T-GRM 144-2026 干热岩地热能开发设计规范

T/GRM144—2026干热岩地热能开发设计规范ICS27.010CCSF15/19GRM中关村绿色矿山产业联盟团体标准T/GRM144—2026干热岩地热能开发设计规范Designspecificationsforhotdryrockgeothermalenergydevelopment2026-02-02发布2026-02-03实施中关村绿色矿山产业联盟发布目次前言...II1范围...12规范性引用文件...13术语和定义...14设计要求...25开发部署...36钻井工程设计...37完井工程设计...48热储改造工程设计...49循环取热工程设计...510地面工程设计...511环保与职业健康安全...612技术经济评价...613设计书编制...6附录A（资料性）干热岩地热能开发设计的基础资料...8附录B（资料性）干热岩地热体特征描述...9附录C（规范性）热储地质品质及工程品质评价指标...10前言本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本文件由中关村绿色矿山产业联盟提出并归口。本文件起草单位：中国矿业大学、中国石油大学（北京）、中国矿业大学(北京)、江苏省地质调查研究院、江苏华东地质建设集团有限公司、中石油集团工程技术研究院有限公司。本文件主要起草人：付国强、吴永辉、车平、王丽娟、关俊朋、许献磊、胡晓东、张杨、邹冠贵、陈冬、刘志平、尚立涛、李孟琳、屈争辉、钱进、李哲、罗金辉、郭强、杨学松、孙晨皓、张旭东、乔岩、马娟、杜志明。1范围本文件规定了干热岩地热能开发设计的设计要求、开发部署、钻井工程设计、完井工程设计、热储改造工程设计、循环取热工程设计、地面工程设计、环保与职业健康安全、技术经济评价、设计书编制等。本文件适用于干热岩地热能开发设计。不适用于浅层地热能及常规水热型地热开发。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB17740地震震级的规定GB50791地热电站设计规范GB/T11615地热资源地质勘查规范GB/T19409水(地)源热泵机组GB/T19830石油天然气工业油气井套管或油管用钢管DZ/T0331地热资源评价方法及估算规程NB/T10097地热能术语NB/T11154干热岩钻井技术规范NB/T11697干热岩力学参数实验测试方法NB/T11699干热岩井压裂设计推荐做法3术语和定义GB50791、GB/T11615、GB/T19409、NB/T10097界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1干热岩hotdryrock不含或仅含少量流体，温度高于180℃，作为热能资源开发利用的岩体。3.2增强型地热系统enhancedgeothermalsystem(EGS)采用水力压裂、化学刺激、热刺激等人工改造手段形成地热储层，从低渗透性岩体中经济地采出深层热能的人工地热系统。3.3地热流体geothermalfluid从地热井中提取的热水、汽水混合物、干蒸汽等流体。3.4地热井试井geothermalwelltesting地热井成井后的动态参量测试，包括流体相态、产量、压力、温度、矿物组成等。3.5地热尾水回灌geothermaltailwaterreinjection为保持热储压力、充分利用能源和减少地热流体直接排放对环境的污染，对经过利用的地热流体或其他水源，通过地热回灌井重新注回地热储层的过程。3.6热储模型geothermalreservoirmodeling在掌握热田机制和开采生产的全系列工程测试数据的基础上，建立的热储构造、水热储集与传导属性、地应力、水热供给边界条件等模型。