西安市全域中深層地熱井高溫多參數感知設備建設需求方案

一、項目概述

地熱能源作為清潔可再生低碳能源，是我國推進“雙碳"戰略、落實北方地區冬季清潔取暖工作、優化城市能源供給結構的核心資源之一。西安市地處關中平原核心地帶，地下中深層地熱資源儲量豐厚、開發條件好，多年來持續推進地熱供暖、地熱綜合利用項目落地，地熱資源已深度融入城市民生供暖、建筑綠色供能、區域低碳轉型全過程。伴隨全市地熱開發規模持續擴張，現有地熱開采井、回灌井數量逐年遞增，井位分布覆蓋主城各區及周邊縣域，地熱開發利用常態化、規模化發展趨勢顯著。

但西安市中深層地熱井井下流體具備鮮明地域工況特征，井內水體溫度跨度大，常規運行溫度區間60℃至120℃，多數規模化供暖地熱井長期穩定運行在85℃—130℃高溫區間；同時地熱水礦化度偏高，水體氯離子、腐蝕性離子含量超標，井下管道、監測設備長期面臨高腐蝕、高結垢、高溫高壓多重惡劣環境疊加影響。在地熱資源全生命周期監管體系中，水位、水溫、瞬時流量、累計回灌量、井下壓力五大核心參數，是判定地熱井開采均衡性、回灌匹配度、井下地質穩定性、設備運行安全性的基礎量化指標，直接關系地熱資源可持續開采、地下地質環境防護、地熱項目安全運維三大核心工作。長期以來，適配本地高溫高腐蝕工況的專業監測感知設備缺失，成為制約西安市地熱智慧監管、全域動態監測落地的關鍵技術短板。

本次申報采購建設的高溫水位/水溫/流量/回灌/壓力一體化監測設備，專為西安市85℃—130℃中深層地熱井工況定制研發，集成多參數同步采集、耐高溫防腐機身、分體式高精度傳感探頭、遠程在線傳輸功能，可同步完成地熱井水位、水體溫度、采灌流量、累計回灌量、井下壓力數據不間斷實時采集。項目建成后將實現西安市全域中深層地熱井感知監測設備全覆蓋，打通地熱井現場數據、單位內部管理平臺、市級多部門監管數據通道，構建全天候、全自動、全區域地熱動態監測網絡，補齊現有地熱資源數字化管控基礎設施短板，支撐全市地熱開發規范化、智慧化、長效化管理，助力區域清潔能源高質量發展與地質環境長效保護。

二、設備基本信息

（一）設備正式名稱

高溫水位/水溫/流量/回灌/壓力一體化監測設備（適配85-130℃中深層地熱井高溫腐蝕工況）

（二）設備核心功能定位

本套設備屬于地熱地質環境專用智能感知終端，集成水位傳感模塊、高溫溫度采集模塊、流體流量計量模塊、回灌量累計統計模塊、井下壓力監測模塊五大采集單元，可在地熱井長期高溫、高氯離子腐蝕、管壁易結垢環境下不間斷穩定工作，自動采集、存儲、遠程傳輸地熱井多維度運行數據，同步反饋設備自身運行故障、供電異常、探頭堵塞、管路滲漏等狀態信息，為地熱井日常運維、資源動態評估、回灌管控、地質災害風險預警提供連續、精準、可靠的基礎監測數據。

三、項目建設需求編制依據與背景現狀

（一）區域地熱開發現實需求

西安市是陜西省中深層地熱資源核心富集區，依托得天獨厚的地熱地質條件，地熱供暖項目覆蓋居民小區、公共建筑、產業園區、學校醫院等多類場景，是本地冬季清潔取暖的主力清潔能源，在削減化石能源消耗、降低城市碳排放、減少大氣污染物排放、推進城鄉綠色低碳轉型工作中承擔不可替代作用。當前全市已投運、在建、規劃新增中深層地熱水井總量規模大、空間分布范圍廣，不同片區地熱井開采深度、出水溫度、日開采水量、回灌配套條件差異明顯，監管難度持續加大。

