获奖名称：浅-中-深多维度地热能优化开采与应用体系研究

获奖人：石岩

简介：针对浅-中-深多维度地热资源在东北地区优化开采的关键技术问题，开展以下研究：

（1）研发地热储层耦合井筒高效换热技术：基于现有的浅-中-深部热储层改造工程，建立东北寒

区地热储层-井筒耦合换热模型，研究裂隙尺度向热储尺度的跨尺度建模方法，分析布井方式、远-近

井区域赋存环境、孔隙物性、工质状态、组分浓度等因素对系统取热速率的影响，优化并校准面向工

程应用的热-流-固场耦合仿真模型，明确多维度地热系统高效运行参数区间。

（2）提出浅部地热资源优化开采能量补偿技术：利用数字化手段提出了相应的解决方案，通过

对地下换热器进行分区设计，改善和补充地库能量，提出跨季节运行冷、热负荷平衡的“自补偿”方

法；建立具有区域适用性的浅层地热资源优化开采的工程应用评价、预测体系。

（3）创建严寒地区多维度地热资源可开采潜力评价体系：开展靶区浅-中-深部地热资源开发潜力

分析，优选深部地热资源评价指标，分析岩石热物性参数在储层温度与压力约束条件下的空间分布特

征，构建深部地热开发场地岩石热物性三维结构模型，评价不同开采方式下可持续开采资源量。

（4）创新提出浅-中-深多维度地热能动态优化开采关键技术：根据现场生产数据，通过数据动态

反演，形成储层物性的动态表征方法，优化热储内多场耦合模型，分析地热系统流体产量与取热功

率，综合地下换热性能与地面热利用系统效率，开展地热能综合开发经济性评价，为我省地热资源综

合开发提供技术支持。

【技术经济指标】

1.技术指标

（1）扩充模拟软件TOUGH2的热力学和动力学数据库。

（2）开发温压剧烈变换条件下井筒耦合孔隙热储的多相流传热状态方程模块。

（3）建立地热能动态开采分析平台，搭建吉林省多维度地热能开发最优开采决策体系。

2.经济指标

本项目研究中以超临界CO2为载热工质在孔隙热储中提取地热能，系统的净热提取量约为10MW，相当于1.13万吨标准煤的热值，CO2减排量3.05万吨。与单纯的大规模换热井群相比，中-深部单孔换热占地面积较小，一个换热井孔可供给1.5万平方米的建筑供暖需求，更适宜城市推广应用，比现在的建筑热耗能减少30%。

【专利授权及应用推广情况】

本项目研究攻克了我省地热能多维度综合开发的关键技术，研究成果形成了多种具有自主知识产权的主导技术，目前授权发明专利3项，授权软件著作权2项，实用新型专利2项，发表学术论文30余篇，其中SCI论文5篇，EI期刊论文7篇，出版专著2部。项目组与多家企业和研究机构进行了产业化开发与技术服务工作，近3年企业新增产值4674.05万元，企业对技术服务满意，经济、社会效益显著