3.7地热体geothermalbody地球内部具备一定规模温度异常、具备热量储存能力的地质体/热流体系统，是地热资源的核心载体。3.8热突破时间thermalbreakthroughtime向地热回灌井注入的尾水首次到达地热采出井所需的时间。3.9热储寿命geothermalreservoirlife地热储层从商业性开采起，到产能下降到不再具有经济利用价值为止所持续的时间。4设计要求4.1一般要求干热岩地热能开发设计要求包括下列内容：a)建立热储模型，设计增强型地热系统，确定开发部署方案；b)确定钻井、完井、热储改造、地面等工程方案；c)确定环保与职业健康安全措施；d)评估投资规模、技术与投资风险。4.2基础条件4.2.1开发有利区干热岩地热能开发设计前，应已开展地热体地质评价与工程研究，并已确定达到工业开发要求的有利区。4.2.2先导试验干热岩地热能开发设计前，应已开展小规模、系统性的先导试验，并已确定地热开发利用技术、经济效益与环境影响。4.2.3基础资料需要准备的基础资料见附录A。4.3设计内容设计内容应包括开发部署、钻井工程设计、完井工程设计、热储改造工程设计、循环取热工程设计、地面工程设计、环保与职业健康安全和技术经济评价。5开发部署5.1地热体特征描述地热体特征描述应明确热源、热储、热盖、热通等地质特征，应包括热储岩性、厚度、埋深、分布、相互关系及其边界条件，测定热储参数；应明确热储的渗流、导热及取热动态特征。见附录B。5.2热储模型构建热储模型构建应综合分析热储区内已有地质、水文地质、地热地质、深部地热钻井及地球物理勘查资料，查明地热田或研究区内的地质构造、岩浆活动，以及热储岩性、厚度、分布范围及其埋藏条件，建立三维热储模型，定量描述热储地质品质、工程品质评价指标参数分布特征。见附录C。5.3储热能力评估储热能力评估应基于地热体特征描述和三维地质建模结果，初步分析热储改造方式与参数，计算矿区地热静态储量、储量丰度、动态储量的分布特征，确定热储开采的可靠性，应按照DZ/T0331规定。地热静态可采储量可按公式(1)计算。Q=ρ式中：Q——地热储量，单位为焦耳(J)；V——储层体积，单位为立方米(m³)；ρrCrΔT——有效温度差，单位为摄氏度(℃)；η——热提取效率，百分数，一般不应小于15%。5.4增强型地热系统设计5.4.1开发井优化部署开发井优化部署应论证开发井型与井网，确定合理井距与靶点位置，明确建井顺序与滚动开发方式。5.4.2取热方式优选取热方式优选应通过择优选取方式，确定热储改造方式与参数、取热工质类型和井间配合方式。5.5开发指标预测及方案优选5.5.1应根据技术绿色、低碳、环境友好性等因素，确定3个及以上初步的开发方案。5.5.2开发指标预测应采用热流固耦合数值模拟预测30~50年以上的取热动态，预测指标应包括循环流体量、取热量、取热效率、热储温度场动态特征、热突破时间、热储寿命。5.5.3方案优选应全面对比开发指标、技术经济及环保情况，并应确定最终开发方案的单井循环流量、部署井数量、热储改造参数、建井批次与顺序。5.6工程实施进度工程实施进度应确定钻井、完井与压裂改造、循环取热、地面建设的实施进度。6钻井工程设计6.1一般要求钻井工程设计应以地热体综合评价、开发部署设计为基础，兼顾后续完井与压裂改造工程、循环取热工程的需要确定。6.2钻井工程设计内容6.2.1井身结构设计按照NB/T11154规定，井身结构设计应包括下列内容：a)各井段套管规格、钢级、壁厚及材质选择；b)各井段钻井液类型、性能参数及维护处理措施；c)井眼尺寸与井斜控制要求；d)固井设计参数及施工要求；e)完井井口装置选择与安装要求。6.2.2钻井工艺设计钻井工艺设计应结合地热体埋深、岩性特征及地应力条件，确定钻井方式（直井、定向井、水平井或多分支井），明确钻井设备选型、钻井参数控制、钻井事故预防及处理措施，重点考虑高温、高压及复杂地层的钻井技术要求。