目?次

前言

1 范圍

2 規(guī)范性引用文件

3 術語和定義

4 總則

5 基礎資料準備與回灌試驗

6 回灌系統(tǒng)設計

7 回灌系統(tǒng)主要裝置及設備

8 地熱回灌運行、維護與管理

9 動態(tài)監(jiān)測

前言

本標準按照GB/T 1.1—2009《標準化工作導則 第1部分：標準的結構和編寫》給出的規(guī)定起草。

本標準由能源行業(yè)地熱能專業(yè)標準化技術委員會提出并歸口。

本標準起草單位：中國石化集團新星石油有限責任公司、天津地熱勘查開發(fā)設計院、河北省地熱資源開發(fā)研究所、中國地質科學院水文地質環(huán)境地質研究所、中國石油天然氣集團有限公司遼河油田供水公司。

本標準主要起草人：趙豐年、向燁、趙蘇民、張德忠、王貴玲、國殿斌、金文倩、郭世炎、姚艷華、袁明葉、楊衛(wèi)、周鑫。

本標準于2018年首次發(fā)布。

地熱回灌技術要求

Technical requirements for geothermal reinjection1 范圍

1 范圍

本標準規(guī)定了地熱回灌的名詞術語、總則、基礎資料的準備、地熱回灌工程設計、地熱回灌系統(tǒng)主要裝置及設備、地熱回灌運行維護和動態(tài)監(jiān)測的要求。

本標準適用于水熱型地熱能開發(fā)利用項目中回灌工程的設計、施工、驗收、運行維護和監(jiān)測，其他類型的地熱回灌工程參照執(zhí)行。

2 規(guī)范性引用文件

下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

GB/T 11615 地熱資源地質勘查規(guī)范

GB 50027 供水水文地質勘察規(guī)范

DZ/T 0260 地熱鉆探技術規(guī)程

3 術語和定義

下列術語和定義適用于本文件。

3.1同層回灌 geothermal reinjection into the same reservoir

將地熱流體回灌至與開采井相同的熱儲層

3.2自然回灌 natural reinjection

在不用加壓泵加壓的情況下，將利用后的地熱流體直接注入回灌井進行回灌。

3.3加壓回灌 pressurized reinjection

在采用加壓泵加壓的情況下將利用后的地熱流體注入回灌井進行回灌。

3.4回灌系統(tǒng) reinjection system

地熱回灌中，包括開采井、回灌井以及連通采、灌井之間的地面管路、水質凈化、排氣、加壓、監(jiān)測等裝置及設備在內的完整的封閉系統(tǒng)。

3.5回揚 pump lifting

利用抽水的方式除去回灌井中堵塞物和附著物的方法。

4 總則

地熱能開發(fā)利用項目應通過科學回灌防止環(huán)境污染，保護地熱資源，實現地熱能的可持續(xù)開發(fā)和利用。

5 基礎資料準備與回灌試驗

5.1 基礎資料準備

地熱回灌工作前，宜結合前期的地質勘查和試生產情況準備以下基礎資料：

a） 地熱田的地質構造、巖漿活動、控熱構造及地熱流體的動力場、溫度場和循環(huán)途徑；

b） 地熱井位置、深度、生產能力、溫度、壓力、流體化學成分等地熱井參數；

c） 邊界位置、面積、頂板深度、底板深度等熱儲幾何參數；

d） 溫度、儲層壓力、巖石密度、比熱、熱導率和壓縮系數等熱儲物理性質；

e） 滲透率、滲透系數、水力傳導系數、彈性釋水系數、孔隙率、有效孔隙率等熱儲滲透性和儲存流體能力的參數；

f） 密度、熱焓、熱導率、比熱、組分、粘滯系數和壓縮系數等熱流體性質。

5.2 回灌試驗

開展回灌試驗測定回灌井的回灌量、壓力、流體溫度隨時間的變化。結合示蹤試驗進行回灌能力評價、確定回灌影響范圍及影響區(qū)內熱儲溫度、儲層壓力和化學組分的變化特點等并形成回灌能力評價報告?；毓嘣囼灥木唧w要求按照 GB/T 11615 執(zhí)行。

