油田参与地热正当时——专访中国科学院院士汪集暘

文 ‖本刊记者 陆晓如

“双碳”目标下，我国油气企业可以利用自身的优势，更深入地参与地热产业。

● “我相信将来油田地热开发利用之花，定能开遍祖国大地！”

专家简介

汪集暘，1935 年生人。中国科学院院士、国家地热能技术委员会名誉主任。曾承担国家重点基础科学前沿研究的“973”项目、国家科技攻关项目等，获中国科学院、国家部委奖励6 项。现从事地热资源评价、地热能开发利用及环境保护等研究工作。

曾任国际地热协会（IGA）主席团成员、水文同位素技术应用国家委员会主席，现任自然资源部岩溶动力学重点实验室学术委员会主任等。

为应对气候变化问题，中国正式作出“将力争2030 年前实现碳达峰、2060 年前实现碳中和”的“双碳”目标承诺。

“双碳”目标下，中国持续推进产业结构和能源结构调整。作为非碳基能源、清洁能源、可再生能源的地热，迎来了怎样的发展机遇？在能源转型压力下，我国油气企业在地热产业领域是否有文章可做？就此，本刊记者采访了长期从事地热和水文地质研究的中国科学院院士汪集暘。

黄金发展期

中国石油石化：汪院士，您好！在“双碳”目标下，地热产业迎来了怎样的发展机遇？

汪集暘：为应对气候变暖，全球都在致力于通过能源结构调整，实现节能减排，达到碳中和，延缓或停止气候变暖。我国作为负责任的大国，提出了力争2030 年前实现碳达峰、2060 年前实现碳中和的目标。这实质上是要把我国的能源体系从烧煤、烧石油、烧天然气，转变到以新能源和可再生能源为主的能源系统上来。这是很不容易的，因为满足人民群众对美好生活的向往，我们必须要发展工业。也就是说在利用能源的同时要减排，这本身是一对矛盾。

为了早日实现“双碳”目标，火电不能再扩容。寻求非碳基、无污染的替代能源势在必行。这给地热产业发展带来了难得的机遇，因为地热能与风能、太阳能、水能、核能并列为五大非碳基能源。而且在非碳基能源种类中，地热是稳定、连续、安全的清洁能源、可再生能源。我觉得地热产业很光荣，身上的责任重大，要站在这个高度来理解地热资源的勘探与开发利用。

长三角地区是全国经济发展的龙头，是实现“双碳”目标的关键地区。这一地区有很好的地热资源潜力，又有因冬冷夏热的气候而实施供暖制冷的强烈呼声，因此我牵头向中办国办上报了《关于加速规模化开发长三角地区地热能源，助力该区提前实现碳达峰的建议》。基于该地区建筑用能不断增加、火电扩容受限的现状，而地热能开发潜力巨大、成本优势突出、推广经验成熟、应用前景可期的可行性判断，建议把地热能开发利用纳入“十四五”相关规划，研究提出地热能开发利用产业发展路线图，出台有关地热能供暖和制冷的激励性政策，制定地方性地热能利用的行业标准规范并加强监管，推动长三角地区提前实现“双碳”目标，成为全国乃至世界的榜样。

国家已经意识到地热能对实现“双碳”目标的重要性。在中共中央政治局就“努力实现碳达峰碳中和目标”进行的第三十六次集体学习会议上，习近平总书记明确指出，要加快发展有规模有效益的风能、太阳能、生物质能、地热能、海洋能、氢能等新能源，统筹水电开发和生态保护，积极安全有序发展核电。国家基金委准备搞“双碳”规划，已经把地热放进去了。我国已明确将地热能作为可再生能源供暖的重要方式，正在积极研究促进地热能开发利用的具体措施，加快营造有利于地热能开发利用的政策环境。中国地热发展将迎来一个黄金时期。

