地热尾水回灌技术措施探讨

2016-04-14李子杲

地球 2016年12期

关键词：电闸水阀尾水

■李子杲

（河北省地矿局第三水文工程地质大队河北衡水053000）

地热尾水回灌技术措施探讨

■李子杲

（河北省地矿局第三水文工程地质大队河北衡水053000）

地热资源的可持续发展最有效的途径是实现回灌，同时解决地热井水位下降，延长地热田的使用寿命。通过真空回灌和压力回灌两种回灌方法很好地解决了地热资源的可持续利用。同时，真空回灌和压力回灌在合理利用地热资源上有效地控制气泡堵塞与微生物堵塞，实现了从热质量、减少能耗、降低成本、提高使用效率，达到节能和环保的目的。

地热尾水回灌技术措施

地热是一种无污染，可再生的清洁能源，与传统化石能源相比，具有数量大、可再生、低碳、环保、就地取用等优势。但地热水资源却是有限的，过度开采或养护不当会造成资源枯竭。为解决地热资源的可持续发展，同时避免环境污染，最有效的途径就是地热回灌。地热回灌是将经热利用后的地热尾水回注于目标地层的技术措施。地热回灌对地热资源的持续开发、减少资源浪费、延长开采井寿命以及减少环境污染等方面均具有重要意义。

1 地热尾水回灌技术

1.1 真空回灌

（1）检查电源、起动设备和各阀门的开关状态；

（2）观测记录灌前地下水静、动水位、单位出水量、回灌水及地下水水温等原始参数；

（3）记录灌水表和扬水表的起始读数；

（4）对回灌水源和地下水进行水质分析；

（5）用拉真空的方法，观察和检查管路的密封效果。判别密封效果的方法是：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。

1.2 压力回灌

一般而言，加压回灌就是通过加压泵加压的方法在回灌井中注入尾水完成回灌，在此过程中，回灌的难易程度主要取决于地下热水运移通道的顺畅程度与热储层的裂隙发育情况。

（1）利用地热尾水进行压力回灌。通常情况下，在泵管内进行灌水的主要流程为：关进水阀，开足控制阀、扬水阀及放气阀，然后停止大概10-20分钟左右，对静水位进行测量，之后合电闸、开泵回扬至水扬清后，在对动水位进行测量，紧接着拉真空，拉开电闸停泵，将控制阀与扬水阀进行关闭，之后在开启进水阀，该步骤需要缓慢进行，一旦放气阀中的回灌水溢出，就要将放气阀紧紧关闭，最后在对回灌量进行有效的调节，需要注意的是，认真准确的对回灌水量、压力及水温进行记录。

（2）从泵管外灌水的操作程序。首先需要将进水阀与回流阀进行关闭，将扬水阀、控制阀以及放气阀开启。然后停止大概10-20分钟左右，对静水位进行测量，合电闸开泵回扬，至水扬清后测动水位，紧接着拉真空，拉开电闸停泵，将控制阀与扬水阀进行关闭，之后开足进水阀，并缓慢开启控制阀，当回灌水从放气阀溢出后，就需要紧紧关闭放气阀，开回流阀，调节回流量，记录回灌水量、水温及压力，最后开启输水泵与加压泵进行加压回灌。

2 地热尾水回灌技术措施

2.1 微生物及防治技术措施

相关研究表明，回灌过程中最为主要的是微生物是在温度降低时滋生的，它是回灌系统发生堵塞的最常见情况。由于随着温度升高，悬浮物、堵塞率均随着增大，且当有堵塞和悬浮物堵塞两种因素同时存在时，堵塞的贡献比例呈下降趋势，而悬浮物堵塞的贡献比例呈上升趋势。此外形成的微粒在悬浮物中又占有一定比重。因此，尾水回灌过程中必须要对尾水进行过滤处理。

一般常用的解决物理堵塞的方法是利用过滤设备，但一般过滤后尾水中悬浮物仍然存在，因此过滤设备根据水质专项设计，无论在处理效果和稳定性方面都大大提高。过滤设备采用较大的过滤面积，过滤效果好，阻力损失低，运行能耗减少。过滤器滤材采用尼龙、PP、陶瓷等材质，对抗地热水腐蚀，滤材使用一定周期后采用压缩空气结合弱酸稀释液清洗，由此反复使用降低使用费用。

2.2 管线技术措施

一般的地热项目大量管道材质均为铁质，在地热开发利用和回灌过程中，伴随腐蚀等产生大量的Fe2+同时为铁细菌的生长提高了良好的条件，铁细菌将Fe2+氧化为氢氧化铁沉淀进而堵塞地层，同时进一步造成微生物的大量繁殖、形成各类堵塞，造成恶性循环。回灌系统内所有设备、阀部件、仪表等可根据水质针对选材，确保长期使用可靠稳定。地热水输送管材采用环氧陶瓷内防腐，聚氨酯外保温管道，并设计阴极保护，避免管道腐蚀造成堵塞及水质输送污染。对于温度较低的地热水可采用PE-RT改性管材，腐蚀性较强的地热水，明装管道可采用预装后衬胶防腐。

2.3 气体及微生物堵塞及防治技术措施

尾水回灌过程中水中夹带气体，同时当热水气体总量含量较高时，其溶解性气体在流动过程中可能因为温度、压力的改变而释放出气泡并驻留在地层中，此外，化学生化反应亦能生成气体物质造成储层渗透性能降低，造成回灌堵塞。

对此可在水处理设备内部设计特殊流程，对水流产生高度扰动湍流，使得大部分随流体裹挟的气泡破裂，并将气体释放出来排除尾水中的气体，整个系统所有管路及部件均严格密闭大大降低气体进入回灌井的数量。此外设置加药装置可在必要时向水中添加二氧化氯或者次氯酸钠作为尾水回灌适量的消毒剂，消毒效果好，价格便宜。此外在地热水处理设备内加装超声波振荡，辅助脱气并灭除微生物，超声波发生器功率根据处理水质确定。

2.4 地热回灌系统加压

为保证回灌系统不影响换热站内供热系统运行，回灌段内所有设备、管道、阀部件压力损耗单独设置离心加压泵承担，此外自然回灌量不理想时需加压回灌。加压泵流量按回灌水量确定，扬程根据后期水处理系统及地热井成井情况确定，加压泵材质采用球磨铸铁，电机能效等级满足二级标准。加压泵采用变频方式调控。