油田地热能源开发技术标准体系研究进展及展望

赵丰年，向烨，马春红

1.中国石化新星石油有限责任公司研究院(北京100083)

2.国家地热能中心(北京100083)

油田地热能源开发技术标准体系研究进展及展望

赵丰年1，2，向烨1，2，马春红1，2

1.中国石化新星石油有限责任公司研究院(北京100083)

2.国家地热能中心(北京100083)

油田地热能源开发技术标准体系是油田地热能源开发的关键技术内容。目前国内外地热相关标准的数量和范围远远不能满足油田地热能源开发的需要，难以构建一个完善的标准体系。经过相关行业标准的对比分析认为油田地热能源开发急需制订大量的标准和完善的体系来为行业的发展保驾护航。中国石化新星公司与国家地热能中心制定了油田地热资源勘查与评价、钻井、供暖、尾水回灌与工程项目验收等专业的部分标准。规划在“十三五”期间针对油田地热能源产业开发流程的需要，重点在资源勘查与评价、物化探、井筒工程、地热供暖、地热发电、尾水回灌、防腐防垢、工业余热利用和自动监控与信息化等专业方面制定完善的油田地热能源开发重点技术标准，并提出了相关的促进建议。

油田;地热能源;标准体系

近年来油田地热能源作为一种可再生绿色能源日益受到重视并得到迅速发展。油田地热能源划分为浅层地温能、中深层地热能和干热岩3大类，可应用于供热、发电、干燥、温室养殖和温泉洗浴等。油田地热能源的开发技术是多学科交叉的综合技术，涉及地热资源勘查与评价、物探技术、井筒工程、地热供暖、地热发电、尾水回灌与水处理、防腐防垢、自动监控与信息化等技术。目前油田地热能源作为一个新兴产业，它的健康发展急需行业标准的引领和规范，因此油田地热能源开发技术标准体系研究就成为油田地热能源开发的关键技术研究内容。

油田地热能源开发标准体系研究的目标是要紧紧围绕油田地热能源产业发展需求，全面加强油田地热能源标准体系的系统研究和地热标准的编制，同时推进地热标准的宣贯和推广，以标准引领油田地热能源产业发展，进行核心技术研发，实施标准化知识产权战略，为占领世界地热行业制高点创造条件和奠定基础。

1 国内外地热标准现状

通过对国际标准和国外先进标准的检索，查到国外已经公开发布的油田地热能源相关专业技术标准有11项[1-11](表1)。

这些标准侧重于地热流体取样、相关设备的检验方法和环境影响评价等，主要是规范地热发展相配套的设备材料等，而没有地热利用工程技术领域方面标准。

国内已制定发布了油田地热能源开发相关专业技术标准8项[12-19]，(表2)。其中，有关地热能评价勘查规范的2项，中低温地热供热技术仅有1项行业标准，地热发电技术相关标准共5项(行业标准1项，国家标准4项)。

其中GB/T 11615-2010《地热资源地质勘查规范》规定了地热资源勘查的目的、任务、基本工作内容、勘查工程控制程度、勘查质量要求、地热资源计算与评价、地热流体质量评价、地热能利用的环境评价等要求[12];DZ/T 0225-2009《浅层地热能勘查评价规范》规定了浅层地热能勘查评价的任务、基本内容、方法和报告要求等[13]，其他标准主要以工程经验为主规范了地热供暖及发电的部分基本工程技术内容。现有标准中围绕地热能开发的数量和范围远远小于目前地热能源开发行业发展的需要，涉及的环节过少，难以构建一个完善的标准体系。

任何行业的发展是技术不断创新、经验不断积累的过程，根据生产、技术、经营和管理的需要，制定了大量的标准;而这些标准不断总结行业发展的经验和成果，为行业发展提供技术和管理的规范。石油行业在过去的150多年中，国内现共计制定和发布1 819项标准，包括国家标准163项，石油行业标准1 656项。石油行业标准分为勘探与钻井、开发与储运、石油工程建设、设备与材料、油气分析与计量、海洋石油工程和综合共计7大专业门类。这些标准涉及石油勘探开发的每一个环节，整体上形成了一个完善的标准体系，为石油行业的可持续发展提供了可靠的标准保证。

由对比分析可见，油田地热能源开发相关标准与石油标准存在巨大的差距，急需制定大量的标准和建立完善的标准体系来为地热能源开发提供技术支持。

2 油田地热能源开发技术标准研究及进展

由于油田发展对能源的巨大需求，油田地热产业进入了一个快速发展的阶段，这种形势对地热能源开发的技术和管理标准提出了迫切需求。目前中国石化已经在国内率先组织制定了部分地热能源开发技术标准。

