用屬于多行業(yè)、多學(xué)科之間的交叉與融合，其開發(fā)利用技術(shù)是一門多學(xué)科的綜合技術(shù)，主要包括地熱資源的勘查與評價技術(shù)、高溫地熱鉆完井工藝技術(shù)、高效換熱和制冷技術(shù)、防腐防垢技術(shù)、地熱尾水回灌技術(shù)、地熱梯級利用技術(shù)、熱泵及地熱發(fā)電技術(shù)、地熱開發(fā)利用自動監(jiān)控與信息化技術(shù)、增強型地熱（ＥＧＳ）開發(fā)利用技術(shù)等。

油氣田企業(yè)在油氣數(shù)十年勘探開發(fā)過程中，積累了地熱資源評價和開發(fā)所需的地質(zhì)、地球物理、地球化學(xué)等資料，以及開發(fā)地熱能所需的鉆完井、測錄井、油藏工程、儲層壓裂改造、防腐防垢、自動監(jiān)控與信息化技等地熱資源開發(fā)的關(guān)鍵核心技術(shù)，其地質(zhì)研究基礎(chǔ)與開發(fā)技術(shù)高度重疊，具有得天獨厚的技術(shù)優(yōu)勢。 

2.1.3 沉淀資產(chǎn)盤活

在對地熱能進行開發(fā)利用時,首先會通過技術(shù)勘探手段對地熱能資源進行評估,確定地熱能資源的儲量以及開采可行性,然后依靠石油開采技術(shù)開鑿地熱井,對溫度較高、熱儲存量大以及經(jīng)濟可開發(fā)性高的地熱能資源加以開發(fā)利用。油氣田隨著開發(fā)的不斷進行，儲層中的油氣會逐漸枯竭，當其超出經(jīng)濟上的可行點，生產(chǎn)井就要被廢棄，如果不采取必要措施，廢棄井會帶來許多問題，也會耗費大量人力、物力和財力。

同時這些廢棄油氣井所處的區(qū)域常常是地熱能資源十分豐富的地區(qū)，其內(nèi)部存儲了十分巨大的可利用地熱能資源。因此,在原有油氣開采井的基礎(chǔ)上，對廢棄油氣井進行改造,將其作為地熱井進行再利用具有十分重要的意義，不僅可以將地熱能轉(zhuǎn)化為機械能和電能加以利用，還可以在地熱能資源開發(fā)過程中節(jié)約大量的鉆井費用，減少地熱能資源的開發(fā)成本,而且在一定程度上對當?shù)氐沫h(huán)境污染和安全隱患可以進行有效的治理。因此,利用廢棄油氣井進行地熱能發(fā)電將大大提高廢棄油氣井的利用價值，同時也會成為一種廢棄油氣井綜合治理和有效利用地熱能資源的新方式。

2.1.4余熱利用潛力大

注水采油是目前油田低滲透儲層最常用的開發(fā)方式之一。在長期的開發(fā)過程中，有大量水注入地下，維持地層壓力，又有大量的水隨油氣一起采出，油氣分離后，形成新的污水；同時在氣田開發(fā)中也實施了多項排水采氣措施，產(chǎn)生了大量富含地熱能的污水，它們是油氣田地熱賦存的重要組成部分。有效提取污水中的熱量，變廢為寶，節(jié)約了地熱開發(fā)的鉆井成本，又解決了熱儲層貧水問題，對于能源的高效利用非常重要。

2.2油氣田企業(yè)開發(fā)地熱能利用現(xiàn)狀分析

長期以來，油氣田企業(yè)的主要精力都在油氣勘探開發(fā)上。隨著全球能源轉(zhuǎn)型的持續(xù)推進，2021年9月底，國家能源局發(fā)布的《關(guān)于能源領(lǐng)域深化“放管服”改革優(yōu)化營商環(huán)境的實施意見（征求意見稿）》，要求傳統(tǒng)石油公司在做好油氣生產(chǎn)的同時，積極拓展風能、太陽能、地熱能、氫能等新能源業(yè)務(wù)，紛紛向綜合能源公司轉(zhuǎn)型發(fā)展。另一方面，以玉門油田為代表的部分老油田企業(yè)經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，油氣資源逐漸匱乏，單純依賴“油氣”發(fā)展愈發(fā)力不從心，亟需轉(zhuǎn)換發(fā)展動能。

中國石化在 2014 年就在河北省雄縣實現(xiàn)了地熱供暖覆蓋率 95%以上。地熱與天然氣結(jié)合來為整個城區(qū)供熱，雄縣項目是中國石化在華北地區(qū)建設(shè)的第一個地熱供暖工程。公司在進駐雄縣之初，根據(jù)雄縣地熱資源情況合理化布局，對地熱資源進行科學(xué)化開采，實現(xiàn)生產(chǎn)井科學(xué)開采和回灌井 100%回灌效果。

