地熱尾水回灌技術措施探討

■李子杲

（河北省地礦局第三水文工程地質大隊 河北 衡水053000）

地熱尾水回灌技術措施探討

■李子杲

（河北省地礦局第三水文工程地質大隊 河北 衡水053000）

地熱資源的可持續發展最有效的途徑是實現回灌，同時解決地熱井水位下降，延長地熱田的使用壽命。通過真空回灌和壓力回灌兩種回灌方法很好地解決了地熱資源的可持續利用。同時，真空回灌和壓力回灌在合理利用地熱資源上有效地控制氣泡堵塞與微生物堵塞，實現了從熱質量、減少能耗、降低成本、提高使用效率，達到節能和環保的目的。

地熱尾水回灌技術措施

地熱是一種無污染，可再生的清潔能源，與傳統化石能源相比，具有數量大、可再生、低碳、環保、就地取用等優勢。但地熱水資源卻是有限的，過度開采或養護不當會造成資源枯竭。為解決地熱資源的可持續發展，同時避免環境污染，最有效的途徑就是地熱回灌。地熱回灌是將經熱利用后的地熱尾水回注于目標地層的技術措施。地熱回灌對地熱資源的持續開發、減少資源浪費、延長開采井壽命以及減少環境污染等方面均具有重要意義。

1 地熱尾水回灌技術

1.1 真空回灌

（1）檢查電源、起動設備和各閥門的開關狀態；

（2）觀測記錄灌前地下水靜、動水位、單位出水量、回灌水及地下水水溫等原始參數；

（3）記錄灌水表和揚水表的起始讀數；

（4）對回灌水源和地下水進行水質分析；

（5）用拉真空的方法，觀察和檢查管路的密封效果。判別密封效果的方法是：在8h內真空度如能保持在700-500mmHg之間，可認為井的密封效果良好，若真空度小于500mmHg，則說明有漏氣現象，應檢查漏氣部位的密封情況。

1.2 壓力回灌

一般而言，加壓回灌就是通過加壓泵加壓的方法在回灌井中注入尾水完成回灌，在此過程中，回灌的難易程度主要取決于地下熱水運移通道的順暢程度與熱儲層的裂隙發育情況。

（1）利用地熱尾水進行壓力回灌。通常情況下，在泵管內進行灌水的主要流程為：關進水閥，開足控制閥、揚水閥及放氣閥，然后停止大概10-20分鐘左右，對靜水位進行測量，之后合電閘、開泵回揚至水揚清后，在對動水位進行測量，緊接著拉真空，拉開電閘停泵，將控制閥與揚水閥進行關閉，之后在開啟進水閥，該步驟需要緩慢進行，一旦放氣閥中的回灌水溢出，就要將放氣閥緊緊關閉，最后在對回灌量進行有效的調節，需要注意的是，認真準確的對回灌水量、壓力及水溫進行記錄。

（2）從泵管外灌水的操作程序。首先需要將進水閥與回流閥進行關閉，將揚水閥、控制閥以及放氣閥開啟。然后停止大概10-20分鐘左右，對靜水位進行測量，合電閘開泵回揚，至水揚清后測動水位，緊接著拉真空，拉開電閘停泵，將控制閥與揚水閥進行關閉，之后開足進水閥，并緩慢開啟控制閥，當回灌水從放氣閥溢出后，就需要緊緊關閉放氣閥，開回流閥，調節回流量，記錄回灌水量、水溫及壓力，最后開啟輸水泵與加壓泵進行加壓回灌。

2 地熱尾水回灌技術措施

2.1 微生物及防治技術措施

相關研究表明，回灌過程中最為主要的是微生物是在溫度降低時滋生的，它是回灌系統發生堵塞的最常見情況。由于隨著溫度升高，懸浮物、堵塞率均隨著增大，且當有堵塞和懸浮物堵塞兩種因素同時存在時，堵塞的貢獻比例呈下降趨勢，而懸浮物堵塞的貢獻比例呈上升趨勢。此外形成的微粒在懸浮物中又占有一定比重。因此，尾水回灌過程中必須要對尾水進行過濾處理。

一般常用的解決物理堵塞的方法是利用過濾設備，但一般過濾后尾水中懸浮物仍然存在，因此過濾設備根據水質專項設計，無論在處理效果和穩定性方面都大大提高。過濾設備采用較大的過濾面積，過濾效果好，阻力損失低，運行能耗減少。過濾器濾材采用尼龍、PP、陶瓷等材質，對抗地熱水腐蝕，濾材使用一定周期后采用壓縮空氣結合弱酸稀釋液清洗，由此反復使用降低使用費用。

2.2 管線技術措施

一般的地熱項目大量管道材質均為鐵質，在地熱開發利用和回灌過程中，伴隨腐蝕等產生大量的Fe2+同時為鐵細菌的生長提高了良好的條件，鐵細菌將Fe2+氧化為氫氧化鐵沉淀進而堵塞地層，同時進一步造成微生物的大量繁殖、形成各類堵塞，造成惡性循環。回灌系統內所有設備、閥部件、儀表等可根據水質針對選材，確保長期使用可靠穩定。地熱水輸送管材采用環氧陶瓷內防腐，聚氨酯外保溫管道，并設計陰極保護，避免管道腐蝕造成堵塞及水質輸送污染。對于溫度較低的地熱水可采用PE-RT改性管材，腐蝕性較強的地熱水，明裝管道可采用預裝后襯膠防腐。

2.3 氣體及微生物堵塞及防治技術措施

尾水回灌過程中水中夾帶氣體，同時當熱水氣體總量含量較高時，其溶解性氣體在流動過程中可能因為溫度、壓力的改變而釋放出氣泡并駐留在地層中，此外，化學生化反應亦能生成氣體物質造成儲層滲透性能降低，造成回灌堵塞。

對此可在水處理設備內部設計特殊流程，對水流產生高度擾動湍流，使得大部分隨流體裹挾的氣泡破裂，并將氣體釋放出來排除尾水中的氣體，整個系統所有管路及部件均嚴格密閉大大降低氣體進入回灌井的數量。此外設置加藥裝置可在必要時向水中添加二氧化氯或者次氯酸鈉作為尾水回灌適量的消毒劑，消毒效果好，價格便宜。此外在地熱水處理設備內加裝超聲波振蕩，輔助脫氣并滅除微生物，超聲波發生器功率根據處理水質確定。

2.4 地熱回灌系統加壓

為保證回灌系統不影響換熱站內供熱系統運行，回灌段內所有設備、管道、閥部件壓力損耗單獨設置離心加壓泵承擔，此外自然回灌量不理想時需加壓回灌。加壓泵流量按回灌水量確定，揚程根據后期水處理系統及地熱井成井情況確定，加壓泵材質采用球磨鑄鐵，電機能效等級滿足二級標準。加壓泵采用變頻方式調控。

3 結束語

總而言之，為解決地熱資源的可持續發展，同時避免環境污染，最有效的途徑就是地熱回灌。地熱回灌是將經熱利用后的地熱尾水回注于目標地層的技術措施。地熱回灌對地熱資源的持續開發、減少資源浪費、延長開采井壽命以及減少環境污染等方面均具有重要意義。

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TU[文獻碼]B

1000-405X（2016）-12-446-1