官煜：谈浅层地热能开发中多环节的地质工作

官煜：谈浅层地热能开发中多环节的地质工作

地热能是非碳基、可再生的地质能源。浅层地热能是赋存于200米以浅岩土体、地下水及地表水中的热能，主要适宜于建筑供暖制冷、热水应用等。截止“十三五”末，全国主要省市浅层地热能供暖制冷能力为8.17亿平方米，占地热能总供暖制冷能力的58％，浅层地热能开发为中国地热发展做出了重要贡献。

浅层地热能可利用热能主要来源于地球热能，同时有太阳能辐射影响及开发过程中的热交换储能。浅层地热能地质环境是复杂多样的，而不是单一、均质的吸（排）热“海绵体”。受不同的地质环境、气候及人工热交换条件的综合影响，浅层地热能开发过程具有交互性、差异性、复杂性及隐蔽性。因此，正确认识浅层地热能的成因来源、地质环境及换热机制，才能指导合理开发利用。

浅层地热能开发技术是集资源调查、场地勘察、工程设计、钻探施工、热泵换热、运行维护和地质环境监测为一体的综合性开发技术。要确保浅层地热能高效、经济及可持续开发利用，就需要多专业在多环节的参与，并合理衔接及有效集成，而不宜“单打一”的进行。其中地质工作是重要基础，地质资料是开发利用的必要技术依据；地质工作贯穿于开发全过程，既有多环节的直接进行，又有间接参与，不是一次性“打包”完成的。而在实施过程中，地质工作又往往较容易忽视、淡化，其原因有认识层面的，也有操作方面的。需要防止出现“地质工作在规范上写的重要，而在实施中容易忽视”的现象。

目前，相关的政策、标准对浅层地热能开发中的地质工作已有明确的要求，重要的是需要进一步因地制宜的实施，以保障浅层地热能合理开发利用。

一是前期的区域调查评价支撑科学规划布局。2008年，国土资源部印发“关于大力推进浅层地热能开发利用的通知”，全面部署要求开展全国浅层地热能资源的调查评价，查清浅层地热能资源；编制规划，保障浅层地热能持续利用；加强监测，掌握开发利用动态。已开展的区域浅层地热能资源调查评价工作为开发利用规划布局提供了重要依据。目前，尚需要开展县域浅层地热能资源调查评价，精细调查评价地级城市建设规划区浅层地热能资源，以强化开发的科学规划布局。

二是规范的场地地质勘察支撑合理设计施工。场地浅层地热能地质勘察，需要采取地质取芯钻探、试验测试等方法，查明地层岩性、地质结构、岩土热物性及水文地质条件等，为设计、钻探施工、监测及运维等提供地质依据。不能仅以岩土热响应试验代替地埋管工程场地勘察，甚至一孔之见、以偏概全。同时场地地质勘察、设计、钻探施工需要相互有效衔接，把勘察资料真正应用于实际工程中。如忽视了场地勘察的基础作用，就会给工程多环节留下质量隐患，使工程运行换热效率衰减。为此，也呼吁规范开展场地浅层地热能地质勘察。

三是可靠的地质钻探施工支撑高效热交换。地质钻探施工是一专门的勘查技术，也是地下热交换工程施工的主要方法，施工过程具有复杂性及隐蔽性。其地埋管整体工程是由众多分散的单孔工程组成的，一般累计有几万至几十万米的垂直钻探工作量，一孔一过程，时过境迁、各有差异，在实施的客观及主观上往往又较容易出现不确定性。因此，需要有规范的场地勘察、合理的设计及详实的施工方案作为地质钻探施工依据；需要根据地质条件，采用适宜的钻探施工工艺；需要规范操作及质量控制，确保钻孔的孔深、孔径、孔斜及孔壁符合要求；需要钻孔埋管回填密实，确保地下热交换效果。同时，还需要根据不同的地质、气候及热交换条件，强化浅层地热能开发高效换热研究，以分别提升地下热交换工程及热泵机组的换热能力。

四是详实的地质环境监测支撑良性运维。通过对场地浅层地热能地质环境影响监测，掌握地温变化动态、地下热能利用效率及系统运行参数，为保障浅层地热能换热系统高效、可靠及持续运行提供监测数据支持。目前，工程实施中的监测工作还存在薄弱环节，有的对监测重要性认识不够、监测点设置流于形式、监测数据获取不足、甚至靠经验及感觉评估地温场动态，不能满足对工程热交换动态状况的分析评价。因此，需要重视并规范实施监测，及时分析研究监测数据并提出解决问题的措施，以指导应用于工程运行中。（官煜  《中国地热》杂志2023年1-2月刊）