從井下運行工況來看，西安本地地熱井流體溫度分層特征突出，淺層開采井出水溫度維持60~80℃，主流供暖地熱井穩定出水80~100℃，深部開采高溫井流體溫度可達100~120℃，日常監測工作需覆蓋85-130℃核心高溫區間。除高溫條件外，本地地熱水高礦化度特性帶來多重設備損耗難題：水體高氯離子含量會持續腐蝕金屬構件，水中礦物質長期析出形成管壁、探頭結垢層，井下空間狹小、流體壓力波動頻繁，多重惡劣工況相互疊加，對監測設備材質、密封結構、傳感元器件耐高溫抗腐蝕性能提出嚴苛標準。

在地熱資源全流程管理鏈條中，水位、水溫、流量、回灌量、井下壓力五項監測指標是核心管控抓手。實時水位數據能夠直觀反映地下地熱儲層水體開采消耗情況，預判超采風險；水溫變化曲線可判斷地熱井換熱效率、地層供熱穩定性；流量與累計回灌量數據用于管控“采灌平衡"核心指標，避免只采不灌、采多灌少引發地層沉降、地下熱儲破壞；井下壓力監測能夠及時識別管道堵塞、井管滲漏、回灌通道淤堵等安全隱患。上述參數完整、連續、精準監測，是實現地熱井安全穩定運行、地熱資源動態儲量評估、回灌效能標準化管控、地下地質生態長效保護的必要前提。而適配本地特殊井下環境的高性能監測設備供給不足，長期成為西安中深層地熱規模化、標準化、可持續開發利用的突出技術瓶頸。

（二）原有常規監測設備應用痛點

為落實地熱井動態監測全覆蓋工作要求，西安市地質環境監測站前期已批量采購安裝百余套通用型常規水位、水溫、壓力監測設備，初步搭建地熱監測基礎網絡。但設備選型僅適配常溫、低腐蝕地下水監測場景，未針對西安地熱井高溫、高礦化腐蝕、易結垢的特殊工況進行專項優化，設備硬件、材質、結構工藝均無法適配井下惡劣運行環境，大規模投用后暴露出系統性故障問題，無法滿足常態化監測需求。

一是耐高溫性能不足。常規設備機身、密封件、傳感線纜多采用普通橡膠、普通不銹鋼、通用塑料材質，長期浸泡80℃以上高溫水體后快速老化變形，密封結構失效滲水，內部電路受熱損壞，傳感器精度快速衰減。

二是抗腐蝕能力缺失。普通金屬探頭、管路直接接觸高氯離子地熱水，短期內即出現銹蝕穿孔，管路滲漏導致數據采集中斷；金屬表面極易附著礦物質水垢，覆蓋傳感感應面，造成監測數值持續漂移，數據失真失去監管參考價值。

三是整機使用壽命極短，運維成本居高不下。常規設備投運半年內集中爆發傳感器失靈、管路腐蝕破損、密封滲漏、數據嚴重漂移、整機直接報廢等各類故障。設備批量失效直接造成地熱監測網絡大面積癱瘓，為恢復監測功能需反復開展設備拆除、井下重裝、現場調試工作，項目施工返工頻次高，人工、設備更換、現場運維成本持續攀升。

四是監測數據連續性斷裂，監管工作缺少有效支撐。設備頻繁故障導致水位、溫度、回灌流量等關鍵指標長期斷檔，無法形成完整時序監測數據庫，自然資源、地質環境監管部門難以依托數據開展熱儲資源評估、采灌平衡核算、地質風險預判，全市地熱資源數字化動態監管工作推進受阻，地熱開發規范化管控缺少量化數據支撐。

原有通用監測設備全面失效的實踐證明，普通地下水監測終端不適配西安市中深層地熱井專屬工況，必須開展針對性專項技術研發，采用全新耐腐蝕耐高溫材料與創新傳感結構工藝，研發定制化高溫多參數監測設備，從硬件底層解決長期存在的監測失效難題。

