聊城市地热回灌技术初步分析

吉龙江

摘要：地热作为一种新兴的清洁能源，越来越受到人们的青睐，地热井的数量迅速增加。前期由于人们认识不够，开采手段不完善，一般未能制定科学合理的开发方案，尾水直接排入城市污水管网，致使地热田过量开采，热储水位下降迅速，地热资源严重浪费。为有效控制水位下降，保护地热资源，地热回灌技术应运而生。回灌技术已在世界范围内推广应用在国内，北京、天津的地热回灌也已经有了良好的开端，并获得良好效果。在地热资源丰富的聊城进行地热回灌技术研究，能更好的为下一步地热井回灌提供技术参数和理论依据

关键词：聊城市；地热资源；地热回灌技术

聊城市地热资源面积约为：1806.21平方公里。全市有50多眼地热井，主要分布在聊城城区周围、高唐、临清、冠县等区域，其中城区范围内已有20眼，最深的是临清市颐清苑地热井1860米，井口温度67℃；中深度的是聊城市城区星光房地产开发公司地热井，井深1619米，井口温度57℃；较浅的是聊城开发区图腾房地产开发公司单官屯地热井，井深1030米，井口温度54℃。多数为房地产开发公司、大学、宾馆饭店等企事业单位，主要用于住宅小区供热、洗澡、游泳等。由于人们认识不够，开采手段不完善，一般未能制定科学合理的开发方案，尾水直接排入城市污水管网，致使地热田过量开采，热储水位下降迅速，地热资源严重浪费。为有效控制水位下降，保护地热资源，地热回灌技术应运而生。

1 地热回灌的必要性

地热回灌是将地热水利用后的尾水回灌到地下某层位中，作为避免地热废水直接排放引起的热污染和化学污染的重要措施，真正做到了绿色环保。在地热开采过程中对减少水头损失，维持地层压力平衡，保持地热田的开采技术条件稳定和延长地热田寿命具有重要的作用。

2 国内外对地热回灌技术的研究程度

目前，回灌技术已在世界范围内推广应用，美国、新西兰、冰岛、意大利、法国、日本、罗马尼亚、丹麦、菲律宾和萨尔瓦多等十多个国家得到了广泛利用。在国内，北京、天津的地热回灌也已经有了良好的开端，并获得良好效果。

从2001年开始，地热研究所在小汤山电信疗养院进行地热回灌试验，2002年到现在，小汤山地热回灌项目已经扩展到六个单位，回灌热水总量达到150万吨。经过三年的回灌，小汤山热田地热水位下降幅度逐渐变小，甚至还出现回升，解决了该区热储压力持续下降的难题。

天津的地热资源回灌研究始于1982年在大港区利用原有地热井在新近系明化镇组热储层进行过专门回灌试验探索，此后各地热田均进行地不同方式的回灌研究。天津地热院、天津大学地热中心和塘沽区地热中心有关专家和技术人员，从回灌井成井工艺、回灌井地面系统工艺和生产性回灌试验三个方面进行认真地研究和总结，就新近系孔隙型热储层回灌进行了深入细致的试验工作。截至2007年11月，天津地区已开凿地热回灌井41眼，累计总回灌量已达1600多万立方米，回灌井最深已达3500多米，走在了全国前列。为实施该工程，本市出台了地热矿产资源补偿费收费标准，并将制定相应的鼓励政策。企业自行投资补建回灌井设施的，将享受减收矿产资源补偿费的政策；对由于历史原因、场地条件等情况无法实施回灌的，将及时对其进行技术、工艺等方面的更新、改造，从而提高供热系统利用率，减少开采量。

3地热回灌可行性分析

3.1回灌条件可行性

经对聊城市区域地层分析认为，聊城市存在地热回灌的地层条件。同层回灌，按试验确定合适的回灌井距、回灌量、回灌时间，在回灌井距内进行异位同层回灌。当场区狭窄，小于最小回灌距离时，可考虑就近异层回灌。就目前开采量较大的新近系馆陶组地热，可将明化镇组下段回馆陶组上段作为地热回灌层位，实现同位异层回灌。实际从广泛意义上讲，本热储层的上部层热储层均可作为地热回灌层。

3.2 回灌工艺可行性

目前，国内外对回灌工艺流程研究较深入，使用较广泛。回灌机具、装置工作稳定可靠，可以实现各种情况下的回灌要求，此方面已不存在技术障碍。

3.3 技术支持可行性

随着人们对地热资源的深入研究，地热回灌的设计、施工、试验不需要科技创新。采用动态监测手段，长期监视斯地热回灌情况，及时指导地热开采和回灌工作。

4技术方法

4.1地热地质条件调查研究

在广泛收集已有地质、水文地质、地热地质、地热井等有关地质资料的基础上，深入现场调查了解热储层位、开采情况、开发利用工艺流程、水化学成分及其前后变化、地热尾水排放温度、水量、时间等情况。诸点登记造册。进行初步研究，确定最为理想的实验场地。

