社科在线左银辉
地热能是一种储量大、分布广的可再生能源，具有清洁环保、用途广泛、稳定性好、可循环利用等特点。与风能、太阳能发电相比，地热发电效率更高、稳定性更强，占地面积更小且成本更低。据世界能源理事会统计，地热能的利用系数可达72%-76%，是风能的3-4倍、太阳能的4-5倍。因此，地热能的开发利用受到全球广泛关注。
我国沉积盆地以中低温地热资源为主，主要分布在四川盆地、渤海湾盆地、松辽盆地、鄂尔多斯盆地等沉积盆地；高温地热资源则主要分布在西南地区，如西藏、滇西、川西。自2000年以来，我国在地热能直接利用领域一直位居世界首位。
油气田俨然成为“地热田”
研究发现，沉积盆地中地热资源与油气资源共存。我国陆上现有近30万口油气生产井，且多数井含水率较高。通过油水分离，每年可产生数百万立方米中低温的地热水；尤其是我国东部老油田已进入开发后期，平均含水率超过90%，这些油气田已俨然成为“地热田”。
经过长期勘探开发，油气田拥有丰富的地质和开发资料，且具备成熟的钻完井技术和储层压裂技术，这些都为油气田地热能开发利用提供了便利条件，使其具备独特优势。油气田中大量可改造的废停井，能大幅降低地热资源开发成本。许多废停井的套管结构完好，只需少量改造即可转化为地热井，可节省1/2甚至超过2/3的地热开发成本。原本废停的油气井，仿佛涅槃重生般，成为了开发地热资源的“好帮手”。
四川盆地地热资源丰富
四川盆地现有近1万口油气井，其中废停井达数千口。若能有效利用其地热资源，不仅可延长油气田开发寿命，还能助力中国“双碳战略”目标的实现。那么，四川盆地该如何开发利用地热资源呢？
实际上，地热资源的形成主要包括四个方面：热源与水源、热储、盖层和热通道。热储是指可直接开采利用的流体，地热能在其中高度富集，通常埋藏于地下较深处，赋存于孔隙度高、渗透性好的地层、岩体或构造带中。根据收集的钻井资料并结合区域构造特征，四川盆地热储结构以层状热储类型为主。此类热储主要分布在断层不发育区域，赋存于厚度相对稳定的某一地层中，上部有隔热盖层，下部有隔水底板。通常情况下，该类热储渗透性较高，有利于热水的流动和储存。
四川盆地发育7套潜在热储，包括石炭系热储、下二叠统栖霞-茅口组热储、下三叠统飞仙关组热储、下三叠统嘉陵江组热储、中三叠统雷口坡组热储、上三叠统须家河组热储和侏罗系热储。除须家河组和侏罗系为砂岩型热储外，其余均为碳酸盐岩型热储。
我们团队采用沉积盆地多数据融合地热资源快速计算方法（授权发明专利：ZL 2022 1 1040590.1），对四川盆地7套潜在热储进行了评价，并得出结论——四川盆地地热资源丰富。7套热储总资源量达426000亿吉焦，相当于14504亿吨标准煤。
具体来说，就是我们利用四川盆地不同地层厚度、孔隙度和岩性等建立三维地质模型；然后结合四川盆地岩石热物理参数、地温梯度和大地热流数据，通过一维热稳态传导方程计算不同热储温度，采用体积法计算不同热储的地热资源强度和资源量；最后结合油气田废停井基本特征，提出地热开发利用建议。这一研究成果为沉积盆地地热资源评价提供模式，为四川盆地地热资源开发提供资源依据。
废停油气井有三种优选方法
目前，废停油气井改造开发地热资源尚无明确的优选标准。基于长期地热资源勘探开发经验，我们提出以下三种优选方法：
一是筛选优质储层废停井，建立废停油气井数据库。结合四川盆地热储分布特征（厚度、热储属性），考虑地热水回注难度，优先选择白云岩、石灰岩热储，建立优质热储废停油气井数据库。
二是对单井特征进行横向对比，筛选条件较优的废停油气井。选择热储温度、产水量、水质、水型、矿化度、埋深等条件相对较好的废停油气井。
三是选择地热资源强度高的废停油气井进行地热开发。将优质热储废停井数据库与同一层位高地热资源强度区域进行匹配，筛选出位于优选等级区域的废停油气井，建立位于高地热资源强度区域的废停油气井数据库，对数据库内的废停油气井进行优化，用于地热开发。
根据上述优选方法，四川盆地应优先开发下二叠统栖霞-茅口组碳酸盐岩热储，其次是三叠系嘉陵江组、雷口坡组和飞仙关组碳酸盐岩热储；随着砂岩回灌技术的发展，应逐步考虑开发上三叠统须家河组和侏罗系砂岩热储。
废停井地热利用有两种方式
结合废停油气井优选方法和地热开发层位，我们通过对1508口低效油气井和废停生产井的地层水温度、当前产水量及累计产水量信息进行对比分析发现，川南地区各层位地层水温度最高，当前产水量和累计产水量最大；此外，栖霞-茅口组地层水温度相对较高，且当前产水量和累计产水量均高于其他层位。因此，川南地区栖霞-茅口组具备优先开发利用地热资源的条件。根据川南地区栖霞-茅口组低效油气井和废停井的地层温度，将其分为两类，并提出不同的地热资源利用方式：
比如，对温度大于90℃的废停油气井，我们认为，该类井地层温度大于90℃，且当前产水量较高，可用于有机朗肯循环（ORC）中低温地热发电，随后基于发电尾水进行地热梯级利用。以H004-2井和E8井为例，将90℃以上的地热水回收用于发电，完成一级利用；发电厂的高温废水温度约为80℃，根据温度范围，二级至四级利用可分别用于制冷（地热驱动制冷设备）、烘干、温泉及农业等领域。
对温度在60-89℃之间的废停井，我们建议构建太阳能-地热能联合发电系统，随后进行地热资源梯级利用。以HJ16井为例，其热水温度为85.4℃，在开发利用时，可采用太阳能（或天然气）与地热能结合的综合梯级利用方式，打造多产品服务中心，提供温泉、泳池、温室大棚、水产养殖等应用。在服务中心屋顶安装太阳能电池板，可与地热能结合为发电厂提供热能，满足生活热水需求，同时利用产生的电力为中心照明系统供电；此外，还可直接开展地热供暖+梯级利用示范工程。
作者简介：从事地热地质学与石油地质学交叉学科的研究，教授/博导，新能源科学与工程专业负责人；担任中国发明协会理事、中国地球物理协会地热专委会副秘书长、《Petroleum Science》青年编委、《海相油气地质》、《断块油气田》编委等。主持国家自然科学基金面上（2项）/青年项目（1项）/重大项目子课题（2项）等30余项（其中主持纵向项目15项），获日内瓦国际发明展金奖、中国发明协会人物奖、中国发明协会二等奖及北京市自然科学奖二等奖等10项省部级奖励；在地学与能源领域顶刊《AAPG Bulletin》等发表SCI论文150余篇，其中被SCI期刊检索80余篇。授权发明专利13件（含美韩专利2件）、软著4件，专著4部。成果应用于银额及渤海湾等盆地的油气勘探，创造直接经济效益8.6亿元。参编《地热系统表征方法》行业标准和《四川省地热能“十四五”规划》，连续三年荣评“全国地热行业突出贡献个人”。现为四川省学术和技术带头人后备人选、四川省海外高层次人才。
