中国地源热泵技术现状及发展趋势

第一篇：中国地源热泵技术现状及发展趋势

中国地源热泵技术现状及发展趋势

摘要：本文分析了我国地源热泵技术发展的背景，给出了地源热泵系统的分类及特点，并通过对目前我国地源热泵的发展状况进行调查，得出了地源热泵技术的经济性分析并预测了此技术在未来发展中存在的障碍、市场潜力和发展趋势。

关键词：地源热泵；市场；发展趋势

一、中国地源热泵发展的背景

发展地源热泵系统是我国建筑节能发展的需要。目前，建筑用能已占全国总能耗的。因此，抓紧建筑节能，以较少的能源投入实现经济增长目标，对于我国经济社会的可持续发展，是一项十分迫切的任务。地源热泵系统和常规的供热空调系统相比大约节能50%，是一种利用可再生能源的高效节能、无污染的既可供暖又可制冷的新型空调系统。

发展地源热泵系统是确保我国能源结构调整的需要。基于我国的基本国情和经济状况，长期以来我国一直以煤采暖为主，北方地区污染严重、能源利用效率低，发展地源热泵技术是减少环境污染、确保能源安全的重要保障。

发展地源热泵系统是运用可再生能源的重要技术手段。目前，用可再生能源逐步替代常规能源是一个世界趋势，随着我国《可再生能源法》的颁布，大力加快发展可再生能源是落实国家提出的“建设节约型社会，发展循环经济”方针的主要手段之一。地源热泵供暖空调系统通过吸收大地的能量，再由热泵机组向建筑物供冷供热，可广泛应用于商业楼宇、公共建筑、住宅公寓、学校、医院等建筑物，是可再生能源在建筑中应用的重要组成部分。发展地源热泵在中国有广泛的地域要求。中国国土面积巨大，从北到南可划分为五个主要气候区，其中对冷热量都有需求的地区占绝大部分同时中国浅层地表能量蕴藏丰富，适宜大力发展地源热泵供暖空调系统。

发展地源热泵系统是中国HVAC行业的技术发展方向。在中国某些地区，既没有燃煤也没有天然气可以供热，发展地源热泵供暖空调系统是经济发展的需要，也是市场发展的必然趋势。

二地源热泵系统的分类及特点

1.地源热泵的定义

《地源热泵系统工程技术规范》（GB50366-2005）规定地源热泵系统以岩土体、地下水或地表水为低温热源，由水源热泵机组、地热能交换系统、建筑物内系统组成的供热空调系统。根据地热能交换系统形式的不同，地源热泵系统分为地埋管地源热泵系统、地下水地源热泵系统和地表水地源热泵系统。

2地源热泵的分类及特点

（1）地埋管地源热泵系统

地埋管地源热泵系统包括一个土壤祸合地热交换器，它或是水平地安装在地沟中，或是以U形管状垂直安装在竖井之中。不同的管沟或竖井中的热交换器并联连接，再通过不同的集管进入建筑中与建筑物内的水环路相连接，它通过循环液水或以水为

主要成分的防冻液在封闭地下埋管中的流动，实现系统与大地之间的传热。其优点是系统不受地下水量的影响，对地下水没有破坏或污染作用，系统运行具有高度的可靠性和稳定性。它的主要缺点是由于管壁传热温差的存在，机组冬季地源侧水温低于地下水式系统5~10℃，机组夏季地源侧水温高于地下水式系统10~15℃，机组运行条件相对较差，降低了运行效率埋地换热器受土壤性质影响较大连续运行时，热泵的冷凝温度或蒸发温度受土壤温度变化的影响而发生波动土壤导热系数小而使埋地换热器的持续吸热速率小，导致埋地换热器的面积较大等。

（2）地下水地源热泵系统

地下水地源热泵系统分为两种，一种通常被称为开式系统，另一种则为闭式系统。开式地下水地源热泵系统是将地下水直接供应到每台热泵机组，之后将井水回灌地下，由于可能导致管路阻塞，更重要的是可能导致腐蚀发生，通常不建议在地源热泵系统中直接应用地下水。在闭式地下水地源热泵系统中，地下水和建筑内循环水之间是用板式换热器分开的，系统包括带潜水泵的取水井和回灌井，地下水位于较深的地方，由于地层的隔热作用，其温度随季节气温的波动很小，特别是深井水的水温常年基本不变，对热泵的运行十分有利。

它的优点是系统简便易行，综合造价低，水井占地面积小，可以满足大面积建筑物的供暖空调的要求。缺点是地下水热泵系统需要有丰富、稳定、优质的地下水此外，即使能够全部回灌，怎样保证地下水层不受污染也是一个棘手的课题。

（3）地表水地源热泵系统

地表水地源热泵系统，由潜在水面以下的、多重并联的塑料管组成的地下水热交换器取代了土壤热交换器，与土壤热交换地源热泵一样，它们被连接到建筑物中，并且在北方地区需要进行防冻处理。地表水地源热泵系统的热源是池塘、湖泊或河溪中的地表水。