4.2地热回灌井施工

由于目前生产井，权属均归企业，利用其地热井陉性试验应给于一定补偿。目前，还没有一眼井能够符合异层回灌的条件，因此需施工一眼。施工回灌井的基本技术要求与地热开采井相仿，特别值得提出的是要对地热井的封固应高标准严要求，确保回灌不能返水。

4.3回灌装置建设

回灌设施包括回灌井、开采井和回灌管路，回灌管路主要包括输水管路、进水管路、排水管路(回扬)等，

4.4回灌试验与抽水试验

4.4.1设备安装及密封检查

安装好各项设备，要求对泵座轴、控制阀门轴、泵管接头和真空压表管路接头等部位进行密封，防治空气进入。用拉真空的方法观察和检查管路的密封效果，判别方法是在8h内真空度如能保持在700—500mmHg之间，可认为井的密封效果良好；若真空度小于500mmHg，则说明有漏气现象，应检查漏气部位的密封情况。

4.4.2抽水试验

回灌前，应对回灌井进行两次降深的稳定流抽水试验，以求取热储含水层的渗透系数等水文地质参数。以及采集回灌前地热水质分析样，并且测量地热水水温、水位。具体要求按稳定流抽水试验有关规范要求进行。

4.4.3回灌前准备

①检查电源起动设备和各阀门的开关状态。

②通过抽水试验，记录回灌前地热水静动水位、单位出水量、回灌水及地热水水温等原始参数。

③记录进水表和出水表的起始读数。

④采取回灌水源，开采井试验前水质分析样。

5.4.4回灌操作程序

①关进水阀和回流阀，开控制阀、单流阀及放气阀，然后停15分钟测静水位。

②合电闸、开泵回扬，至水扬清后，测动水位。

③拉真空，拉开电闸停泵，关单流阀和控制阀。

④开足水源阀和进水阀，缓开控制阀。

⑤待回灌水从放气阀溢出后，再关紧放气阀，开回流阀。

⑥调节压力和回流量，按要求记录回灌水量、水温及压力。

⑦开启加压泵进行加压回灌。

5.4.5观测与记录

①试验前和试验结后进行回灌井井内温度测量，测量采用JW—1高精度井温仪，井内测量点距取5米，热储层和取水段加密测量。

②在每次回扬过程中，以及回扬后继续回灌初期，要求每5分钟记录1次压力表、温度计、进水表及出水表读数，待回灌压力及回灌水量基本稳定后，每半小时记录1次。

③因回扬及其他原因停灌后，应及时测量回灌井水位，回扬过程中记录回灌井动水位、水温及出水表读数。

④在回灌期间，每半小时记录1次开采井（1＃井）的水温、水量、水位。

⑤回灌结束后，应继续对回灌井水位，开采井水温、水量进行监测，直至回灌井水位稳定为止。

5.4.6回扬

通过定期回扬，使回灌水渗透畅通，避免造成热储含水层堵塞而影响回灌。连续回灌24小时，回扬2—3次，若发生堵塞现象，应增加回扬次数。每次回扬先扬水10分钟，接着停10分钟，如此反复进行，直到把浑水抽清为止。

5.4.7水样采集与测试

在回灌试验前采取开采井、回灌井水质全分析样与微量元素分析样各1件，在试验中采取开采井、回灌井水质全分析样与微量元素分析样各2件，试验结束，采取开采井、回灌井水质全分析与微量元素分析样各1件，以对比分析回灌前后地热水水质变化规律。水样采集、保存、测试按有关规范要求进行。

6动态监测

在试验过程中，采用国内外先进的地热资源开采自动化远程监控系统，实施对水文、水压、水位、水量、时间的监测。在原地热资源开采监控系统基础上研发地热回灌监控系统，实施智能化回灌、回扬的控制。

结语

通过分析，在聊城实施地热回灌是完全可行的。地热回灌推广以后可以减少地热开采过程中的水头损失，维持地层压力平衡，保持地热田的开采技术条件稳定和延长地热田寿命。也可以避免地热废水直接排放引起的热污染和化学污染的。

參考文献

[1]陈墨香等.华北地热[M]北京:科学出版社，1988。

[2]徐军祥，康凤新.山东省地热资源[J]中国地质，2000,10(2):41-42。

[3]孙宝成，曾梅香，林黎，等.天津地热对井回灌系统中的同位素跟踪技术[J].地质调查与2005,28(3):197-191。