西安市全域中深层地热井高温多参数感知设备建设需求方案

西安市全域中深层地热井高温多参数感知设备建设需求方案

一、项目概述

地热能源作为清洁可再生低碳能源，是我国推进“双碳"战略、落实北方地区冬季清洁取暖工作、优化城市能源供给结构的核心资源之一。西安市地处关中平原核心地带，地下中深层地热资源储量丰厚、开发条件好，多年来持续推进地热供暖、地热综合利用项目落地，地热资源已深度融入城市民生供暖、建筑绿色供能、区域低碳转型全过程。伴随全市地热开发规模持续扩张，现有地热开采井、回灌井数量逐年递增，井位分布覆盖主城各区及周边县域，地热开发利用常态化、规模化发展趋势显著。

但西安市中深层地热井井下流体具备鲜明地域工况特征，井内水体温度跨度大，常规运行温度区间60℃至120℃，多数规模化供暖地热井长期稳定运行在85℃—130℃高温区间；同时地热水矿化度偏高，水体氯离子、腐蚀性离子含量超标，井下管道、监测设备长期面临高腐蚀、高结垢、高温高压多重恶劣环境叠加影响。在地热资源全生命周期监管体系中，水位、水温、瞬时流量、累计回灌量、井下压力五大核心参数，是判定地热井开采均衡性、回灌匹配度、井下地质稳定性、设备运行安全性的基础量化指标，直接关系地热资源可持续开采、地下地质环境防护、地热项目安全运维三大核心工作。长期以来，适配本地高温高腐蚀工况的专业监测感知设备缺失，成为制约西安市地热智慧监管、全域动态监测落地的关键技术短板。

本次申报采购建设的高温水位/水温/流量/回灌/压力一体化监测设备，专为西安市85℃—130℃中深层地热井工况定制研发，集成多参数同步采集、耐高温防腐机身、分体式高精度传感探头、远程在线传输功能，可同步完成地热井水位、水体温度、采灌流量、累计回灌量、井下压力数据不间断实时采集。项目建成后将实现西安市全域中深层地热井感知监测设备全覆盖，打通地热井现场数据、单位内部管理平台、市级多部门监管数据通道，构建全天候、全自动、全区域地热动态监测网络，补齐现有地热资源数字化管控基础设施短板，支撑全市地热开发规范化、智慧化、长效化管理，助力区域清洁能源高质量发展与地质环境长效保护。

二、设备基本信息

（一）设备正式名称

高温水位/水温/流量/回灌/压力一体化监测设备（适配85-130℃中深层地热井高温腐蚀工况）

（二）设备核心功能定位

本套设备属于地热地质环境专用智能感知终端，集成水位传感模块、高温温度采集模块、流体流量计量模块、回灌量累计统计模块、井下压力监测模块五大采集单元，可在地热井长期高温、高氯离子腐蚀、管壁易结垢环境下不间断稳定工作，自动采集、存储、远程传输地热井多维度运行数据，同步反馈设备自身运行故障、供电异常、探头堵塞、管路渗漏等状态信息，为地热井日常运维、资源动态评估、回灌管控、地质灾害风险预警提供连续、精准、可靠的基础监测数据。

三、项目建设需求编制依据与背景现状

（一）区域地热开发现实需求

西安市是陕西省中深层地热资源核心富集区，依托得天独厚的地热地质条件，地热供暖项目覆盖居民小区、公共建筑、产业园区、学校医院等多类场景，是本地冬季清洁取暖的主力清洁能源，在削减化石能源消耗、降低城市碳排放、减少大气污染物排放、推进城乡绿色低碳转型工作中承担不可替代作用。当前全市已投运、在建、规划新增中深层地热水井总量规模大、空间分布范围广，不同片区地热井开采深度、出水温度、日开采水量、回灌配套条件差异明显，监管难度持续加大。