它的优点是系统简便易行，初投资较低。缺点是地表水地源热泵系统也受到自然条件的限制此外，由于地表水温度受气候的影响较大，与空气源热泵类似，环境温度越低热泵的供热量越小，而且热泵的性能系数也会降低一定的地表水体能够承担的冷热负荷与其面积、深度和温度等多种因素有关，需要根据具体情况进行计算这种热泵的换热对水体中生态环境的影响有时也需要预先加以考虑。

总体来说，所有地源热泵系统都有着突出的技术优点高效、节能、环保、无污染，地源热泵系统在冬季供暖时，不需要锅炉或增加辅助加热器，没有氮氧化物、二氧化硫和烟尘的排放，因而无污染由于是分散供暖，大大提高了城市能源安全运行和维护费用低，简单的系统组成，使得地源热泵系统无需专人看管，也无需经常维护简单的控制设备，运行灵活，系统可靠性强节省占地空间，没有冷却塔和其它室外设备，节省了空间和地皮，并改善了建筑物的外部形象较长的使用寿命，通常机组寿命均在巧年以上供暖空调的同时，可提供生活热水。

三、国内地源热泵系统的发展

在我国，地源热泵的研究起始于20世纪80年代，最近年该项技术成了国内建筑节能及暖通空调界的热门研究课题，并开始大量应用于工程实践，与此相关的热泵产

品应运而生，掀起了一股“地热空调”热潮。在工程应用方面，地下水地源热泵系统数量最多，应用范围最广，主要采用“异井抽灌”、“单井抽灌”技术，最大单项工程建筑面积已达16万m2，土壤源地源热泵发展最快，应用潜力最大，最大单项工程建筑面积已达13万m2，地表水地源热泵系统在城市级示范工程中单体规模最大。1996年至今在北京、山东、河南、辽宁、河北、江苏、浙江、湖北、上海和西藏等地相继建成了地源热泵工程，应用范围基本覆盖了我国所有省份。仅以北京市为例，2000年利用浅层地能的面积仅为17万m2，2005年初达到500万m2，2005年新增浅层地能的建筑面积达到300万m2，至此，仅北京市浅层地能利用面积达800万m2，全国地源热泵系统的应用面积已经接近3000万m2。其中，地下水地源热泵系统应用面积约占全部市场份额的45%，土壤源地源热泵系统约占35%，地表水地源热泵系统约占20%。目前全国在建地源热泵项目约为500万m2，规划使用地源热泵系统的建筑面积约为700万m2，其中北京、大连、重庆、南京、上海、成都、青岛麦城、呼和浩特政府新区等地的项目都进入了建设部和财政部拟订共同支持的“十一五”节能与可再生能源科技市级示范项目。

中国地源热泵产品的生产厂家已经超过80家，大部分集中在山东、北京、广东、上海、大连等地区。《地源热泵系统应用情况调查研究分析报告》调查结果显示参与调查的25个企业中，民营企业5个，股份制企业5个，外商独资企业5个，中外合资2个，其他有限责任公司性质企业8个。说明地源热泵这一新兴技术受到广泛关注，不同所有制形式的企业都参与到其开发、应用之中这些企业的规模从100万至数亿元不等，其中注册资本在1亿元以上的占25%，5000万元~1亿元的占12.5%，3000万元~5000万元的为25%，3000万元以下的有37.5%。可见还是以中、小企业居多，说明地源热泵行业目前正处于起步阶段：从现有工程空调供热制冷面积来看，面积在50000m2以上的项目约占16%，在10000m2~50000m2的约占42%，10000m2以下的约42%；占从项目投资来看，1000万元以上的项目占17%，500万~1000万元的项目占21%，500万元以下的项目62%，可见中小项目居多，地源热泵发展潜力巨大。

整体来说，地源热泵在我国长江黄河流域、东北、西北、华北等广大对冷热都有需求的地区，具有较高的适用性，对南方部分只有夏季冷量需求而无冬季热量需求的地区也有一定的适用性，对于那些由于条件限制而不能用煤、电、燃气进行采暖供冷的地区可以说是最佳选择。

四、地源热泵的经济性分析

地源热泵系统价格差别主要来自于系统使用的地区不同、建筑围护结构节能水平差别、项目类别和功能差别。根据现有实际工程测算，如采用地下水式地源热泵系统，系统初投资约为250~420元/m2，其中冷热源部分投资约150~220元/m2；如采取土壤源地源热泵系统，初投资约300~480元/m2，其中冷热源部分投资约为200~270元/m2。和目前常规单一供暖方式相比，燃煤锅炉房供暖系统投资约150~200元/m2，燃气分散锅炉房供暖系统投资约100~150元/m2，热电联产集中供热系统投资约200元/m2（包括增容费），地源热泵系统初投资高，但地源热泵系统提供供暖空调、生活热水多重功能，而传统集中供热基本为单一供暖功能，不可完全类比。