（三）專項技術攻關成果與設備技術優勢

自2019年起，西安市地質環境監測站聯合北京鴻鷗儀器專業研發團隊，立足西安本地地熱井真實工況，啟動高溫高腐蝕地熱監測設備專項技術攻關項目。項目前期近三年研發周期內，技術團隊完成數十輪次原材料對比選型、整機結構迭代優化、井下實地埋設測試、失效問題復盤改進，針對高溫腐蝕、結垢干擾、壓力波動、密封失效等各類故障點逐一優化方案，持續打磨適配本地地熱環境的高穩定監測技術體系。

2022年，研發團隊完成關鍵技術突破，推出新一代全氟塑料耐高溫抗腐蝕一體化監測設備，核心硬件材料與傳感工藝實現全面升級，核心技術優勢如下：

第一，整機機身全PTFE聚四氟乙烯（鐵氟龍）一體化成型。聚四氟乙烯材質理論耐溫上限可達260℃，遠超本地地熱井最高130℃運行溫度，覆蓋85-130℃標準監測工況區間；材料化學穩定性強，耐強酸強堿、抗高氯離子腐蝕、抵御各類地熱流體礦物質侵蝕，表面摩擦系數極低，礦物質水垢難以附著，大幅降低結垢對監測精度的干擾，設備長期浸泡高溫腐蝕水體無老化、銹蝕、變形問題。

第二，采用藍寶石傳感分體式高溫探頭結構。藍寶石傳感元器件具備超高耐高溫、抗流體沖擊、長期精度穩定特性，分體式設計將傳感核心與機身管路分離，減少井下流體壓力、水垢堆積對核心傳感器的直接沖擊，大幅延長探頭有效使用壽命，保障高溫環境下水位、壓力、溫度數值長期精準采集，杜絕數據漂移失真。

第三，多參數集成一體化設計，同步采集五類核心指標。單臺設備無需多套終端分開布設，一套設備即可同步獲取水位、水溫、瞬時流量、累計回灌量、井下壓力實時數據，簡化井下安裝管路布局，降低現場施工難度與后期運維點位數量。

該定制化高溫多參數監測設備已交由西安市地質環境監測站開展實地落地驗證，連續跨越三個完整供暖季不間斷井下運行，整機無腐蝕滲漏、無傳感器失效、無數據漂移、無整機報廢故障，全程穩定無損運行，從根本上破解西安市中深層地熱井高溫環境下監測設備易損壞、數據不可靠的長期技術難題。設備穩定運行期間可持續輸出連續、精準的地熱井多維度監測數據，能夠完整支撐地熱資源動態儲量評價、地熱開采井日常安全運維、地熱回灌效果量化監管、地下地質環境風險防控、城市清潔能源高效統籌利用等全鏈條管理工作，為西安市中深層地熱規模化有序開發、地熱行業智慧數字化監管平臺建設筑牢硬件基礎設施根基，具備全面推廣、全域布設的成熟應用條件。

四、設備采購建設預估數量

結合西安市地熱資源全域動態監管、監測網絡全覆蓋、數據采集全年連續不間斷的核心建設目標，綜合統籌全市現有存量中深層地熱開采井、配套回灌井分布點位，同步結合未來三年新增地熱供暖項目開發建設規劃、市、區兩級地質環境常態化運維管理工作實際需求，本次高溫水位/水溫/流量/回灌/壓力一體化監測設備預估采購建設XX套。

項目實施過程采用分期分批落地模式，設備采購數量可根據市級地熱監測專項規劃調整、地熱井覆蓋范圍擴容、年度建設批次劃分、財政資金分年度撥付進度動態優化調整，優先完成主城區地熱密集區、大型集中供暖地熱項目、規模化地熱回灌示范片區、地質環境高風險重點監測點位設備布設，后續逐年補齊區縣零散地熱井監測終端，分階段實現全市所有合規中深層地熱井監測設備全覆蓋。