6 回灌系統(tǒng)設計

6.1 回灌井設計要求

6.1.1 應在基礎資料準備和回灌試驗的基礎上，建立熱儲模型，設計開發(fā)方案。

6.1.2 回灌井與開采井的目的層宜在同一熱儲層，宜通過數值模擬確定開采井、回灌井的合理數量和井位布置及保持地熱田實現可持續(xù)開發(fā)利用的采灌強度。

6.1.3 井位布置應避免開采井和回灌井的井距過近，防止出現熱突破。

6.1.4 回灌井鉆井工程設計按照 DZ/T 0260 執(zhí)行。

6.1.5 回灌井成井工藝原則：

a） 選擇條件好、滲透能力強的熱儲；

b） 將目的層與非目的層隔開；

c） 加強井壁的穩(wěn)定性；

d） 采用高過流面積的成井工藝。

6.1.6 回灌井儲層保護要求：

a） 加強鉆井過程中鉆井液性能和質量管理，減少鉆井液對儲層的傷害；

b） 成井時對目的層進行洗井，洗井應清除孔內及熱儲層段井壁的泥漿、巖屑、巖粉等堵塞物，具體按照 GB/T 11615 和 GB 50027 的要求執(zhí)行。具體洗井工藝及要求根據實際情況而定。

6.2 回灌系統(tǒng)設計要求

6.2.1 回灌方式選擇

回灌可采用自然回灌或加壓回灌方式。自然回灌不能滿足全部回灌情況下進行加壓回灌。

6.2.2 回灌系統(tǒng)工藝流程設計

6.2.2.1 地熱水從開采井抽取出來，經過換熱利用后輸送至回灌井，過程中采用除砂、過濾、排氣等工藝，自然或加壓回灌至回灌井，實現同層回灌。工藝流程示意圖見圖1。

圖 1 回灌系統(tǒng)工藝流程示意圖

6.2.2.2 回灌管網設計應保證氣體的排出和清洗方便。

6.2.2.3 回灌水水質凈化處理符合下列要求：

a） 對裂隙型熱儲，回灌過濾精度應小于 50μm；

b） 對孔隙型熱儲，過濾精度應小于 5μm；

c） 宜具有排氣裝置，防止氣體堵塞。

7 回灌系統(tǒng)主要裝置及設備

7.1 除砂器

除去地熱流體中的砂粒和雜質，分離粒徑應達0.1mm。

7.2 過濾器

用于濾除地熱流體中的小粒徑顆粒和懸浮物，防止堵塞。根據熱儲層特征選擇相應的過濾精度，過濾材料要考慮耐溫和耐壓。

7.3 排氣裝置

用于排除流體中的氣體，防止氣體堵塞。排氣裝置流量應滿足回灌設計的流量要求。排氣裝置容許的工作壓力應高于回灌系統(tǒng)的最大工作壓力。

7.4 回灌加壓泵

用于加壓回灌，加壓泵電機應具有變頻控制功能。原則是回灌井底壓力要高于儲層壓力，加壓泵壓力不超過系統(tǒng)額定系統(tǒng)壓力。

7.5 井口裝置

安裝完成后應進行密封檢查，壓力測試應滿足系統(tǒng)設計的回灌壓力要求。

7.6 回揚潛水泵

用于返排井管中的堵塞物和附著物，回揚潛水泵應采用變頻控制功能。當回揚泵在回灌井中，利用泵管作為回灌管時，泵頭應有抽水和灌水轉換裝置。

7.7 動態(tài)監(jiān)測裝置

用于監(jiān)測地熱井液位及回灌系統(tǒng)中井口壓力、溫度、流量等數據的監(jiān)測儀表，應根據檢定規(guī)程定期檢定或校驗。監(jiān)測儀器儀表所有接觸液體部分應滿足于地熱應用工況要求。