中国石油石化：为实现“双碳”目标，传统能源行业面临着转型压力。发展地热产业，它们是否有文章可做？

汪集暘：在清洁高效和降碳节能的双重压力下，传统能源行业正在试图借助发展地热产业，促进自身能源结构转型。现在从事煤炭、石油、天然气、核能等能源生产的大型央企普遍投资地热能。它们发展地热产业，在资源、基础设施和技术上拥有多重优势，已经成为地热产业的领头羊。例如，中核集团在西藏谷露成功打出高温地热井，正在推进地热发电项目；中国石油计划在大庆油田大规模开发利用地热能，近日已经顺利完成松辽盆地首对U型地热井组“取热不取水”循环换热试验工程——大庆油田朝热R3-U1 井组；中国石化在雄安造就了地热开发利用的“雄安模式”，而且将在2023 年10 月承办被誉为“地热界的奥林匹克”的第七届世界地热大会。

积极探索

中国石油石化：确如您所说，油气行业作为传统能源行业对地热有一些探索利用。您认为目前利用程度如何？

汪集暘：以“三桶油”为代表的中国油气企业，对地热能利用皆有所探索，有所建树。

上世纪80 年代开始，中国石油就已在华北、辽河、大庆等油田实施了一批地热开发利用项目。2007 年，我与徐建忠、何祚庥等十余位中国科学院院士受邀参加“中国能源可持续发展院士考察调研系列活动”，对大庆油田进行了为期两天的考察调研。我就大庆油田地热能的开发利用提出了建言，希望为大庆油田建设“百年油田”拓展新的思路。现在大庆油田正在进行的地热能利用热泵改造项目有30 余个。据悉，中国石油在河北雄安新区及周边、河北唐山、山东德州、天津等地推动的6 个“地热供暖”项目，就实现了900多万平方米的供暖面积。

中国石化在地热产业领域更为活跃。2013 年出台了《关于中国石油化工集团公司地热产业发展的指导意见》，把地热资源开发作为一个单独产业进行整体规划。打造了国家地热能中心、地热能标准化委员会、中冰地热合作中心、中国石化地热重点实验室。中国石化新星公司已发展成为全国常规地热资源开发利用的第一大公司，在地热供暖、地热水产业化利用等方面形成了较为成熟的配套技术。尤其值得称道的是，中国石化在雄安实现了90%以上的供热需求由地热供应，基本消灭了传统的燃煤锅炉，建成了一座“无烟城”，被国家能源局认可为“雄安模式”。雄安模式还被国际可再生能源机构列入了全球推广项目名录。

中国海油也在向地热领域发展。其位于天津滨海新区的渤海石油基地，开发利用基地所在区域的地热资源，用于基地职工的洗澡和供暖，收到了良好的社会反响和节能效果。

中国石油石化：您看好油气企业发展地热能吗？

汪集暘：当然，而且尤其看好在油田区发展地热。

首先，油田区地热资源量很大。我国含油气盆地不仅富含油气，而且富含水热型地热资源，尤其我国东部油田区与东部地热资源区大面积重叠。据估算，仅大庆油田所在的松辽盆地北部地热资源总量就达2.9×1021焦耳，折算标准煤988×108吨，地热能可采资源量为8.9×1019焦耳，折合标准煤3.04×109吨。经初步查明，下辽河平原4000 米以浅的地热能总量为10083×1017焦，相当于340×108吨标准煤，可开采地热能相当于10×108吨标准煤。一些油田的井口温度可达100℃以上，且水量丰沛。像这样的油田，比起增产改造，完全可以逐步转变为“地热田”，效益更客观。

其次，油田区有很多可用于开发地热资源的现成设施。例如，油田开发至中后期，因可采油气资源日益枯竭，会留存大量的闲置井、长停井、废弃井。这些井虽然不具备油气生产条件，对油气开发来说使用价值很小或已没有使用价值，但可以用来进行地热资源开发利用。大部分长停井可以直接通过改造用于地热资源开发，废弃井中也有部分可以改造为地热井。仅需对这些井投入少量资金，利用有效的技术方法加以改造，便可变废为宝，成为地热井，而取热能力、使用寿命等与一口新建地热井没有太大区别。辽河油田兴采一矿将废弃油井改造为地热井，利用高效热泵技术实现兴采一矿3.5 万平方米办公区及厂房冬季供暖，取缔了燃煤锅炉。长庆油田利用长停井成49-24 成功开发地热井，采取“取热不取水”的技术思路，不断从地层换取热量，再通过地源热泵机组进行热量交换，将低温水转化为高温水，对生产生活区域进行供热，待水温下降后再循环到地热井中加温，周而复始地循环利用地热能。据测算，比打新的地热井可节省投资200 余万元，同时也降低了地热开发风险。