从井下运行工况来看，西安本地地热井流体温度分层特征突出，浅层开采井出水温度维持60~80℃，主流供暖地热井稳定出水80~100℃，深部开采高温井流体温度可达100~120℃，日常监测工作需覆盖85-130℃核心高温区间。除高温条件外，本地地热水高矿化度特性带来多重设备损耗难题：水体高氯离子含量会持续腐蚀金属构件，水中矿物质长期析出形成管壁、探头结垢层，井下空间狭小、流体压力波动频繁，多重恶劣工况相互叠加，对监测设备材质、密封结构、传感元器件耐高温抗腐蚀性能提出严苛标准。

在地热资源全流程管理链条中，水位、水温、流量、回灌量、井下压力五项监测指标是核心管控抓手。实时水位数据能够直观反映地下地热储层水体开采消耗情况，预判超采风险；水温变化曲线可判断地热井换热效率、地层供热稳定性；流量与累计回灌量数据用于管控“采灌平衡"核心指标，避免只采不灌、采多灌少引发地层沉降、地下热储破坏；井下压力监测能够及时识别管道堵塞、井管渗漏、回灌通道淤堵等安全隐患。上述参数完整、连续、精准监测，是实现地热井安全稳定运行、地热资源动态储量评估、回灌效能标准化管控、地下地质生态长效保护的必要前提。而适配本地特殊井下环境的高性能监测设备供给不足，长期成为西安中深层地热规模化、标准化、可持续开发利用的突出技术瓶颈。

（二）原有常规监测设备应用痛点

为落实地热井动态监测全覆盖工作要求，西安市地质环境监测站前期已批量采购安装百余套通用型常规水位、水温、压力监测设备，初步搭建地热监测基础网络。但设备选型仅适配常温、低腐蚀地下水监测场景，未针对西安地热井高温、高矿化腐蚀、易结垢的特殊工况进行专项优化，设备硬件、材质、结构工艺均无法适配井下恶劣运行环境，大规模投用后暴露出系统性故障问题，无法满足常态化监测需求。

一是耐高温性能不足。常规设备机身、密封件、传感线缆多采用普通橡胶、普通不锈钢、通用塑料材质，长期浸泡80℃以上高温水体后快速老化变形，密封结构失效渗水，内部电路受热损坏，传感器精度快速衰减。

二是抗腐蚀能力缺失。普通金属探头、管路直接接触高氯离子地热水，短期内即出现锈蚀穿孔，管路渗漏导致数据采集中断；金属表面极易附着矿物质水垢，覆盖传感感应面，造成监测数值持续漂移，数据失真失去监管参考价值。

三是整机使用寿命极短，运维成本居高不下。常规设备投运半年内集中爆发传感器失灵、管路腐蚀破损、密封渗漏、数据严重漂移、整机直接报废等各类故障。设备批量失效直接造成地热监测网络大面积瘫痪，为恢复监测功能需反复开展设备拆除、井下重装、现场调试工作，项目施工返工频次高，人工、设备更换、现场运维成本持续攀升。

四是监测数据连续性断裂，监管工作缺少有效支撑。设备频繁故障导致水位、温度、回灌流量等关键指标长期断档，无法形成完整时序监测数据库，自然资源、地质环境监管部门难以依托数据开展热储资源评估、采灌平衡核算、地质风险预判，全市地热资源数字化动态监管工作推进受阻，地热开发规范化管控缺少量化数据支撑。

原有通用监测设备全面失效的实践证明，普通地下水监测终端不适配西安市中深层地热井专属工况，必须开展针对性专项技术研发，采用全新耐腐蚀耐高温材料与创新传感结构工艺，研发定制化高温多参数监测设备，从硬件底层解决长期存在的监测失效难题。

（三）专项技术攻关成果与设备技术优势

自2019年起，西安市地质环境监测站联合北京鸿鸥仪器专业研发团队，立足西安本地地热井真实工况，启动高温高腐蚀地热监测设备专项技术攻关项目。项目前期近三年研发周期内，技术团队完成数十轮次原材料对比选型、整机结构迭代优化、井下实地埋设测试、失效问题复盘改进，针对高温腐蚀、结垢干扰、压力波动、密封失效等各类故障点逐一优化方案，持续打磨适配本地地热环境的高稳定监测技术体系。