冀東油田積極打造京津冀地區(qū)地熱供暖示范基地，于2018年率先建成中國石油首個域外清潔能源供暖項目，也是全國最大單體地熱供暖項目——武城縣清潔能源供暖項目，建成230萬平方米地熱供暖項目“當年建設(shè)，當年投用”，現(xiàn)已做到百分百“無壓回灌”。

截至2020年底，冀東油田已完鉆地熱井64口，建成曹妃甸新城和柳贊新農(nóng)村336萬平方米地熱供暖項目，年可節(jié)約標煤10.16萬噸，折合原油7.1萬噸，實現(xiàn)減排二氧化碳26.6萬噸，相當于植樹95萬棵。2020年冬季，共入網(wǎng)運行熱力站27座，累計供熱時間151天，比燃煤鍋爐平均熱負荷高出近20%，供暖效果好，保障了華北理工大學(xué)等8所學(xué)校、美和藍灣等7個居民小區(qū)以及柳贊鎮(zhèn)農(nóng)村的供暖需求。

遼河油田自2006年以來，累計實施13個地熱項目試驗，建設(shè)了興一礦、潤誠苑小區(qū)等地熱供暖工程，每年可節(jié)約燃煤4000余噸，減少二氧化碳排放超2萬噸。遼河油田錦州采油廠歡三聯(lián)合站地熱利用工程通過將10口廢棄油水井改造為地熱井，替代站內(nèi)燒天然氣伴熱的工藝，預(yù)計每年能節(jié)約天然氣900余萬立方米，年可替代標煤1.21萬噸，減少運行成本600萬元。

吉林油田2021年7月開展了乾安大情字花9站報廢井儲層地熱利用先導(dǎo)試驗項目，節(jié)能效果顯著，花9井熱采項目可實現(xiàn)日節(jié)氣1000立方米。

這些油氣田企業(yè)依托傳統(tǒng)技術(shù)優(yōu)勢，不斷打造地熱資源商業(yè)利用新模式。

3、地熱能開發(fā)中存在的問題

盡管經(jīng)過幾十年的發(fā)展和積累，地熱能產(chǎn)業(yè)體系初步形成，但從整體上看，我國地熱能產(chǎn)業(yè)還處于發(fā)展初期階段，還遠遠不能滿足我國清潔供暖不斷增長的需求，特別是不能滿足“雙碳”目標下地熱能在能源革命中的戰(zhàn)略定位要求，制約油氣田企業(yè)地熱發(fā)展主要存在以下幾個方面的問題。

3.1. 屬性問題

總體看來，《水法》未明確地熱的屬性，僅籠統(tǒng)指出地下水為水資源，沒有區(qū)分界定地熱與地下水；《礦產(chǎn)資源法》將地熱列為能源礦產(chǎn)；《可再生能源法》則認定地熱為一種能源。因此，從法律層面講，地熱潛在擁有礦產(chǎn)資源屬性、水資源屬性、能源屬性三重定義，而我國針對地熱資源屬性尚未形成統(tǒng)一明晰的定義。

具體到操作層面和執(zhí)法層面，地熱受《礦產(chǎn)資源法》《水法》《可再生能源法》的調(diào)控，地熱的管理既給地方行政主管部門帶來困惑，具體來說就是管理分工多元化容易使地熱企業(yè)分不清管理主體，造成部分地區(qū)地熱管理相對混亂，權(quán)、責、利主體不明確，嚴重制約了地熱資源的科學(xué)規(guī)劃、合理開發(fā)，越位、缺位、相互制約和重復(fù)執(zhí)法等問題經(jīng)常出現(xiàn)，這給油氣田企業(yè)開發(fā)地熱帶來諸多困惑。

3.2 伴生問題

由于屬性和技術(shù)不規(guī)范也帶來了大量伴生問題，一是部分地區(qū)未考慮地熱供暖“取熱不取水”的特點，地熱項目礦產(chǎn)資源費、水資源費收取政策相對教條，無論是否回灌，均按照統(tǒng)一標準收取，損傷了采用回灌措施企業(yè)的收益和積極性。

二是由于技術(shù)不規(guī)范，開采地熱資源過程中引起的地下水位下降、地表水污染等問題，再如系統(tǒng)設(shè)計與運營經(jīng)驗不足、缺乏科學(xué)論證造成的熱泵系統(tǒng)供暖效果難以保證等問題，對地熱產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展產(chǎn)生了消極的社會影響，也帶來了項目審批難度大等問題。

3.3壁壘問題

目前從事地熱行業(yè)的企業(yè)、科研院所、事業(yè)單位相對較多，但多數(shù)技術(shù)研發(fā)工作都受限于基礎(chǔ)資料、知識產(chǎn)權(quán)、專利保護等，難以實現(xiàn)資源共享、技術(shù)共享。嚴重制約了行業(yè)和技術(shù)的發(fā)展，造成了重復(fù)投資和重復(fù)攻關(guān)的行業(yè)壁壘問題。