针对油田地热能源开发选区评价技术和地热资源储量评价技术的需要，制定了《油田地热资源选区评价技术规范》和《油田地热资源储量评价技术规范》，这2项标准对评价方法进一步优化，并对评价参数做了进一步细化和规范，这样就保证不同的技术人员做出的评价结果保持一致，从而保证了评价结果的科学与准确，实现了科学化评价，为地热资源开发提供了可靠的依据。

《油田地热井命名与信息代码编制规范》、《油田地热井钻井工程设计规范》、《油田地热井钻井工程设计规范》、《油田地热井钻前准备技术规范》、《油田地热井钻进施工作业规范》、《油田地热井成井技术规范》和《油田地热井交接验收规范》等7项标准覆盖了地热井钻井施工作业全过程，该套系列标准是在总结中国石化油田地热能源钻井技术的基础之上，借鉴了石油钻井工程和水文钻井工程成熟经验而制定的。这些标准改变了过去地热井钻井没有标准的局面。现在钻井项目在立项前都采取统一的命名规则，编制统一的信息代码，为每一口井编制了“身份证”，保证了地热井全生命周期中属性信息的唯一性。每一口井都有规范的地质设计和工程设计，在开钻前就能够让甲乙双方在合同中对地热井的钻井参数和质量要求做出明确的约定。

《油田地热供热热力系统设计规范》、《油田地热供热站工程技术规范》、《油田地热供热站形象设计规范》、《油田地热供热站运行管理规范》和《油田地热工程项目验收规范》等5项标准是针对地热供暖换热站从设计、施工到运行维护全过程技术管理而制定的标准，该系列标准对地热供暖换热站的负荷选择、供热系统设计、设备选择、平面布置、建设施工、防腐结垢、照明、排水、尾水回灌、监测和计量、外观、颜色、标志牌和相关标识等都做了明确的要求，针对地热站运行管理的制度管理、人员管理、设备管理、资料管理和安全环保方面也做了明确规定。以上2个系列标准是针对地热开发中成本最大、迫切需要规范的2个环节而制定的，并且总结了地热开发的经验，借鉴和采纳了相关行业的做法，在实施过程中取得了良好的效果。

世界上地热开发中存在的2大技术难题是尾水回灌和防腐防垢。若回灌问题不能得到解决，将严重影响地热资源的持续开发利用，尤其是华北地区国家还有更严格的环境要求。为了实现油田地热资源的绿色开发、循环利用，公司对地热能进行高效开发利用的同时大力做好尾水回灌，做到保护资源实现可持续发展，并且在尾水回灌方面形成了自己的专利技术，在此基础上制定了《油田尾水回灌技术规范》。根据热储层特征进行分析，依据标准规范对回灌井成井工艺、回灌系统地面工艺、回灌方式及回灌后热储层温度场、水化学特征变化、热储压力的数值模拟等技术集成，针对热储层特征，选取有代表性的地热回灌系统，从成井工艺和地面系统工艺等方面进行研究设计，建设了地热回灌系统工程，全面实现尾水回灌，达到开发地热的同时保护了资源和环境，从而实现地热能的永续利用。腐蚀结垢一直是长期困扰地热能源开发的问题，为了解决这个问题，中国石化借鉴石油化工行业在防腐防垢技术上取得经验和优势，制定了地热防腐防垢系列标准，在腐蚀结垢性评价、防腐防垢工艺制定、材料选择，防腐防垢评价提供了标准依据。

以上这些标准的制定和实施构成了初步的油田地热能源开发技术标准体系(表3)。

3 油田地热能源开发技术标准体系研究展望

油田地热能源开发涉及的专业门类多、技术面广，要建立完善的地热标准体系，必须先通过系统分析研究，做好顶层设计，建立起地热各个专业领域的分支标准体系，然后将其有机地组合起来。

国家地热能中心、中国石化通过对地热标准体系结构的初步分析，结合中国石化各方面的专业技术优势，已着手开展《油田地热能源开发技术标准体系研究与规划》，该项目集中了中国石化下属科研院所和企业的科研和设计力量。针对地热能源产业开发流程的需要，重点在资源勘查与评价、物化探、井筒工程、地热供暖、地热发电、尾水回灌、防腐防垢、工业余热利用、自动监控与信息化和基础综合等10个标准专业门类展开，计划未来5年内制定50余项地热能源开发重点技术标准(图1)。