2022年，研发团队完成关键技术突破，推出新一代全氟塑料耐高温抗腐蚀一体化监测设备，核心硬件材料与传感工艺实现全面升级，核心技术优势如下：

第一，整机机身全PTFE聚四氟乙烯（铁氟龙）一体化成型。聚四氟乙烯材质理论耐温上限可达260℃，远超本地地热井最高130℃运行温度，覆盖85-130℃标准监测工况区间；材料化学稳定性强，耐强酸强碱、抗高氯离子腐蚀、抵御各类地热流体矿物质侵蚀，表面摩擦系数极低，矿物质水垢难以附着，大幅降低结垢对监测精度的干扰，设备长期浸泡高温腐蚀水体无老化、锈蚀、变形问题。

第二，采用蓝宝石传感分体式高温探头结构。蓝宝石传感元器件具备超高耐高温、抗流体冲击、长期精度稳定特性，分体式设计将传感核心与机身管路分离，减少井下流体压力、水垢堆积对核心传感器的直接冲击，大幅延长探头有效使用寿命，保障高温环境下水位、压力、温度数值长期精准采集，杜绝数据漂移失真。

第三，多参数集成一体化设计，同步采集五类核心指标。单台设备无需多套终端分开布设，一套设备即可同步获取水位、水温、瞬时流量、累计回灌量、井下压力实时数据，简化井下安装管路布局，降低现场施工难度与后期运维点位数量。

该定制化高温多参数监测设备已交由西安市地质环境监测站开展实地落地验证，连续跨越三个完整供暖季不间断井下运行，整机无腐蚀渗漏、无传感器失效、无数据漂移、无整机报废故障，全程稳定无损运行，从根本上破解西安市中深层地热井高温环境下监测设备易损坏、数据不可靠的长期技术难题。设备稳定运行期间可持续输出连续、精准的地热井多维度监测数据，能够完整支撑地热资源动态储量评价、地热开采井日常安全运维、地热回灌效果量化监管、地下地质环境风险防控、城市清洁能源高效统筹利用等全链条管理工作，为西安市中深层地热规模化有序开发、地热行业智慧数字化监管平台建设筑牢硬件基础设施根基，具备全面推广、全域布设的成熟应用条件。

四、设备采购建设预估数量

结合西安市地热资源全域动态监管、监测网络全覆盖、数据采集全年连续不间断的核心建设目标，综合统筹全市现有存量中深层地热开采井、配套回灌井分布点位，同步结合未来三年新增地热供暖项目开发建设规划、市、区两级地质环境常态化运维管理工作实际需求，本次高温水位/水温/流量/回灌/压力一体化监测设备预估采购建设XX套。

项目实施过程采用分期分批落地模式，设备采购数量可根据市级地热监测专项规划调整、地热井覆盖范围扩容、年度建设批次划分、财政资金分年度拨付进度动态优化调整，优先完成主城区地热密集区、大型集中供暖地热项目、规模化地热回灌示范片区、地质环境高风险重点监测点位设备布设，后续逐年补齐区县零散地热井监测终端，分阶段实现全市所有合规中深层地热井监测设备全覆盖。

五、设备布设建设地点范围

本次高温多参数感知设备布设范围覆盖陕西省西安市全域所有中深层地热水井，按照地热开发规模、监管优先级划分重点建设区域与一般覆盖区域：

核心重点覆盖区域：西安市主城六区地热资源开发集中片区，包含大型居民社区地热供暖项目、机关事业单位公共建筑地热供能点位、规模化地热产业园开采与回灌井组；

专项示范建设区域：全市已划定的地热规模化回灌示范区、采灌平衡标准化试点片区，落实回灌量精准计量监测要求；

地质重点管控区域：市级地质环境重点监测区块、地热开采易引发地层压力波动、地下水位变化的高风险管控区域；

全域补充覆盖区域：西安周边各区县存量中小型地热井、新建乡镇地热供暖项目、零散分布地热开采点位，分期完成设备加装布设。

所有设备均直接安装于对应地热开采井、回灌井井下流体监测段，配套地面数据传输、供电、存储辅材，实现单井独立监测、区域组网汇总。

六、系统数据交互、采集与应用需求

整套高温多参数监测设备并非独立单机终端，需依托内外多层级数据交互通道，实现现场感知数据自动汇聚、统一存储、分类分析、跨部门共享，分为内部系统数据对接需求、外部政务平台数据对接需求两大板块。