采用地源热泵系统作为楼宇空调系统，其运行费用可大大降低。用地源热泵系统供暖时，根据不同的地域、气候、资源、环境，其运行费用可比传统中央空调系统降

低25%~50%，如北京市11个不同类型建筑地源热泵项目2003~2004年冬季运行费用调查结果表明，7项工程低于燃煤集中供热的采暖价格（18.5元/m2），所有被调查项目均低于燃油、燃气和电锅炉供暖价格用地源热泵系统制冷时，其运行费用可比传统中央空调系统降低15%~30%。

折算到一次能源，以能源利用系统总能效进行比较，现有地下水热泵系统供热总能效最高，约为115%，土壤源热泵系统供热总能效约为100%，燃煤集中锅炉房供热总能效为55%左右，燃气集中锅炉房供热总能效为65%左右，热电厂供热总能效约为70%。

地源热泵系统其静态投资增量回收期约4~10年不等。如北京菊儿胡同小区地下水地源热泵供暖代替燃煤锅炉房供暖，初投资与燃气锅炉房相比增加约51元/m2，每平米供暖折15kg标准煤，与原燃煤锅炉房供暖能耗25kg标准煤/m2相比节能40%，静态经济效益回收期约为6年。

伴随着地源热泵技术逐渐推广应用，政府补贴的逐步完善，产业化规模的不断加大，生产厂家和集成商的逐渐增多，市场竞争逐渐加剧，地源热泵系统的初投资还会进一步降低，地源热泵系统成本应具有50~100元/m2左右的降价空间。

五、中国地源热泵发展存在的障碍

1.政府政策支持与财政补贴稍显薄弱

地源热泵是一项节能环保的技术体系，但目前来讲在房地产应用推广中投资还是相对较高，开发商不愿意在自己的系统中使用这种技术，政府在政策上的支持力度还是稍显单薄，鼓励与补贴政策也还不很明确。建议应象国外机构一样对此类系统设立专项基金给予支持。地源热泵的市场需要政府从可持续发展的角度，综合能源、环保和资源等各个方面的考虑，调整政策，促使其健康有序的发展。

2.对地源热泵系统研发还不够深入

地源热泵作为一种新的科学技术，目前在国家标准规范、宣传材料、系统图集方面还有所欠缺，同时在科研上还有一些问题没有取得突破，比如土壤源地源热泵系统的地下温度场的计算方法不统一海水源地源热泵系统海水取水口的设置地下水地源热泵的地下管井的设计与施工、水源的探测开采、供水过滤、水质防腐处理、取水回灌的成套技术等问题都还没有较好的解决方法对于已经完成并且运行的地源热泵系统，对其能效性能缺乏正确的评估体系也是影响其正常发展的原因之一。

“十一五”国家科技支撑计划项目中对地源热泵系统拟解决的问题有地下水地源热泵采用抽水和回灌方式对地下生态环境的影响地下水地源热泵的成井技术和取水技术与回灌技术，维护与保养技术，取水温度的计算方法研究采用土壤源地源热泵的地下水文地质条件不同的布孔密度对应的不同综合传热系数的计算方法地源热泵系统的评估指标体系污水、海水源地源热泵的取水设备开发，污水换热技术及专用换热器开发等。

3.国内地源热泵产品生产商的产品型号不全，可靠性不高

目前国内生产水一水热泵的厂家已经超过20个，但是产品的性能和质量令人担

忧。大部水一水热泵产品未进行正确、严格的设计计算，也未经过权威机构的检测，因此产品的性能与产品样本差异较大，导致工程失败的例子屡见不鲜。国产水一水热泵的质量巫待提高，产品规格、型号、性能参数各异，难以评价。且目前国内用于地源热泵系统的产品规格型号较少，难以满足工程的需要。

4.缺乏必要的宣传推广活动

已经成熟的技术没有得到及时广泛的推广和普及，也给此项技术的应用造成了一些障碍。地源热泵工程设计作为一项技术含量较高的技术，目前仅掌握在少数科研单位手中，各大设计院的设计人员还没有完全掌握。地源热泵的推广应用，目前缺乏各个专业、各个领域人们的共同配合，缺少从政府政策、主机设计制造、系统的设计和运行管理等各个方面的共同参与。

六、中国地源热泵的市场潜力和发展趋势

目前，我国城乡既有建筑总面积约400亿m2，其中城镇约为160亿m2，在城镇中居住建筑面积约为105亿m2，其中能达到建筑节能标准的仅占5%，其余95%都是未来需要陆续进行节能改造的高能耗建筑同时，我国每年新增房屋建筑面积约20亿m2，预计到2020年底，我国新增的房屋面积将近300亿m2，新增城镇民用建筑面积将为100~150亿m2。随着人民生活水平提高，我国采暖线也将逐步南移，采暖面积会逐步增大，新建建筑将有70亿m2以上需要供暖。