8 地熱回灌運行、維護與管理

8.1 回灌前準備

8.1.1 對系統(tǒng)裝置檢查要求

開采井、回灌井的井口動態(tài)監(jiān)測儀器儀表正常，回灌系統(tǒng)電源、設備和閥門狀態(tài)正常。

8.1.2 沖洗回揚

在回灌前對回灌井進行沖洗回揚，清除井筒內的死水及雜質。根據目測沖洗排水的透明度與原水相同時，結束回揚作業(yè)。沖洗回揚結束后對整個回灌系統(tǒng)的管網試運行測試，保證回灌管網完好、無滲漏，各設備運行正常。

8.2 回灌系統(tǒng)運行

回灌系統(tǒng)運行時應要求：

a） 回灌開始前，記錄開采井流量表、回灌井流量表的起始讀數，開采井、回灌井液位埋深及溫度；

b） 回灌開始后，應及時檢查整個回灌系統(tǒng)的密封情況，檢查排氣裝置和過濾裝置是否正常；

c） 當過濾裝置兩端的壓力差持續(xù)增大，數值達 50kPa～60kPa 時，應進行清洗或更換濾料；

d） 回灌系統(tǒng)運行穩(wěn)定后，在回灌井井口取樣進行水質分析，15 天內完成；

e） 當采用加壓回灌時，回灌壓力不超過系統(tǒng)額定工作壓力；

f） 回灌運行出現下列現象之一時，可判斷回灌井出現堵塞：

——當保持一定的壓力時，隨著回灌時間的增長回灌量逐漸減??；

——當保持一定的回灌量時，隨著回灌時間的增長，回灌液位持續(xù)上升；

——連續(xù)回灌一段時間后，進行回揚時井的動水位顯著下降或出現斷水；

g） 判斷回灌井發(fā)生堵塞時應及時采取有效措施。

8.3 回灌結束后系統(tǒng)設施的養(yǎng)護

系統(tǒng)設施的養(yǎng)護內容包括：

a） 停灌后，對回灌井進行回揚；

b） 做好設備的維護保養(yǎng)及防腐、防銹等工作；

c） 在停灌期間，宜將停用的地熱井（開采井、回灌井）液面以上的井管部分充滿惰性氣體，對系統(tǒng)各部分定期進行密封檢查；

d） 停灌后每季度期應監(jiān)測液位并記錄。

9 動態(tài)監(jiān)測

9.1 總體要求

根據日常開采動態(tài)監(jiān)測數據保證回灌系統(tǒng)正常，地熱水在回灌系統(tǒng)中密閉運行，實現原水回灌。地熱井應進行日常開采回灌動態(tài)監(jiān)測、開發(fā)利用管理動態(tài)監(jiān)測。

9.2 開采井及回灌井監(jiān)測數據記錄

記錄的內容包括：

a） 開采井監(jiān)測內容：壓力、水位、出水溫度、開采量、累計開采量等；

b） 回灌井監(jiān)測內容：壓力、水位、回灌溫度、回灌量、累計回灌量等；

c） 水質監(jiān)測：根據所在地區(qū)開發(fā)利用的要求監(jiān)測回灌井水質，每年至少一次水質分析。

9.3 動態(tài)監(jiān)測管理

資料檔案內容及管理要求：

a） 各動態(tài)數據的獲得可自動記錄或由人工記錄。自動記錄數據應做好儲存和備份，人工記錄的數據應定期收集整理成電子版并存檔。

b） 地熱井動態(tài)監(jiān)測各項原始數據必須及時整理、校核、并應編制地熱井動態(tài)監(jiān)測資料統(tǒng)計表，資料應包括紙質文件和電子文檔，應按檔案管理規(guī)定對資料進行系統(tǒng)歸檔保存。

c） 在回灌結束后對項目動態(tài)監(jiān)測資料進行系統(tǒng)分析，分析內容包括：地熱井開采量、回灌量、溫度、水位、壓力、水質等，對回灌系統(tǒng)中的回灌設備設施做出評價，分析熱儲的動態(tài)變化趨勢，編制回灌運行分析報告，以指導和改進后續(xù)的回灌工作，保證實現采儲平衡。