（一）内部业务系统数据对接需求

设备采集原始数据需实时接入西安市地质环境监测站现有三套核心业务管理系统，打通设备终端与内部管理平台数据传输链路，完成多源地热数据一体化归集管控。

地热资源综合管理系统：实时同步单井瞬时水位、实时出水温度、瞬时开采流量、单日累计回灌量、井下动态压力等实时监测数值，自动生成日、月、年时序监测报表，建立单井长期地热运行数据库；

地质环境动态监测平台：上传设备全天候连续监测历史运行数据，系统自动绘制水位-温度-压力变化曲线，用于长期追踪地下热储层动态变化趋势；

地热井运维管理系统：同步推送设备在线离线状态、探头故障、供电中断、管路堵塞、数据异常等设备状态告警信息，关联现场运维工单、设备检修记录、零部件更换台账，实现监测数据与运维管理记录一一对应绑定。

通过内部系统互联互通，实现地热井监测数据统一汇聚、统一存储归档、统一可视化展示、统一专业分析研判，形成闭环式地热井内部数字化管理体系，为站内日常地热监管、年度地热资源评估、运维工作统筹调配提供完整数据支撑。

（二）外部政府部门平台数据对接需求

搭建跨部门地热数据共享传输接口，将标准化处理后的地热监测数据同步对接西安市多市级职能部门数字化监管平台，整合多维度外部辅助数据，构建地热开发全维度监管数据底座。

对接单位包含西安市自然资源和规划局、市级地质环境监测总站、市水务局、市气象局、市应急管理局等相关主管部门，双向互通多类业务数据：

自然资源规划部门：获取全市地热资源整体开发规划、地热井审批备案台账、地热开发管控红线、地热资源储量评估标准、地热开发准入监管规范；

地质环境主管部门：统一执行地热监测技术标准、区域水文地质基础勘察数据、地下地热储层地质勘察报告、地下水长期动态观测基准数据；

水务管理部门：区域地下水总量管控指标、地热采灌水资源管控要求、地热取水计量监管规范；

气象部门：全市年度气温、降水、采暖季气象数据，用于关联分析气温波动对地热开采负荷、井内温度、回灌效率的影响；

应急管理部门：地热井安全运行监管标准、井下地质风险预警处置流程、地热设施安全隐患判定指标。

内外数据融合互通后，可实现全市地热资源科学化开发总量管控、地热供能高效统筹调度、地热开采风险精准预判防控、地下地质环境长效保护、区域绿色低碳发展成效量化核算，形成多部门协同、全流程数字化的地热综合监管机制。

七、项目建设实施意义与价值

（一）技术层面：补齐本地地热高温监测基础设施短板

此前通用监测设备无法适配西安地热井高温高腐蚀工况，监测硬件长期存在技术空白，本次定制化PTFE材质+蓝宝石传感高温监测设备批量布设落地，解决长期困扰行业的传感器快速失效、监测数据失真、设备短期报废等技术难题，建立适配关中中深层地热专属工况的标准化感知监测体系，形成可复制、可推广的地热高温多参数监测技术样板。

（二）监管层面：构建全域全天候智慧地热监管网络

项目建成后实现西安市全部中深层地热井实时在线监测全覆盖，摆脱以往人工定期下井巡检、数据间断缺失的粗放式管理模式，依托自动化感知终端24小时不间断采集数据，精准掌握每一口地热井开采、回灌运行状态，实现地热井远程动态监管，大幅降低人工巡检投入，提升地热资源监管精细化、数字化、智能化水平。