我认为根据东部地区的地热资源条件，发展地热发电是不合适的，因为温度不够高，发电效率较低，但在油田区是例外。因为油田区有足够多的可利用的长停井、废弃井，打井成本大大降低，而且可以形成较大的规模。据近几年的初步研究，我国的中小型油田可供发电的中低温地热资源就能够建成2000 兆瓦以上规模的发电能力。利用油田伴生中低温地热资源发电在经济上是可行的。华北油田第三采油厂留北地热站作为我国第一个利用油田伴生地热资源发电的电站，装机容量达400千瓦。

最后，油田区有绿色用能的需求。比如，油管加热、油管清洗、油水分离、办公生活区取暖，不论是烧煤还是烧油，都会产生碳排放。为响应国家“双碳”战略的总体要求，油气田企业必须把绿色低碳纳入油区发展战略。而且在目前相对较高的油价下，烧油气取热显然也不划算。包括大庆油田在内的我国东部含油气盆地多已步入“老年期”，油气开采含水率多在90%以上。只取油而把热水扔掉，是一种能源的浪费。何不把这部分能源利用起来，替代燃煤、燃油，实现用能、节能、减排、降碳以及社会效益、经济效益等方面的多赢？

群策群力

中国石油石化：为促进油田区地热发展，您有什么建议？

汪集暘：油田区地热是一个看得见摸得着的金矿，而且是一块大肥肉。我认为石油系统发展新能源，尤其是油气生产企业发展新能源，可以把地热作为首选，因为具备了开发地热业务的先发优势。比如，油气生产企业长期在矿权区内进行油气勘探开发，对区内的地质情况已经摸得很透，掌握了大量的地温观测和水文地质数据。一方面已经知道了哪里有比较好的热背景，另一方面有前面所说的可利用的大量长停井、废弃井，加以改造就能产生巨大的社会效益和经济效益。

●以地热为主的热力管网，造就了雄安“无烟城”。

但是，感觉目前油田区地热发展还不够理想，开发利用程度还不够。首先希望转变地热开发利用的观念，重视地热资源的开发利用，抓住地热发展的战略机遇期，积极拓展地热产业布局。然后在“合理开发、梯级利用”的总的指导思想下，摸清各油田的地热资源家底。哪些热水资源能开发，哪些不能开发；哪些近期不能开发，今后能开发……先排个队，算个地热资源明细账。一些油田地热利用初具成效，但整体利用率不高的制约因素之一就是家底数据不够清晰。再按照各油田的现实需求及地热资源的具体情况算算经济账，考虑清楚哪些项目收益最大、收益最高，哪些项目对油田长远发展最有利，对伴热输油、生活基地供暖、中低温地热发电等地热开发利用项目进行科学合理的排序。

总体来说，地热资源开发利用在各油田没有统一、固定的模式可循，必须具体情况具体处理，进行油、气、水开发的统筹安排，最终实现热水资源温度从高到低都可以充分开发利用，做到“吃干榨净”。找到好的切入点很重要。根据不同油田的具体情况，建立地热开发利用的示范区，应当是一个相当不错的做法。

我很高兴地看到，在“双碳”目标下，石油系统对地热利用有了进一步的重视。比如，中国石油按照“清洁替代、战略接替、绿色转型”三步走总体部署和新能源新业务发展规划，加快推动地热产业发展和布局，努力构建“油气热电氢”五大能源平台。发布的《地热业务“十四五”发展规划》进一步明确“十四五”期间将在清洁替代、对外供能两个方向积极开拓发展地热产业，打造京津冀清洁供暖示范、东北用能替代示范和长三角采暖制冷示范“三大示范区”。

但不可否认的是，现在各油气田企业开发利用地热有难度甚至有阻力。若能在各级领导的重视和参与下，科学、合理地开发利用这一巨量的绿色可再生能源，将对油田的长远发展产生巨大影响。期望相关各方群策群力，开动脑筋，让更多的油田变热田。我相信将来油田地热开发利用之花，定能开遍祖国大地！