据专家测算，目前我国发电装机容量为5.08亿KW，百米内地下水每年可采集的低温能量约为2.2×108KW，相当于其43%，近百米内的土壤每年可采集的低温能量相当于1.5×1012KW，则是其2950倍，浅层地能的应用仍然有相当大的市场发展空间，如果全国每年在1亿m2建筑中推广应用地源热泵系统供暖空调，则每个采暖季可替代374万吨左右标煤，或25亿m2左右天然气，削减约6.4万吨氮氧化物、933万吨二氧化碳约16万吨颗粒物的排放。

基于此种情况，建设部提出，在“十一五”期间，推广浅层地能使其使用面积达到

2.4亿m2。同时，北京市发改委表示，北京将继续大力推广浅层地能，作为现行供暖的替代能源。今后凡政府投资的项目如政府机构、医院、学校等公共建筑，有条件的要优先使用浅层地能。预计到2010年，北京市将有2000万m2的建筑采用浅层地能来供暖。

为了顺应国家大力发展可再生能源的号召，当前政府、技术研究、工程设计与安装以及设备制造商等部门应共同努力做好以下几方面工作建议国家建立专项基金，鼓励地源热泵的推广应用调查现有的地源热泵工程，总结经验收集现有的用于地源热泵的全国水文地质资料，建立基本资料库建立专业的地源热泵用管井设计和施工队伍，完善地埋管换热器的安装和施工队伍，适当时候建立专项设计施工资质管理制度开展国家级和城市级的地源热泵海水源、污水源、余热热源工程示范，以得到正确可靠的技术数据，指导工程设计、安装和运行，然后开发适合国情、因地制宜的地源热泵机组，完善产品系列和规格加强政府对地源热泵工程的质量监管，防止一哄而起，杜绝假冒伪劣，保证地源热泵在建筑中应用中健康发展开发地源热泵和其它能源互相补充的技术体系，拓宽其发展方向。

第二篇：地源热泵技术特点

地源热泵技术

1、地源热泵技术属可再生能源利用技术 地源热泵是利用了地球表面浅层地热资源（通常小于400米深）作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。地表浅层地热资源可以称之为地能（Earth Energy），是指地表土壤、地下水或河流、湖泊中吸收太阳能、地热能而蕴藏的低温位热能。地表浅层是一个巨大的太阳能集热器，收集了47%的太阳能量，比人类每年利用能量的500倍还多。它不受地域、资源等限制，真正是量大面广、无处不在。这种储存于地表浅层近乎无限的可再生能源，使得地能也成为清洁的可再生能源一种形式。

2、地源热泵属经济有效的节能技术 地能或地表浅层地热资源的温度一年四季相对稳定，冬季比环境空气温度高，夏季比环境空气温度低，是很好的热泵热源和空调冷源，这种温度特性使得地源热泵比传统空调系统运行效率要高40%，因此要节能和节省运行费用40%左右。另外，地能温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性。据美国环保署EPA估计，设计安装良好的地源热泵，平均来说可以节约用户30～40%的供热制冷空调的运行费用。

3、地源热泵环境效益显著 地源热泵的污染物排放，与空气源热泵相比，相当于减少40%以上，与电供暖相比，相当于减少70%以上，如果结合其它节能措施节能减排会更明显。虽然也采用制冷剂，但比常规空调装置减少25%的充灌量；属自含式系统，即该装置能在工厂车间内事先整装密封好，因此，制冷剂泄漏机率大为减少。该装置的运行没有任何污染，可以建造在居民区内，没有燃烧，没有排烟，也没有废弃物，不需要堆放燃料废物的场地，且不用远距离输送热量。

4、地源热泵一机多用，应用范围广 地源热泵系统可供暖、空调，还可供生活热水，一机多用，一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统；可应用于宾馆、商场、办公楼、学校等建筑，更适合于别墅住宅的采暖、空调。

5、地源热泵空调系统维护费用低 在同等条件下，采用地源热泵系统的建筑物能够减少维护费用。地源热泵非常耐用，它的机械运动部件非常少，所有的部件不是埋在地下便是安装在室内，从而避免了室外的恶劣气候，其地下部分可保证50年，地上部分可保证30年，因此地源热泵是免维护空调，节省了维护费用，使用户的投资在3年左右即可收回。此外，机组使用寿命长，均在15年以上；机组紧凑、节省空间；自动控制程度高，可无人值守。地源热泵缺点 当然，象任何事物一样，地源热泵也不是十全十美的，如其应用会受到不同地区、不同用户及国家能源政策、燃料价格的影响；一次性投资及运行费用会随着用户的不同而有所不同；采用地下水的利用方式，会受到当地地下水资源的制约，实际上地源热泵并不需要开采地下水，所使用的地下水可全部回灌，不会对水质产生污染。