（三）资源保护层面：保障地热资源可持续均衡开采

依托连续精准的水位、流量、回灌量监测数据，严格落实地热“采灌平衡"管控要求，精准核算单井、片区开采与回灌水量差值，及时制止超量开采、只采不灌行为，稳定地下热储层水位与地层压力，避免地热储层枯竭、地层沉降、地下热储地质结构破坏等不可逆生态问题，实现地热资源长效可持续利用。

（四）低碳发展层面：支撑城市清洁能源统筹管理

完整的地热监测数据库能够量化全市地热供暖供能总量、替代化石能源规模、年度减碳减排成效，为西安市清洁取暖政策优化、低碳能源规划编制、碳减排指标核算提供真实、连续、可溯源的数据依据，助力全市“双碳"目标稳步落地。

（五）行业发展层面：助力地热规模化规范化开发

稳定可靠的全域监测网络能够消除地热开发项目数据监管盲区，为新建地热项目审批、存量地热井常态化核查、地热行业标准化管理提供数据抓手，推动西安市中深层地热产业从粗放开发向规范、有序、智慧化综合利用转型，打造陕西省地热资源智慧监管示范。

地热井高温水位监测方案

一：项目要求：

      近日中石油和中石化地热能单位，向我司咨询地热井高温水位监测方案，要求如下：地热温度100℃左右，氯离子20000毫克/升、线缆长度100米PH值5～6，腐蚀性强，矿化度也比较高，目前河南地区使用，请大家评估预算。线缆进入井中长度100左右，然后地面50—60米进入控制室，按照200米线缆设计。绑在泵管，冬季供暖、夏季制冷监测液位。

    地下热水测量液位，由于安装不便，井下有热气，因此手用雷达或者超声波液位计都难以解决液位测量问题。

二：应用领域图

地热井   温泉水等

三：压力传感器设计以及外壳

压力传感器我司专门设计研发，采用新型绝缘硅技术以及耐高温传感器内部填充液，产品可在-45℃----﹢150℃内可靠工作，能够在-25℃--100℃内长期承受高温湿热环境。

传感器外壳采用316L不锈钢材质设计，能够承受水中CL-离子和安装现场PH小于5-6的耐酸性水的侵蚀以及PH大于8耐碱性的水的侵蚀，同时采用传感器全焊接型结构，安全可靠，避免有机物密封材料长期工作时老化实效导致传感器简介损坏。

压力传感器尺寸：

实物图：

四：传感器电路设计特殊要求

传感器采用标准的模拟信号4-20mA输出   传输距离抗干扰型好，普通的液位传感器电路无法满足高温工作环境，只能在-25-85度范围下工作，电路板上器件包含PCB板材料都仅能在一般工艺场合下使用，我们先用-55-150度范围工作的工业级器件  进行精密补偿，可以有效避免高温对电路板以及元器件的损害。高温型电路板现已广泛应用于航海领域  地热探究等项目。

高温测试试验图设备：

特殊电缆设计

电缆采用特殊耐高温  耐腐蚀的PTFE特殊线缆，线缆由由外皮和内芯外皮组成，中间加有2芯钢丝，内置特殊出气管，不会由于长期的拉力或者湿气等导致线缆外径发生变化。

特殊PTFE俗称铁氟龙、特氟龙、泰富龙。它是由四氟乙烯经聚合而成的高分子化合物，具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性、密封性、高润滑不粘性、电绝缘性和良好的抗老化耐力。能在+260度至-196度的温度下连续工作。广泛应用于化工、电子 、电器在，桥梁、纺织、机械和通迅设备行业。

特殊PTFE线缆特性

    1.耐腐蚀性：PTFE几乎不受任化学药品与溶剂的腐蚀，可以保护零件免于遭受任何种类的化学腐蚀。
   2.绝缘性：PTFE具有很强的介电性能（介电强度为10KV/mm）
   3.耐能性:具有优良的耐热和耐低温特性.一般在-196度至-260度之间可以连续使用,它可以在冷冻温度下工作而不脆化,在高温下不熔化
   4.润滑和耐磨性:PTFE具有较低的摩擦系数.负载滑动时摩擦系数产生变化,但数值仅在0.05-0.15之间,正是由于其具备较强的润滑性从而在耐磨上也表的很突出.
   5.耐大气老化性,耐辐照性和较低的渗透性:长期暴露于大气中表面及性能保持不变.
 