油田地热能源开发利用产业本身属于多行业、多学科之间的交叉与融合，因此需要在国内外已发布标准中根据地热产业发展的特点和需要选取有用的标准，在标准体系中引用和采纳，与自主制定的标准共同构成油田地热能源开发技术标准体系，形成地热行业的技术特色和核心技术。随着油田地热能源开发技术标准体系研究和标准制定工作的不断深入和推进，油田地热能源开发技术标准体系将更加完善和科学，到“十三”五末将建成世界上第一套具有自主知识产权的油田地热能源开发技术标准体系，这些标准将引领和规范地热能源开发产业的可持续发展，并助力中国地热产业占领全球地热行业的制高点。

4 建议

为了保证油田地热能源开发技术标准体系的顺利推进，提出以下建议：

1)以国家地热能中心为平台成立国家油田地热能源开发技术标准化技术委员会，确定油田地热能源开发技术标准制定工作的相关职能，保证标准制定和实施的顺利进行。

2)组建国家级的油田地热能源开发产业标准联盟，发挥相关机构各自的专业特长，形成合力共同推进行业标准。

3)地热属于绿色清洁能源，建议通过国家能源基金专门资助油田地热能源开发技术标准项目，以保证相关研究工作的顺利开展。

[1]ASTM E1675-2004(2012)Standard Practice for Sampling Two-Phase Geothermal Fluid for Purposes of Chemical Analysis[S].

[2]ASTM E1008-2003(2009)Standard Practice for Installation，Inspection，and Maintenance of Valve-body Pressure-relief Methods for Geothermal and Other High-Temperature Liquid A[S].

[3]ASTM E957-2003(2011)e1 Standard Terminology Relating to Geothermal Energy[S].

[4]ASTM E974-2000(2006)Standard Guide for Specifying Thermal Performance of Geothermal Power Systems[S].

[5]ASTM E1068-1985(2009)Standard Test Method for Testing Nonmetallic Seal Materials by Immersion in a Simulated Geothermal Test Fluid[S].

[6]ASTM E1069-1985(2009)Standard Test Method for Testing Polymeric Seal Materials for Geothermal or High Temperature Service，or both，Under Sealing Stress[S].

[7]ASTM E947-1983(2007)Standard Specification for Sampling Single-Phase Geothermal Liquid or Steam for Purposes of Chemical Analysis[S].

[8]ASTM E1008-2003(2009)Standard Practice for Installation，Inspection，and Maintenance of Valve-body Pressure-relief Methods for Geothermal and Other High-Temperature Liquid A[S].

[9]DIN EN 14419-2009 District heating pipes-Preinsulated bonded pipe systems for directly buried hot water networks -Surveillance systems[S].

[10]NF X10-960-3-2013 Water and geothermal drilling-Vertical geothermal probe-Part 3:crosslinked polyethylene(PEX)probe loop[S].

[11]JIS B0127-2012 Glossary of terms for thermal power plant. Steam turbines and auxiliary equipment of thermal and geothermal power plant[S].

[12]GB/T 11615-2010地热资源地质勘查规范[S].

[13]DZ/T 0225-2009浅层地热能勘查评价规范[S].

[14]CJJ 138-2010城镇地热供热工程技术规程[S].

[15]JB/T 6506-1992地热发电用汽轮机技术条件[S].

[16]GB/T 28812-2012地热发电用汽轮机规范[S].

[17]GB 50478-2008地热电站岩土工程勘察规范[S].

[18]GB/T 19962-2005地热电站接入电力系统技术规定[S].

[19]GB 50791-2013地热电站设计规范[S].

The technical standard system for geothermal energy development in oilfields is the key to the development of geothermal energy in the oilfields.At present，the quantity and the scope of the domestic and international standards related to the geothermal energy development canˊt meet the need of the geothermal energy development in the oilfields，and these standards are difficult to construct a perfect standard system.Through the comparison and analysis of the relevant industry standards，it is held that the development of geothermal energy in the oil fields needs to develop a lot of standards and a perfect standard system to provide support for the development of the industry.Star Company of Sinopec and The National Geothermal Energy Center had formulated some professional technical standards on geothermal energy exploration and evaluation，drilling，heating，tail water recharge and engineering project acceptance for the geothermal energy development of the oilfields.During the thirteenth＂five year plan＂will formulate and perfect the professional technical standards in oilfield geothermal energy resource exploration and evaluation，geophysical and geochemical exploration，borehole engineering，geothermal heating，geothermal power，tail water recharge，anti-corrosion and anti-scaling，the use of industrial waste heat and automatic monitoring and information aspects to meet the needs of oilfield geothermal energy industry development process，and some promoting suggestions are put forward.

oilfield;geothermal energy;standard system

路萍

2015-04-12

中国博士后科学基金项目“石油天然气勘探开发数据模型标准研究”(编号：20080440494)

赵丰年(1970-)，男，博士后，高级工程师，现主要从事标准化研究工作。