第三篇：浅谈钻井技术现状及发展趋势

浅谈钻井技术现状及发展趋势

【摘要】随着油田的深入开发，钻井技术有了质的发展，钻井工艺技术研究、破岩机理研究、固控技术研究、钻井仪表技术研究、保护油气层钻井完井液技术研究以及三次采油钻井技术等都取得了科研成果，施工技术逐渐多样化，目前已在水平井、径向水平井、小井眼钻井、套管开窗侧钻井、欠平衡压力钻井等方面获得了突破。一些先进的钻井技术走出国门，走向世界，如：计算机控制下套管技术、套管试压技术、随钻测斜技术、密闭取心技术、固控装备、钻井仪表、钻井液监测技术、MTC固井技术及化学堵漏技术等，本文就国内钻井技术的现状及发展趋势进行分析。

【关键词】钻井技术；发展趋势；油田开发

引言

通过钻井技术及管理人员的不懈努力，钻井硬件设施已经比较完善，很多钻井公司配备了先进的钻井工艺实验室、固控设备实验室、钻井仪表实验室、油田化学实验室、高分子材料试验车间、全尺寸科学实验井等，这些硬件设施满足了各种钻井工程技术开发与应用的需要。钻井技术也有了长足发展，具备了世界先进水平，钻井技术的进步为油田科技事业的发展做出了积极的贡献，并取得了良好的经济效益和社会效益，如TZC系列钻井参数仪作为技术产品曾多次参与国内重点探井及涉外钻井工程技术服务，并受到外方的认可。多年来，由于不断进行技术攻关研究与新技术的推广应用，水平井钻井技术迅速提高。水平钻进技术是在定向井技术基础上发展起来的一项钻进新技术，其特点是能扩大油气层裸露面积、显著提高油气采收率及单井油气产量。对于薄油层高压低渗油藏以及井间剩余油等特殊油气藏，水平井技术更具有明显的优势。

1、钻井技术发展现状

从世界能源消耗趋势看，还是以油气为主，在未来能源消耗趋势中，天然气的消耗增加较快，但是在我国仍然以石油、煤炭作为主要能源。尽管如此，我国的油气缺口仍然很大，供需矛盾很突出，60%石油需要进口，从钻井的历史看，我国古代钻井创造了辉煌历史，近代钻井由领先沦为落后，现代钻井奋起直追，逐步缩小差距，21世纪钻井技术有希望第二次走向辉煌。随着钻进区域的不断扩大及钻井难度的不断增加，各种新的钻井技术不断出现，目前，水平井钻井技术逐渐成为提高油气勘探开发最有效的手段之一。各种先进的钻井技术在油田开发中显示出了其优越性，新技术、新工艺日益得到重视和推广应用。例如：旋转钻井技术，是目前世界上主要的钻井技术，旋转钻井方式有以下几种：转盘（或顶驱）驱动旋转钻井方式、井下动力与钻柱复合驱动旋转钻井方式（双驱）、井下动力钻具旋转钻井方式、特殊工艺旋转钻井方式：欠平衡钻井、套管钻井、连续管钻井、膨胀管钻井等、冲旋钻井方式（空气锤钻井等）。其中，冲击旋转钻井就是在普通旋转钻井钻头上部接一个冲击器。冲击器（有液动冲击器，气动锤等）是一种井底动力机械，依靠高压钻井流体，推动其活塞冲锤上下运动，撞击铁砧，并通过滑接套传递给钻头，钻头在冲击动载和静压回转的联合作用下破碎岩石。冲击力不同于静压力，它是一种加载速度极大的动载荷，作用时间极短，岩石中的接触应力瞬时可达最大值并引起应力集中，岩石不易产生塑性变形，表现为脆性增加，岩石易形成大体积破碎，提高钻井速度。从破岩机理来看，空气锤钻井主要依靠空气锤活塞对钻头的高频冲击作用破岩，而不需要采用大钻压迫使钻头吃入地层破岩。因此，钻井作业中，空气锤钻井技术是采用低转速（20～30rpm）、小钻压（5～10kN）及高频震击破岩方式的钻进技术，既能有效满足井斜控制要求，又能大幅度提高机械钻速，是一种比较理想的防斜打快钻井技术。

2、与钻井技术相关难题分析

（1）针对我国复杂深井和超深井钻井工程中面临的严重井斜和低效率等技术难题，应积极组织优势力量，从客观（地层各向异性）和主观（垂钻系统）两个方面进行技术攻关研究，以期尽快获得具有自主知识产权的先进控制工具、科学计算软件及智能钻井系统等。随着材料、信息、测量与控制等相关学科领域的发展，钻井与油气井工程技术不断朝着信息化、智能化及自动化的方向发展，如旋转导向钻井系统、智能完井等。应积极发展膨胀管技术，以便彻底革新井身结构，推动油气井工程的技术革命。这不仅能够大幅度提高石油工程效率和效益，而且能够为不断创造人类“入地、下海”的新纪录提供高技术支持。