6.2.3钻井质量控制钻井质量控制应明确井身质量、固井质量、钻井液性能等控制指标，制定质量检验标准及验收流程，确保钻井工程符合后续工程施工要求。7完井工程设计7.1一般要求完井工程设计应与钻井工程设计、热储改造工程设计相衔接，满足热储改造及循环取热的工艺要求，确保井身完整性、密封性及热传导效率。7.2完井方式选择根据热储岩性、渗透性及改造方式，合理选择完井方式，可采用裸眼完井、筛管完井、套管射孔完井等方式，明确完井管柱结构、材质及安装要求。7.3完井质量要求完井质量应符合下列要求：a)完井管柱安装牢固，密封性良好，无泄漏；b)井眼清洁，无沉砂、落物等影响后续施工的障碍物；c)完井后应进行井身质量检测及试井测试，确保满足热储改造及取热要求。8热储改造工程设计8.1一般要求热储改造工程设计应基于热储模型及储热能力评估结果，结合地热体力学参数，确定改造方式、改造参数及施工工艺，确保形成高效、稳定的人工热储通道。8.2改造方式选择优先采用水力压裂改造方式，也可根据热储特征采用化学刺激、热刺激等辅助改造方式，明确改造井段、改造范围及改造顺序。8.3改造参数设计按照NB/T11699规定，改造参数设计应包括下列内容：a)压裂液类型、性能参数及用量计算；b)施工压力、排量及施工时间控制；c)支撑剂类型、粒径及用量选择；d)改造后人工裂缝参数（缝长、缝宽、缝高）预测及验证要求。8.4改造质量控制改造质量控制应制定施工过程监测方案，实时监测施工压力、排量等参数，改造完成后应进行试井测试，评估人工热储的渗透性及换热能力，确保改造效果符合设计要求。9循环取热工程设计9.1一般要求循环取热工程设计应结合开发部署方案及热储特征，确定取热系统类型、循环参数及运行方式，确保取热效率稳定、系统运行安全可靠。9.2取热系统设计根据开发规模及取热需求，选择闭式循环取热系统或开式循环取热系统，明确取热工质类型（水、有机工质等）及选择依据，设计取热管路系统、循环泵组及换热设备。9.3循环参数设计循环参数设计应包括循环流量、进出口温度、系统压力等参数，结合热储温度场动态预测结果，优化循环参数，确保取热效率及热储寿命。9.4尾水回灌设计采用开式循环取热系统时，应设计尾水回灌系统，明确回灌井部署、回灌压力、回灌流量等参数，制定尾水处理工艺及回灌质量控制措施，确保回灌安全，减少对热储及周边环境的影响。10地面工程设计10.1一般要求地面工程设计应结合开发部署及周边环境条件，遵循绿色、低碳、节能的原则，合理布置地面设施，确保工程建设与周边环境协调，系统运行稳定高效。10.2地面设施布置地面设施包括钻井平台、完井作业区、热储改造作业区、取热站、换热站、尾水处理站、办公及辅助设施等，布置应符合安全距离要求，优化场地布局，减少土地占用。10.3管网工程设计管网工程设计应包括取热管路、回灌管路、换热管路等，明确管网材质、规格、敷设方式及保温措施，确保管网密封性良好、热损失小，满足系统运行压力及温度要求。10.4辅助系统设计辅助系统设计应包括供电系统、供水系统、排水系统、消防系统、通信系统等，确保辅助系统与主体工程匹配，保障系统正常运行。11环保与职业健康安全11.1环保要求11.1.1开发设计过程中应进行环境影响评价，制定环境保护措施，减少工程建设及运营过程中对土壤、地下水、大气及生态环境的影响。11.1.2钻井废液、压裂废液等应经处理达到排放标准后排放或综合利用，严禁随意排放；固体废物应分类收集、妥善处置，避免环境污染。11.1.3加强地热尾水回灌管理，防止尾水泄漏造成地下水污染；监测热储温度场、压力场变化，避免引发地质环境问题。11.1.4控制工程施工及运营过程中的噪声、扬尘污染，制定相应的防治措施，符合国家及地方环保标准。11.2职业健康安全要求11.2.1制定职业健康安全管理制度及应急预案，加强对施工及运营人员的安全培训，确保人员安全。