TD-016C型微功耗自动采集系统云平台介绍

我司这套系统可通过云平台查看数据报表，并可实现微信小程序查看。详见我司NB-GPS微功耗采集系统内容。

云数据查看链接:121.42.42.5(注意:请使用 360 浏览器并且在极速模式 下打开)

云平台界面：

我司深井地热监测产品系列介绍:

1.0-1000 米单点温度检测(普通表和存储表)

2.0-1000 米浅层地温能监测(采集器采用低功耗、携带方便;物联网 GPRS 无线传输至 WEB 端网络;单总线结构，可扩展 128 个点;进口 18B20 高精度传感器，在 10-40 度范围内，精 度在 0.1-0.2 度)

3.0-3000 米单点温度检测(普通显示，只能显示温度，没有存储分析软件功能) 4.0-10000 米分布式多点深层地温监测(采用分布式光纤测温系统)

4. 0-10000 米分布式多点深层地温监测(采用分布式光纤测温系统：分布式光纤温度监测系统细分两大类:1.井筒测试 2.井壁测试)

5.0-1200 米 NB 型液位/温度一体式自动监测系统(同时监测温度和液位两个参数，MAX 耐温 110 摄氏度)

6.0-7000 米全景型耐高温测温成像一体井下电视(同时监测温度和视频图片等)

7. 0-200米地埋管地源热泵系统热响应测试（有车载式／便携式／组合式三种）

有此类深井地温项目，欢迎新老客户朋友垂询!

关键词：地热井分布式光纤测温监测系统／分布式光纤测温系统／深井测温仪／深水测温仪／地温监测系统／深井地温监测系统／地热井井壁分布式光纤测温方案／光纤测温系统／深孔分布式光纤温度监测系统/干热岩／干热岩发电／干热岩地温监测／地热井测温系统／地热井测温仪／地热井监测系统／地热监测系统／地源热泵远程监测系统／地源热泵自动控制／地源热泵温度监控系统／地源热泵温度传感器／地源热泵中央空调中温度传感器

地热井高温水位监测核心关键词

一、场景工程类

地热井、地热资源、地热勘查、地热回灌井、深井地热、高温地热井、地热开发、地热运维、地热监测、地热勘察、深层地热、地热供暖井、地热采灌井、地热示范项目

二、监测对象参数类

高温水位、井下水位、实时液位、井下温度、井内温压、水位埋深、动水位、静水位、水位变幅、地层水温、井内压力、热储水位、地下热流体、热储层水位

三、设备仪器类

深井测温仪、高温水位传感器、井下温压一体探头、耐高温液位计、地热专用监测仪、井下数据采集器、井下电视、地热监测线缆、耐高温探管、井下存储记录仪、TH212测温仪

四、技术性能类

耐高温、耐高压、长量程、深井适配、高精度、长期井下预埋、防水防腐、井下连续监测、无缆/有线井下采集、数据存储、远程传输、井下原位监测、地热工况专用、抗地热腐蚀

五、功能业务类

水位动态监测、地热井长效监测、采灌平衡监测、地热资源动态管控、水位预警、地热回灌监测、热储层动态分析、地热储量评估、地热运维数字化、地热环境监测、地热沉降防控

六、行业政策规范类

地热资源管理、地热开采管控、地热监测标准、地热资源评价、地热节能减排、零碳地热、地热环评、地热资源计量、地热能耗监测

精简短词（宣传/标题用）

高温深井监测、地热温压监测、井下水位测温、地热动态观测、深层地热测控、地热井原位监测、地热采灌水位监控