（2）复杂结构井、深井超深井、高危气井及特殊工艺钻井等技术系列，在20世纪90年代已得到迅速发展与应用。进入21世纪后，这些技术系列仍是油气资源勘探与开发所需要的关键技术系列，并将得到进一步发展与提高。与国外先进水平相比，我国在这些技术方面整体上仍存在较大的差距。国外先进的自动垂钻系统，虽然可以在昂贵的复杂深井和超深井垂直钻井工程中发挥有效作用，但目前的技术水平仍在使用条件上具有一定的局限性，在实际工作中应注意对其进行科学评估与合理选用。

（3）钻井逐渐与录井、测井及地震等信息技术融为一体，以有效地解决钻井过程中的不确定性问题，从而可提高油气钻探与开发的效果和效益，如LWD和SWD等技术即为典型例证。

3、油气钻井技术发展趋势

油气井包括普通结构井和复杂结构井。复杂结构井包括多分支井、大位移井、水平井、复杂地条件下的深井超深井、高危气井、高温高压气井等。地下环境的复杂性及其不确定性（地应力、地层压力、各向异性、可钻性、理化特性、不稳定性等地层特性十分复杂和异常）给油气钻探造成极大困难：钻井事故多、速度慢、质量差、效益低（成本高），严重制约了油气勘探开发的步伐。目前，钻井复杂深井油气钻探难度很大，钻井技术正在根据实际需求，不断攻克难关，未来钻井技术的发展趋势：大位移井技术在我国逐步应用，采用大位移井技术已经开发了南海西江24-1油田和流花11-1油田；欠平衡钻井技术正在各大油田推广应用；国外已经成熟的CTD（连续管钻井）技术，我国也逐渐开始常识应用；膨胀管钻井技术和套管钻井技术也有了实质性发展；旋转导向钻井技术正在研制中；钻井向地球的更深处钻探、井身结构有重大革新、挑战大位移井延伸极限、钻井的信息化与智能化发展、井下测量与可视化计算。

结束语

经过历代钻井人员的努力，国内各油田钻井队伍不断壮大，钻井装备水平逐渐提高，生产管理水平实现现代化，众多先进钻井技术已经达到世界先进水平。但是，随着油田开发的不断深入，油田开采难度逐渐加大，勘探开发有了更高的要求，这给钻井技术带来了新的挑战，钻井难度不断加大。相信在钻井人员在苦难面前一定能够正确面对，一定能够不断的进行技术创新和技术进步，一定能够不断解决世界性难题，为油田勘探开发打下良好的基础作用。

参考文献

[1]沈忠厚，黄洪春，高德利.世界钻井技术新进展及发展趋势分析[J].中国石油大学学报（自然科学版），2009年04期

[2]李东方.我国石油钻井技术现状及发展趋势初探[J].化工管理，2014年08期

第四篇：地源热泵技术的发展及其优点

地源热泵技术的发展及其优点

地源热泵实际上是一项非常古老的技术，四十年代便有应用，只是近五年来相关技术发展，使其迅速商业化。地源热泵的名称最早出现在1912年瑞士的一份专利文献中，20世纪50年代欧洲出现了利用地源热泵的第一次高潮。在此期间，Ingersoll和Plass根据Kelvin线源概念提出了地下埋管换热器的线热源理论，但当时由于能源价格低，系统造价高，没有得到广泛应用。70年代，石油危机把人们的注意力集中到节能、高效益使用能源，使地源热泵的发展进入了高潮阶段，此时地下埋管已由早期的金额管改为塑料管。这个时期欧洲建立了不少水平埋管换热器的地源热泵，但主要用于冬季供暖。80年代初开始，美国、加拿大开展了冷暖联供地源热泵方面的研究工作，不少文献报道了地源热泵不同形式地下埋管换热器的传热过程及模型，并有部分工程的运行总结和性能比较。

美国能源部（DOE）和美国环境保护署（EPA）均已确认，地源热泵系统是目前效率最高、对环境最有利的热水、取暖和制冷系统。一方面它利用地下土壤或岩石的相对稳定温度使取暖和空调系统在全年都能维持高效运行，为地源热泵用户节省电费20－50％。

从一些文献的计算结果可以看出，多区顶风系统、单区顶风系统、冷水变风系统和多区地源热泵系统的效率比分别为1.54kw/ton、1.40kw/tom、1.23kw/ton和0.88kw/ton，kw/ton表示千瓦耗电/吨制冷量。可见，与传统空调相比，地源热泵系统的效率比最好。另一方面，在同等条件下，采用了地源热泵系统的建筑物能够减少维护费用。地源热泵非常耐用，它的机械运动部件非常少，所有的部件不是埋在地下便是安装在室内，从而避免了室外的恶劣气候，其地下部分可保证50年，地上部分可保证30年，因此地源热泵是免维护空调，节省了维护费用，使用户的投资在三年左右即可回收。对林肯城和内布拉斯加这两处地方和20所学校进行了有关空调系统维护费用的调查。这20所学校采用了4种不同的供冷方式：地源热泵系统（GHP）、带有热水锅炉的空气冷却器（ACC/GHWB）、带有热水锅炉的水冷却器（WCC/GHWB）、带有蒸汽锅炉的水冷却器（WCC/GSB）。