11.2.2钻井、完井、热储改造等高空作业、高温作业、高压作业应采取相应的安全防护措施，配备安全防护设备。11.2.3加强对钻井设备、压裂设备、循环泵组等特种设备的维护与检测，确保设备运行安全，防止设备故障引发安全事故。11.2.4监测工程施工及运营过程中的地震活动，按照GB17740规定制定地震应急预案，避免诱发地震造成安全隐患。12技术经济评价12.1一般要求技术经济评价应基于开发方案及设计内容，全面评估项目的技术可行性、经济合理性及风险水平，为项目决策提供依据。12.2技术评价技术评价应包括开发技术的成熟度、适用性、可靠性，工程施工难度，设备选型的合理性，以及项目运营过程中的技术保障能力等，评估项目技术方案的可行性及优化空间。12.3经济评价经济评价应包括投资估算、成本核算、收益预测、盈利能力分析、偿债能力分析等，明确项目投资规模、投资回收期、内部收益率等经济指标，评估项目的经济合理性。12.4风险评价风险评价应识别项目开发过程中的技术风险、经济风险、环境风险、安全风险等，分析风险发生的概率及影响程度，制定风险防范及应对措施，降低项目风险。13设计书编制13.1一般要求干热岩地热能开发设计书应按照本文件规定的内容编制，做到内容完整、数据准确、论证充分、条理清晰，符合项目开发实际需求，为工程施工及运营提供指导。13.2设计书内容设计书应包括下列内容：a)项目概况（项目背景、开发目标、地理位置、地质概况等）；b)基础资料综述（地质资料、水文地质资料、地热地质资料、先导试验资料等）；c)开发部署方案（地热体特征描述、热储模型构建、储热能力评估、EGS设计、开发指标预测及方案优选等）；d)各专业工程设计（钻井工程、完井工程、热储改造工程、循环取热工程、地面工程等）；e)环保与职业健康安全设计；f)技术经济评价；g)工程实施进度计划；h)结论与建议；i)附录（基础资料清单、地热体特征描述详细资料、热储品质评价指标等）。13.3设计书编制要求设计书编制应采用规范的术语、符号及计量单位，数据应真实可靠，论证应科学合理，附图、附表应完整清晰，符合相关标准要求。附录A（资料性）干热岩地热能开发设计的基础资料A.1地质资料A.1.1区域地质构造资料（地层分布、岩性特征、地质构造类型及分布等）；A.1.2深部地质资料（深部地层分布、岩性、地应力条件、岩浆活动特征等）；A.1.3地质灾害资料（区域地震活动情况、滑坡、崩塌等地质灾害分布及风险评估资料）。A.2水文地质资料A.2.1区域水文地质条件（地下水类型、分布、补给、径流、排泄特征等）；A.2.2地下水水质、水量资料；A.2.3地热尾水回灌相关水文地质资料。A.3地热地质资料A.3.1地热体分布资料（热储岩性、厚度、埋深、温度分布等）；A.3.2热储参数资料（渗透率、孔隙度、比热容、导热系数等）；A.3.3地热资源评价资料（地热储量、可采储量等）；A.3.4地球物理勘查资料（重力、磁法、电法、地震勘查等资料）。A.4先导试验资料A.4.1先导试验井钻井、完井资料；A.4.2热储改造试验资料（改造方式、参数、效果等）；A.4.3取热试验资料（取热效率、循环参数、热储动态变化等）；A.4.4环境影响试验资料。A.5其他资料A.5.1项目区域规划资料、环保要求资料；A.5.2当地原材料供应、交通运输、供电、供水等基础设施资料；A.5.3相关标准、规范及政策文件资料。附录B（资料性）干热岩地热体特征描述B.1热源特征描述明确地热体的热源类型（岩浆活动型、地壳深部传导型等），描述热源的分布、强度、形成机制及演化特征，分析热源对热储温度分布的影响。B.2热储特征描述B.2.1热储岩性特征：描述热储岩体的岩性类型、矿物组成、结构构造等；B.2.2热储空间分布特征：描述热储的埋深、厚度、平面分布范围、垂向分布特征及边界条件；B.2.3热储温度特征：描述热储温度的分布规律、平面及垂向温度梯度，确定