特別是砂巖熱儲地熱尾水回灌、干熱巖發(fā)電、地下儲能、深井直接換熱、防腐防垢、熱儲改造、地熱水長距離輸送等技術(shù)問題仍未能有效解決，形成了技術(shù)發(fā)展的壁壘，嚴重影響了地熱資源的可持續(xù)發(fā)展和規(guī)?；瘧?yīng)用。  

3.4效益問題

可再生能源是新生事物，技術(shù)上需要提高效益，經(jīng)濟上需要降低成本，如果不提供政策支持是無法與常規(guī)能源競爭的。但是地熱能開發(fā)，特別是中深層地熱能供暖利用項目是一項民生工程，具有初投資較大、回報周期長、內(nèi)部收益率低等特點，如果按照與常規(guī)能源按照同樣的經(jīng)濟指標立項、審批、考核，不提供政策支持的情況下是無法與常規(guī)能源競爭的。

4、油氣田企業(yè)地熱能開發(fā)路徑

實現(xiàn)“雙碳”目標要構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系，而地熱能作為五大非碳基可再生能源之一，特別適合于為建筑供冷供熱，替代和減少化石能源在建筑中的使用，是未來能源轉(zhuǎn)型的新方向。

要加快實施和推進地熱能等清潔能源替代，國家能源局要求傳統(tǒng)石油公司在做好油氣生產(chǎn)的同時，大力拓展地熱能等清潔能源業(yè)務(wù)，就要解決地熱能開發(fā)過程中的高成本、低效益問題。如何通過政策支持和技術(shù)創(chuàng)新快速降低地熱能開發(fā)和利用成本，擴大使用規(guī)模和應(yīng)用場景，關(guān)于油氣田企業(yè)地熱能開發(fā)路徑提以下幾點建議：

4.1  統(tǒng)籌部署，同步研究

地熱與石油是共存于沉積盆地的兩種資源，與油氣開發(fā)技術(shù)高度重疊，這就要求油氣田企業(yè)在油氣勘探評價過程中將地熱資源與油氣資源的勘探評價工作同計劃、同部署、同研究，節(jié)約地熱資源的勘探評價成本。

同時在油田開發(fā)區(qū)有較大的地熱能應(yīng)用空間和可利用的廢棄油水井，可以大幅降低勘探開采成本，開展地熱能梯級綜合利用的條件也非常優(yōu)越，主要涉及輸油管線維溫伴熱、站內(nèi)采暖、洗浴、措施洗井、大棚種植等，將地熱能的開發(fā)與油氣田的開發(fā)和建設(shè)統(tǒng)籌部署，也是油氣田企業(yè)開發(fā)和利用地熱能降低投資的有效途徑。

4.2  多能互補，協(xié)同發(fā)展

地熱資源開發(fā)利用的主要投資和成本來自鉆完井、提液、泵輸和回灌，提液量與回灌液量大，用電量較大，電力成本占運行成本的比例較高，用電成本占操作成本的1/3-1/2以上。

同時，國家能源局發(fā)布又要求傳統(tǒng)石油公司在做好油氣生產(chǎn)的同時，積極拓展風能、太陽能、地熱能、氫能等新能源業(yè)務(wù)，一是利用風電和光伏的棄電（成本低廉）來降低地熱能開發(fā)利用過程中的運行成本；二是因區(qū)域、用戶特征，綜合利用城市余熱資源，合理利用區(qū)域周邊熱源，借鑒“雄安模式”以水熱型地熱能供暖和地埋管地源熱泵為基礎(chǔ)熱源，以污水余熱、垃圾發(fā)電余熱、太陽能為補充，建成多能互補的清潔能源供熱系統(tǒng)，也是油氣田企業(yè)開發(fā)和利用地熱能降低投資的一種方式。

4.3  政策支持，技術(shù)引領(lǐng)

地熱產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式的完善直接關(guān)系到地熱產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，同時也與政府績效、企業(yè)利潤、金融機構(gòu)收益和用戶利益密切相關(guān)。

一是與美國、日本、冰島等地熱發(fā)達國家相比，我國地熱產(chǎn)業(yè)在發(fā)展模式上還存在很大差距。為了彌補這種差距，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)趕超，針對地熱產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，政府應(yīng)當簡化地熱審批程序、加大稅收優(yōu)惠力度、推行政府采購等優(yōu)惠政策，推動地熱產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)跨越式發(fā)展。

二是發(fā)揮職能優(yōu)勢，引導(dǎo)學(xué)校、科研管理部門、企業(yè)及有關(guān)方面加強地熱技術(shù)研發(fā)、人才隊伍建設(shè)，打破行業(yè)壁壘，形成合力，向政策、技術(shù)要效益，不斷降低地熱開發(fā)成本，提高地熱開發(fā)效益，帶動油氣田企業(yè)地熱能開發(fā)利用的積極性。

注：原文首發(fā)于2022年8月刊《中國地熱》雜志