在亚特兰大市，对每户家庭采用空冷热泵系统每年的费用是826美元，采用普通空调系统的费用686美元，采用地源热泵系统的费用是397美元。可见，地源热泵系统的运行费用相对于其它空调系统来说是相当低的。

更重要的一点是，地源热泵系统所使用的制冷剂在工厂里注入并被完全密封，使用过程中绝无泄漏，用户任何时候均不必添补制冷剂，因而减少了对臭氧层的破坏。该系统可用于不同结构、不同面积的居民建筑上，可在新建筑施工时安装，也可用于旧建筑的改造，其在设计中的弹性使得它成为一个非常吸引人的空调选择。地源热泵在去湿方面有特别的长处，因而非常适合于夏季炎热而潮湿的气候，如果在空气配送装置上加上空调器，地源热泵在这一点上的特点将更加突出，因此若要达到室内空气质量标准，地源热泵系统也是一个非常好的选择。

地源热泵正是有以上优势、政府办公楼、公寓和餐馆等等。根据民用美国阿可拉荷马州电力公司在红河谷所作的用户调查：如果要1分至10分之内打分，99％的地源热泵空调用户对其在夏天的制冷能力打8分以上，73％的用户打了满分10分。

第五篇：地源热泵分析

湖北能源调度大楼

地源热泵空调系统分析报告

一、项目概况

湖北能源调度大楼位于武汉市武昌区徐东大街中段，项目用地面积9770.5m2，总建筑面积96806m2，其中地上39层建筑面积71300m2，地下3层建筑面积25506m2。总建筑高度为167.8m。地上一到三层为裙楼，四层到三十九层为标准办公层，避难层设置在十五层和二十八层。

二、集中空调系统初步设计方案简介

原设计中，本大楼采用集中供冷、供热的水—空气系统，分设2个独立的空调系统。1-37层为一个冷热源空调系统（空调系统一），其中1-14层为低区，16-37层为高区。

38、39层为电力调度中心，另设一个单独冷热源的空调系统（空调系统二）。

1、空调冷热源

空调系统一：夏季采用，冰蓄冷（2台）+双工况螺杆式冷水机组（3台）+地埋管地源热泵机组（2台）的方式供冷，高低区分设空调水系统，低区由分水器直接供冷、高区通过设置在15层（避难层）的冷水板换供冷；

高低区共用空调冷源，冷量由蓄冰罐、双工况螺杆式冷水机组、地埋管地源热泵机组联合提供。夏季在夜间电价低谷时开启双工况螺杆式冷水机组蓄冰。白天根据空调冷负荷大小采用以下三种模式：蓄冰盘管单独供冷、蓄冰罐与双工况螺杆式冷水机组联合供冷、蓄冰罐+双工况螺杆式冷水机组+地埋管地源热泵机组联合供冷。地源热泵机组启停由室内空调冷负荷大小和冬季从土壤总吸热量与夏季对土壤总放热量基本平衡决定，即夏季当蓄冰罐与

螺杆式冷水机组联合供冷不能满足大楼空调冷负荷要求时，开启一台或二台地源热泵机组进行补充供冷，反之则地源热泵机组停止运行。

冬季低区采用地埋管地源热泵机组直接供热，高区采用二台燃气真空锅炉直接供热。

空调系统二：冬夏季采用风冷涡旋式热泵机组供冷供热，主机选择二台，每台机组在标准空调工况时的制冷量均为253KW，制热量为260 KW，热泵机组设置在39层屋面上。

三、经济技术分析：

1、地埋管地源热泵是通过输入少量的高位能源将浅层低位地能向高位能源转移的可再生能源利用技术，它可以将地下土壤中的热量或者冷量转移到所需要的地方，实现空调制冷、采暖或者生活热水使用，仅需要消耗极少的输送能耗。该系统比传统空调系统运行效率高30%-60%，能大幅降低系统运行费用。

2、冰蓄冷空调技术是利用错峰分时电价优惠政策，夜间电网低谷时运转制冷机制冷，并以冰的形式蓄存，在白天用电高峰时将冰融化提供空调供冷，从而达到转移高峰电力负荷，提高电厂一次能源利用效率、降低空调运行费用的一项调荷节能技术