五、設備布設建設地點范圍

本次高溫多參數感知設備布設范圍覆蓋陜西省西安市全域所有中深層地熱水井，按照地熱開發規模、監管優先級劃分重點建設區域與一般覆蓋區域：

核心重點覆蓋區域：西安市主城六區地熱資源開發集中片區，包含大型居民社區地熱供暖項目、機關事業單位公共建筑地熱供能點位、規模化地熱產業園開采與回灌井組；

專項示范建設區域：全市已劃定的地熱規模化回灌示范區、采灌平衡標準化試點片區，落實回灌量精準計量監測要求；

地質重點管控區域：市級地質環境重點監測區塊、地熱開采易引發地層壓力波動、地下水位變化的高風險管控區域；

全域補充覆蓋區域：西安周邊各區縣存量中小型地熱井、新建鄉鎮地熱供暖項目、零散分布地熱開采點位，分期完成設備加裝布設。

所有設備均直接安裝于對應地熱開采井、回灌井井下流體監測段，配套地面數據傳輸、供電、存儲輔材，實現單井獨立監測、區域組網匯總。

六、系統數據交互、采集與應用需求

整套高溫多參數監測設備并非獨立單機終端，需依托內外多層級數據交互通道，實現現場感知數據自動匯聚、統一存儲、分類分析、跨部門共享，分為內部系統數據對接需求、外部政務平臺數據對接需求兩大板塊。

（一）內部業務系統數據對接需求

設備采集原始數據需實時接入西安市地質環境監測站現有三套核心業務管理系統，打通設備終端與內部管理平臺數據傳輸鏈路，完成多源地熱數據一體化歸集管控。

地熱資源綜合管理系統：實時同步單井瞬時水位、實時出水溫度、瞬時開采流量、單日累計回灌量、井下動態壓力等實時監測數值，自動生成日、月、年時序監測報表，建立單井長期地熱運行數據庫；

地質環境動態監測平臺：上傳設備全天候連續監測歷史運行數據，系統自動繪制水位-溫度-壓力變化曲線，用于長期追蹤地下熱儲層動態變化趨勢；

地熱井運維管理系統：同步推送設備在線離線狀態、探頭故障、供電中斷、管路堵塞、數據異常等設備狀態告警信息，關聯現場運維工單、設備檢修記錄、零部件更換臺賬，實現監測數據與運維管理記錄一一對應綁定。

通過內部系統互聯互通，實現地熱井監測數據統一匯聚、統一存儲歸檔、統一可視化展示、統一專業分析研判，形成閉環式地熱井內部數字化管理體系，為站內日常地熱監管、年度地熱資源評估、運維工作統籌調配提供完整數據支撐。

（二）外部政府部門平臺數據對接需求

搭建跨部門地熱數據共享傳輸接口，將標準化處理后的地熱監測數據同步對接西安市多市級職能部門數字化監管平臺，整合多維度外部輔助數據，構建地熱開發全維度監管數據底座。

對接單位包含西安市自然資源和規劃局、市級地質環境監測總站、市水務局、市氣象局、市應急管理局等相關主管部門，雙向互通多類業務數據：

自然資源規劃部門：獲取全市地熱資源整體開發規劃、地熱井審批備案臺賬、地熱開發管控紅線、地熱資源儲量評估標準、地熱開發準入監管規范；

地質環境主管部門：統一執行地熱監測技術標準、區域水文地質基礎勘察數據、地下地熱儲層地質勘察報告、地下水長期動態觀測基準數據；

水務管理部門：區域地下水總量管控指標、地熱采灌水資源管控要求、地熱取水計量監管規范；

氣象部門：全市年度氣溫、降水、采暖季氣象數據，用于關聯分析氣溫波動對地熱開采負荷、井內溫度、回灌效率的影響；

應急管理部門：地熱井安全運行監管標準、井下地質風險預警處置流程、地熱設施安全隱患判定指標。

內外數據融合互通后，可實現全市地熱資源科學化開發總量管控、地熱供能高效統籌調度、地熱開采風險精準預判防控、地下地質環境長效保護、區域綠色低碳發展成效量化核算，形成多部門協同、全流程數字化的地熱綜合監管機制。

