砂岩热储地热尾水回灌技术规程

《砂岩热储地热尾水回灌技术规程》（DZ/T 0330-2019）是自然资源部发布的行业标准。

2019年12月20日，《砂岩热储地热尾水回灌技术规程》等12项推荐性行业标准已通过全国国土资源标准化技术委员会和全国海洋标准化技术委员会审查，现予批准、发布，于2020年2月1日起实施。

应用回灌技术作为地热田管理的一种手段是非常有效的, 将会得到日益广泛的应用, 无论是在高温地热系统, 还是低温地热系统。地热回灌是一项非常复杂的技术, 在大规模回灌之前需要进行回灌试验。示踪试验是回灌试验中非常重要的一种手段, 对于研究回灌引起地热田冷却的可能性具有重要的意义。反之,通过回灌和示踪试验又能够改善对地热田的认识, 促进地热田的热储工程研究 。2100433B

北京市最重要的城区地热田和小汤山地热田的水位每年下降1.5～2m ;天津市基岩热储的水位每年下降6-9m;西安市热储水位一般每年下降10m,在开采量最大的部位可达20m。地热回灌就是把地热废水、常温地下水、地表水甚至污水灌入热储中, 其目的有以下几个方面:

(1)处理地热废水　地热废水的温度一般高于环境温度, 其中通常含有较高的盐份, 其中有些化学组分是有毒有害的, 地热废水的直接排放可能对环境造成热污染和化学污染。

(2)改善或恢复热储的产热能力　地热田中的地热能一部分储存在其中的热流体中, 而绝大部分储存在岩石骨架中, 通过把温度较低的水注入热储中, 经过加热后再抽取出来, 就可能提高地热资源的利用效率。

(3)保持热储的流体压力, 维持地热田的开采条件 一般来说, 地热的开采会导致热储压力降低, 如果开采量过大, 使补给和开采失去平衡时, 热储压力会持续降低, 使地热田的生产能力降低, 甚至丧失生产能力和引起地面沉降。回灌对于维持或恢复热储压力, 稳定地热田的开采条件, 预防地面沉降具有重要作用。在最早的回灌工程中, 其目的主要是处理地热废水, 但是后两个方面的目的在近年来已经受到了日益重视 。

中国最早的地热回灌为1982 初在北京城区地热田东南部进行的回灌试验。当时, 北京城区地热田内已经有地热井40眼,年地热水开采量已超过30×104m3 a , 热储压力逐年下降。为了充分利用地热资源, 研究地热回灌的效果, 利用一眼深1274.65m的地热井回灌40℃的地热采暖尾水。天津市的地热回灌已经具有一定的规模,北京地区又开始了最新的地热回灌, 西安市正在计划开展地热回灌。虽然地热回灌在全国范围的发展程度还比较低, 但地热回灌的作用和意义已经得到了广泛的认识和关注。

天津地区有两种热储, 即第三系砂岩和中上元古界蓟县系白云岩。近年来, 天津市开展了一系列地热回灌的试验和研究工作。砂岩热储的回灌因为比较严重堵塞, 存在一定技术上的困难。但从1996 年开始立项进行的天津市蓟县系热储地热回灌研究取得了明显的效果。到2001 年底, 天津市蓟县系热储有地热开采井196 眼, 年开采量为120 ×105m3 a , 回灌井12 眼, 年回灌量166 ×104m3 a 。每眼回灌井一般和一眼开采井组成一个开采-回灌的“对井” 。这些对井系统一般为定向井, 开采-回灌井间的地表距离一般很小, 但开采井段和回灌井段的距离在200m 以上。从试验结果看, 在天津地区的蓟县系热储开展地热回灌是可行的,对保持热储压力, 提高地热资源的利用效率具有一定作用。从另一方面看, 回灌量或回灌率仍然太低, 虽然回灌量已达到了开采量的约14 %, 但天津市蓟县系热储的压力水头仍在以每年6～9m的速度下降。

自从上世纪80 年代初北京城区地热田的试验之后, 北京地区的地热回灌未得以继续下去。近几年, 地热回灌又被列为北京地区地热研究和管理的一项重要工作。北京城区地热田和小汤山地热田是北京地区最为重要的两个地热田。在1985 年以前, 两地热田的开采量不断增大, 水位也随着大幅度下降。此后, 虽然开采量基本保持稳定, 但地热田的水位仍在以1.5 -2m a的速度下降。因此在这两个地热田开展地热回灌是非常必要的。从2001年冬季开始, 在小汤山地热田开展了回灌试验, 把35℃～40℃的采暖尾水通过距开采井约200m 的回灌井进行回灌, 经过一个采暖期的试验未发现任何问题, 初步肯定了回灌的可行性。

天安门以南约5km的郭庄北里小区属于北京城区地热田的东南部, 在2001～2002年采暖期也进行了地热回灌试验。在北京城区地热田的北京工业大学也在进行地热回灌试验, 在小汤山地热田的地热回灌正在扩大规模。

城区北部的奥运公园地区具有一定的地热潜力。但是根据区域地质情况和周围地热井资料分析, 这一地区地热水的补给很少, 甚至处于一个封闭的地热系统中。这样, 地热开采必将导致热储压力的明显下降, 地热回灌就成为热储管理的一个必不可少的手段。规划在奥运公园地区将开凿10眼地热井(2眼即将开工), 其中3～4眼用于回灌。