3、有良好的社会和企业经济效益

我国上世纪50年代天津大学开始进行地源热泵研究，2000年后北京中科院能源高科技有限公司开始市场化运行。2006年北京市发改委、规划委等9家联合发文在北京“埋管式地源热泵按45元/㎡一次性补助”.现全国已有31个以上省进行地源热泵的工程。

一、对初期投资影响

（1）机组初投资比冷水机组费用多10%-30%。

（2）增加打井（埋管）费用。

（3）无冷却塔和冷却系统，不仅省费用，还可节约建筑面积和建筑空间

（4）减少锅炉房和锅炉容量、无入网费（煤气、天燃气）或少入网费、和减少储油罐安全费。

二、运行费比较

（1）夏季制冷，节约费用>20%。

（2）夏季采用热回收，可免费提供生活热水。

（3）冬季制热时，运转费用相当于天燃气、燃油锅炉的50%。

（4）全年运行费节约30%左右。

四、对目前方案的意见和建议

1、从最新的设计说明上看，有效埋管深度为80米，埋管深度可增大至100米~~~120米，如有效深度至120米，则总的埋管深度增加16560米，在夏季可多提供散热量800KW左右。

2、原设计有35个温度测点，我们的场地不大,实际可否减少，而且可以考虑在地埋管孔内直接安放传感器。

3、原设计中，白天根据空调冷负荷大小采用以下三种优先模式：蓄冰盘管单独供冷、蓄冰罐与双工况螺杆式冷水机组联合供冷、蓄冰罐+双工况螺杆式冷水机组+地埋管地源热泵机组联合供冷。

该设计意图是优先使用冰蓄冷，然后才是水源热泵系统。因为地源热泵空调运行的经济性和舒适性以及是本大楼的亮点，而且地源热泵的制冷量比冰蓄冷大，我们建议优先运行地源热泵系统。

4、冰蓄冷空调是利用夜间低谷负荷电力制冰储存在蓄冰装置中，白

天融冰将所储存冷量释放出来，可以减少电网高峰时段空调用电负荷及空调系统装机容量。

但根据目前国家对能源调控的趋势，将逐步取消峰谷电价，实行阶梯电价。从2010年6月起，湖北省停止执行居民分时和蓄能产品优惠电价政策，分时电表将不再享受优惠。随后，国家发改委正式回应电价问题，有关负责人介绍，发改委正研究电价调整一事，同时湖北省物价部门有关负责人通告媒体，实行阶梯电价是大方向。一旦峰谷电价取消，冰蓄冷系统在运行费用上将大幅提高。由于原方案本身就有螺杆机冷水机组，建议取消冰蓄冷系统，把冷水机组改成离心机式的亦可完全满足需求，并且运行效率更高。由于系统的简化，将节省初期投资100万左右。

5、空调系统

（二）建议取消。因该系统实为精密空调，一般用在实验室等对空气温度、湿度要求比较高，一般是恒温恒湿的环境里。而我们的调度楼办公室对温度、湿度没有这么高的要求，只是普通的办公环境。因此建议取消该系统，直接使用系统

（一），或者有必要的话加装普通中央空调。

五、负三层埋管工程分析

负三层埋管是地源热泵系统施工的关键。

1、施工方案的前期调查和论证

本工程地源热泵的施工是在地下负三层施工，为此我们进行了广泛的研究咨询。

（1）国内的地源热泵项目绝大多数是在平地上或广场上进行施工，施工难度很小。我们这个项目是在地下三层实施，这将会增加深基坑暴露的时间。由于项目周边的普通居民住宅离基坑只有十米左右，深基坑的安全风险非常大。预估414口井的打井时间需要两个月，实际施工时必须加强安全管理、交叉施工管理，合理安排好施工方案。

（2）预计地埋管打井施工会和土方开挖等作业交叉施工，成品保护是关键，否则，一旦对埋管造成破坏就是不可补救的。我们通过了解，武昌火车站在做地源热泵施工时，后期土方开挖等对埋管造成了很多破坏，引起换热量达不到设计要求，实际使用效果很差。

（3）建议地埋管施工和主机设备采购、安装由一个承包商来完成，避免出现系统出现平衡问题。并且发生问题后，两家互相扯皮，互不认账，不能很好解决问题。我们通过了解，武汉新火车站地源热泵施工由四家施工单位完成，究其原因，是要平衡各方的关系和利益不得已而为之，最后造成投资增加、工期延长等一系列问题。

（4）冬季从土壤总吸热量与夏季对土壤总放热量保持平衡是数年后系统还能保持良好运行效果的关键。一般来讲，总放热量大于总吸热量，当系统运行几年后，通过适当加长冷水机组的运行时间等措施可解决此问题。

（5）系统主机是整个空调系统的心脏，因欧美国家做地源热泵比较早，技术非常成熟，因此建议主机选用进口品牌，如克莱门特和特灵、美意等。

二〇一一年七月二十日

考察结果：

1、前期投资：

2、后期使用费用：0.12——0.15元/平米