七、項目建設實施意義與價值

（一）技術層面：補齊本地地熱高溫監測基礎設施短板

此前通用監測設備無法適配西安地熱井高溫高腐蝕工況，監測硬件長期存在*，本次定制化PTFE材質+藍寶石傳感高溫監測設備批量布設落地，解決長期困擾行業的傳感器快速失效、監測數據失真、設備短期報廢等技術難題，建立適配關中中深層地熱專屬工況的標準化感知監測體系，形成可復制、可推廣的地熱高溫多參數監測技術樣板。

（二）監管層面：構建全域全天候智慧地熱監管網絡

項目建成后實現西安市全部中深層地熱井實時在線監測全覆蓋，擺脫以往人工定期下井巡檢、數據間斷缺失的粗放式管理模式，依托自動化感知終端24小時不間斷采集數據，精準掌握每一口地熱井開采、回灌運行狀態，實現地熱井遠程動態監管，大幅降低人工巡檢投入，提升地熱資源監管精細化、數字化、智能化水平。

（三）資源保護層面：保障地熱資源可持續均衡開采

依托連續精準的水位、流量、回灌量監測數據，嚴格落實地熱“采灌平衡"管控要求，精準核算單井、片區開采與回灌水量差值，及時制止超量開采、只采不灌行為，穩定地下熱儲層水位與地層壓力，避免地熱儲層枯竭、地層沉降、地下熱儲地質結構破壞等不可逆生態問題，實現地熱資源長效可持續利用。

（四）低碳發展層面：支撐城市清潔能源統籌管理

完整的地熱監測數據庫能夠量化全市地熱供暖供能總量、替代化石能源規模、年度減碳減排成效，為西安市清潔取暖政策優化、低碳能源規劃編制、碳減排指標核算提供真實、連續、可溯源的數據依據，助力全市“雙碳"目標穩步落地。

（五）行業發展層面：助力地熱規模化規范化開發

穩定可靠的全域監測網絡能夠消除地熱開發項目數據監管盲區，為新建地熱項目審批、存量地熱井常態化核查、地熱行業標準化管理提供數據抓手，推動西安市中深層地熱產業從粗放開發向規范、有序、智慧化綜合利用轉型，打造陜西省地熱資源智慧監管示范。

地熱井高溫水位監測方案

一：項目要求：

     近日中石油和中石化地熱能單位，向我司咨詢地熱井高溫水位監測方案，要求如下：地熱溫度100℃左右，氯離子20000毫克/升、線纜長度100米PH值5～6，腐蝕性強，礦化度也比較高，目前河南地區使用，請大家評估預算。線纜進入井中長度100左右，然后地面50—60米進入控制室，按照200米線纜設計。綁在泵管，冬季供暖、夏季制冷監測液位。

   地下熱水測量液位，由于安裝不便，井下有熱氣，因此手用雷達或者超聲波液位計都難以解決液位測量問題。

二：應用領域圖

地熱井   溫泉水等

三：壓力傳感器設計以及外殼

壓力傳感器我司專門設計研發，采用新型絕緣硅技術以及耐高溫傳感器內部填充液，產品可在-45℃----﹢150℃內可靠工作，能夠在-25℃--100℃內長期承受高溫濕熱環境。

傳感器外殼采用316L不銹鋼材質設計，能夠承受水中CL-離子和安裝現場PH小于5-6的耐酸性水的侵蝕以及PH大于8耐堿性的水的侵蝕，同時采用傳感器全焊接型結構，安全可靠，避免有機物密封材料長期工作時老化實效導致傳感器簡介損壞。

壓力傳感器尺寸：

實物圖：

四：傳感器電路設計特殊要求

傳感器采用標準的模擬信號4-20mA輸出   傳輸距離抗干擾型好，普通的液位傳感器電路無法滿足高溫工作環境，只能在-25-85度范圍下工作，電路板上器件包含PCB板材料都僅能在一般工藝場合下使用，我們先用-55-150度范圍工作的工業級器件  進行精密補償，可以有效避免高溫對電路板以及元器件的損害。高溫型電路板現已廣泛應用于航海領域  地熱探究等項目。

