近日，中国科学院广州能源研究研究所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。

图1 “地热计算器”发布会

软件基于应用场景，将繁复的模拟流程整合起来，由计算机自动完成概念模型、地质模型剖分、目标优化等，使地热模拟变得像使用“傻瓜相机”一样简单。同时，软件集成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，将研发的新技术以菜单操作的便利方式呈现在用户面前，转化为现实的计算能力。

在设计“地热计算器”软件的过程中，团队突破传统的思维模式，提出两种设计范式，首先是“基于场景模拟（scenario-based modeling）”范式。将每次执行单次正向模拟（forward simulation）发展为内置多种地热技术应用场景模块，如井距优化、资源评价、模型参数优化等，可以实现参数自动化扫描以实现连续多次模拟。例如，在优化地热对井间距时，用户只需设置储层基础物性参数、开采时间等信息，软件便会自动完成在不同井距下所有参数组合的模拟计算，并直接输出如最优井距、水位变化、温度变化等工程决策所需的计算结果。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，极大地提升了不确定性量化分析和参数优化的效率。其次是“免手动建模（physical model-free）”的设计思路，这并非意味着模拟过程中不需要地质模型，而是软件内部针对许多工程场景，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、标准化的地质模型模板，用户只需输入核心的工程参数，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。

为了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”两个版本并行发布的发行模式。其中，基础版集成了八大“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（图2），主要面向企业工程师，追求极致的易用性与解决问题的高效性。而“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，此外还包含二氧化碳地质封存、地热储能等特殊场景模拟，主要面向高校和科研机构，允许用户导入精细的Petrel、Gmsh等地质模型数据体、或者离散裂缝DFN网络，进行高分辨率的水－热耦合模拟，以解决地质非均质性、裂缝内流体流动、组分闪蒸计算等复杂的地热模拟问题。

图2 “地热计算器”原理、架构与应用场景示意图

“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据吻合度好，例如中深层同轴地埋管的模拟误差仅为2.2%，证明了其在追求“易用”的同时保证了模型的精度。

研究成果以GeothermalKits for modeling geothermal energy: A scenario-based and physical model-free simulation platform为题发表于The Innovation期刊（五年影响因子40.2）。广州能源所地热能与节能技术研究中心地热能科研团队田小明副研究员为共同通讯作者，龚宇烈研究员为主要作者。目前软件“基础版”已有200多家使用单位，服务1000多名用户；“专业版”下载量达2000多次。软件相关模块和算法已与中石油勘探开发研究院及中石油深圳新能源研究院通过委托技术开发合同的形式转化落地，成果转化经费达191万元。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.xinn.2026.101350

专业版下载地址：https://doi.org/10.5281/zenodo.17231957

基础版下载地址：https://xiaomingtian-1.github.io/archives/