开发出“地热计算器”数值模拟软件

5月9日，记者从中国科学院广州能源研究所获悉，该所地热能与节能技术研究中心联合中国科学院地质与地球物理研究所、中国石油大学（北京）、西安交通大学等国内外10家科研单位和企业，共同开发了“地热计算器（GeothermalKits）”数值模拟软件。相关研究成果发表于 《创新》(The Innovation)。

“地热计算器”原理、架构与应用场景示意图。研究团队供图

该软件基于应用场景，将复杂的地热模拟流程整合为自动化操作，由计算机自动完成概念模型构建、地质模型剖分、目标优化等任务，使地热模拟变得像使用“傻瓜相机”一样简便。同时，软件集成了研究团队近年来自主开发的多个计算模块，如地热储能模拟模型、动态地热资源量评价算法、二氧化碳地质封存等，将新技术以菜单操作的方式呈现，转化为实用的计算能力。

在软件设计过程中，团队突破了传统思维，提出了两种新的设计范式。

第一种是“基于场景模拟”范式。该范式将单次正向模拟发展为内置多种地热技术应用场景的模块，涵盖井距优化、资源评价、模型参数优化等，可实现参数自动扫描与连续多次模拟。例如，在优化地热对井间距时，用户仅需设置储层基础物性参数、开采时间等信息，软件便会自动完成不同井距下所有参数组合的模拟计算，并直接输出最优井距、水位变化、温度变化等工程决策所需的结果。这相当于为地热数值模拟建立了一条“自动化流水线”，将工程师从重复性劳动中解放出来，显著提升了不确定性量化分析和参数优化的效率。

第二种是“免手动建模”思路。这并非意味着模拟过程中不需要地质模型，而是软件针对许多工程场景（如均质储层井距优化、地埋管系统设计等）预置了经过验证的标准化地质模型模板。用户只需输入核心工程参数（如岩石属性、初始温度、井控条件等），即可获得仿真结果。该设计简化了操作流程，使非数值建模背景的技术人员也能快速上手，进行可靠的工程技术评估与方案优化比选。

为覆盖从产业实践到前沿科研的全链条需求，“地热计算器”采用了“基础版”与“专业版”并行的发行模式。其中，基础版集成了八个“开箱即用”的模块，涵盖井距优化、资源评价、浅层地热、中深层同轴地埋管换热、中深层U型井换热、静态地层温度预测、碳减排量计算、ORC地热发电等地热应用场景，主要面向企业工程师，追求极致的易用性与问题解决效率。专业版则专注于水热型地热模拟，主要包含单次地下模拟、地热资源量评估（体积法）、动态地热资源量评估、地热优化设计，同时包含二氧化碳地质封存、地热储能等特殊场景模拟。

“地热计算器”的可靠性经过了严格验证。其模拟结果与国际公认的解析解及野外实测数狙糖合良好。例如，中深层同轴地埋管的模拟误差仅为2.2%，证明该软件在追求易用性的同时保持了较高的计算精度。

目前，该软件基础版已有200多家使用单位，服务超过1000名用户；专业版下载量达2000余次。软件的相关模块和算法已通过委托技术开发合同形式，在中石油勘探开发研究院及中石油深圳新能源研究院实现技术转化，转化经费达191万元。