高溫測試試驗圖設備：

特殊電纜設計

電纜采用特殊耐高溫  耐腐蝕的PTFE特殊線纜，線纜由由外皮和內芯外皮組成，中間加有2芯鋼絲，內置特殊出氣管，不會由于長期的拉力或者濕氣等導致線纜外徑發生變化。

特殊PTFE俗稱鐵氟龍、特氟龍、泰富龍。它是由四氟乙烯經聚合而成的高分子化合物，具有優良的化學穩定性、耐腐蝕性、密封性、高潤滑不粘性、電絕緣性和良好的抗老化耐力。能在+260度至-196度的溫度下連續工作。廣泛應用于化工、電子 、電器在，橋梁、紡織、機械和通迅設備行業。

特殊PTFE線纜特性

   1.耐腐蝕性：PTFE幾乎不受任化學藥品與溶劑的腐蝕，可以保護零件免于遭受任何種類的化學腐蝕。
  2.絕緣性：PTFE具有很強的介電性能（介電強度為10KV/mm）
  3.耐能性:具有優良的耐熱和耐低溫特性.一般在-196度至-260度之間可以連續使用,它可以在冷凍溫度下工作而不脆化,在高溫下不熔化
  4.潤滑和耐磨性:PTFE具有較低的摩擦系數.負載滑動時摩擦系數產生變化,但數值僅在0.05-0.15之間,正是由于其具備較強的潤滑性從而在耐磨上也表的很突出.
  5.耐大氣老化性,耐輻照性和較低的滲透性:長期暴露于大氣中表面及性能保持不變.

TD-016C型微功耗自動采集系統云平臺介紹

我司這套系統可通過云平臺查看數據報表，并可實現微信小程序查看。詳見我司NB-GPS微功耗采集系統內容。

云數據查看鏈接:121.42.42.5(注意:請使用 360 瀏覽器并且在極速模式 下打開)

云平臺界面：

我司深井地熱監測產品系列介紹:

1.0-1000 米單點溫度檢測(普通表和存儲表)

2.0-1000 米淺層地溫能監測(采集器采用低功耗、攜帶方便;物聯網 GPRS 無線傳輸至 WEB 端網絡;單總線結構，可擴展 128 個點;進口 18B20 高精度傳感器，在 10-40 度范圍內，精 度在 0.1-0.2 度)

3.0-3000 米單點溫度檢測(普通顯示，只能顯示溫度，沒有存儲分析軟件功能) 4.0-10000 米分布式多點深層地溫監測(采用分布式光纖測溫系統)

4. 0-10000 米分布式多點深層地溫監測(采用分布式光纖測溫系統：分布式光纖溫度監測系統細分兩大類:1.井筒測試 2.井壁測試)

5.0-1200 米 NB 型液位/溫度一體式自動監測系統(同時監測溫度和液位兩個參數，MAX 耐溫 110 攝氏度)

6.0-7000 米全景型耐高溫測溫成像一體井下電視(同時監測溫度和視頻圖片等)

7. 0-200米地埋管地源熱泵系統熱響應測試（有車載式／便攜式／組合式三種）

有此類深井地溫項目，歡迎新老客戶朋友垂詢!

關鍵詞：地熱井分布式光纖測溫監測系統／分布式光纖測溫系統／深井測溫儀／深水測溫儀／地溫監測系統／深井地溫監測系統／地熱井井壁分布式光纖測溫方案／光纖測溫系統／深孔分布式光纖溫度監測系統/干熱巖／干熱巖發電／干熱巖地溫監測／地熱井測溫系統／地熱井測溫儀／地熱井監測系統／地熱監測系統／地源熱泵遠程監測系統／地源熱泵自動控制／地源熱泵溫度監控系統／地源熱泵溫度傳感器／地源熱泵中央空調中溫度傳感器