地熱回灌是國際公認的維持地熱熱儲壓力、保證地熱田可持續(xù)開采的重要技術手段。如何正確認識和科學應用地熱尾水回灌技術，是推動地熱產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的必要條件。5月17—18日，一場地熱加?地熱尾水回灌技術高級研修班暨地熱回灌沙龍在北京召開。在沙龍交流環(huán)節(jié)，著名地熱專家鄭克棪、天津地熱勘查開發(fā)設計院原總工趙蘇民、北京市地質(zhì)工程勘察院地熱工程研究所所長徐巍，與地熱能領域相關企事業(yè)單位負責人、技術骨干圍桌而坐，暢所欲言，掀起了一場地熱回灌頭腦風暴。與會人員一致認為，地熱回灌是實現(xiàn)地熱可持續(xù)發(fā)展的重要保障。

地熱尾水回灌是手段而非目的

水熱型地熱能利用是我國地熱產(chǎn)業(yè)“主力軍”。自2019年3月1日起實施的中華人民共和國能源行業(yè)標準NB/T 10097-2018《地熱能術語》規(guī)定，水熱型地熱資源是指賦存于天然地下水及其蒸汽中的地熱資源。

“攜帶地熱能的流體并非取之不盡，過度的開采或熱田養(yǎng)護不當，它也是會枯竭的。而回灌是實現(xiàn)地熱資源開發(fā)與保護的主要措施之一，特別是一些以供暖為主要用途的地熱項目，被取走熱量后的地熱尾水就是很好的回灌水源。”天津地熱勘查開發(fā)設計院原總工趙蘇民闡述了地熱尾水回灌的意義。

那么，地熱尾水回灌是否一定要做到100%？這一問題成為地熱回灌沙龍關注的焦點。著名地熱專家鄭克棪介紹，當?shù)責崃黧w包含有毒、有害物質(zhì)，直接排放將造成泄漏災害時，必須100%全部回灌?！岸诮^大多數(shù)情況下，地熱回灌是為了保持熱儲壓力，以保障可持續(xù)開采，以及防止熱儲采空區(qū)的地面沉降，這種情景下地熱回灌只是手段，而不是目的?！?/span>

在鄭克棪看來，近年來業(yè)界聲稱的“100%回灌”是偽科學名詞的口號，其原因在于否定了地熱能是可再生能源，否定了熱儲是具有天然補給的一個地熱系統(tǒng)，認定熱儲是一個封閉鐵盒。他指出，各地熱系統(tǒng)有自身特點，開采和回灌是一個動態(tài)過程，絕非一刀切的“100%回灌”等口號所能包攬的，而每個地熱田要建立自身的開發(fā)管理模型。

關于地熱尾水回灌，國際地熱協(xié)會理事、中國能源研究會地熱專業(yè)委員會副主任劉久榮曾公開指出，“地熱回灌不能為了回灌而回灌，地熱回灌也不能不計成本?！眲⒕脴s表示，流體開采量是天然補給量、激發(fā)的補給量和回灌量的總和，在有明顯流體補給的地熱田，如北京市小湯山地熱田，只需要部分回灌就可以。

趙蘇民介紹，天津地熱回灌始于20世紀80年代初期在大港水電廠利用開采井進行回灌試驗。至2023年，天津市的地熱回灌已經(jīng)達到歷史最高規(guī)模，總回灌率達95.30%。經(jīng)過十年發(fā)展，天津市裂隙型熱儲回灌率從2013年的37.16%提高至2023年的97.96%；孔隙型熱儲回灌率從2013年的5.98%提高至2023年的85.61%。

作為我國地熱資源開發(fā)利用最早的地區(qū)之一，天津早在20世紀90年代就率先開始在地熱供暖項目上采用對井回灌開發(fā)利用模式。2022年地熱回灌量達到4154萬立方米，總體回灌率為89.2%，地熱回灌水平和規(guī)模居于全國領先地位。趙蘇民表示，目前我國地熱鉆井技術、地熱成井工藝，以及水處理技術都已很成熟，他認為保障地熱尾水回灌達標的重要因素是基于對地質(zhì)條件的認識，抽水井、回灌井，是兩個不同的作用機理問題。

趙蘇民介紹，為了彌補由于以往常年采灌失衡造成的熱儲壓力虧空問題，同時進一步提高地熱資源可開采量，天津市在全國率先開展了“地表水回灌”研究，并從理論變成了現(xiàn)實，開創(chuàng)了全國采用地表水集中回灌補給深部地熱儲層的先例?！巴鈦硭毓?，它其實也是一種補充，這也表明了回灌不是目的，它是手段?！彼a充說道。

地熱開發(fā)的目的是效益最大化

“地熱回灌不是目的，最大效益開發(fā)才是目的。”鄭克棪介紹，地熱回灌包括兩方面，一是技術上的可行性；二是經(jīng)濟上的可行性。我們要將技術條件、經(jīng)濟條件綜合考慮，如果需要多次過濾、加壓回灌，那么所用的設備、電力，這些成本開銷比抽出來熱水用的熱量花費還高，回灌要花更多的錢，顯然從經(jīng)濟條件考慮是不合適的。

“地熱回灌經(jīng)濟可行性在國內(nèi)一直是容易被忽視的，因為所有的技術都要靠經(jīng)濟成本來支撐，如果增加的回灌成本，超過了回灌產(chǎn)生的效益，那就得不償失了?！编嵖藯φJ為，在這種情況下稱之為技術可以做到有可行性，但是經(jīng)濟不可行，這不是我們所追求的目標。

“地熱開發(fā)最終是要追求效益最大化，而不是說你做不到100%回灌，我非得做到100%回灌，不講經(jīng)濟可行性，這沒有意義?！编嵖藯χ鲝埖責峄毓嘁舫?%～10%的地熱水，不回灌。“沒有回灌的地熱尾水，一方面減少了經(jīng)濟成本的損耗，另外可以充分利用這部分尾水，做溫泉康養(yǎng)，可以創(chuàng)造更大的作用和效益，這就是地熱開發(fā)的效益最大化?！?/span>

長期負責北京市地熱資源動態(tài)監(jiān)測工作的北京市地質(zhì)工程勘察院地熱工程研究所所長徐巍介紹，近年來北京地熱水位出現(xiàn)連續(xù)回升的現(xiàn)象。2004年北京小湯山地熱田加大生產(chǎn)性回灌后，2005～2007年連續(xù)3年水位上升1.20m、0.84m、0.35m，上升幅度2.39m。2017年北京9個地熱田繼續(xù)開采和回灌的監(jiān)測，小湯山、城區(qū)、良鄉(xiāng)、天竺4個地熱田均出現(xiàn)水位上升，上升幅度在0.33m～1.28m。

徐巍表示，“在地熱水位連續(xù)上升的條件下，北京有些區(qū)域確實沒有必要非得做到100%回灌，從經(jīng)濟效益來講，溫泉康養(yǎng)比地熱供暖效益要高很多?！睋?jù)了解，2020年，北京市規(guī)自委出臺《關于北京市地熱礦業(yè)權審批決定的通知》，要求具備采灌條件的地熱供暖項目可以審批，溫泉洗浴等消耗性項目停止審批。

“北京地熱溫泉是世界擁有地熱資源的6個首都城市之一，溫泉在北京本身就是一張很好的名片，它的開發(fā)已經(jīng)有上千年歷史?！毙煳≌f，作為技術從業(yè)者，從我們多年來監(jiān)測的地熱數(shù)據(jù)，包括我們提出地熱開發(fā)管理的理念，希望能夠給政府做好支撐，呼吁放開北京溫泉審批政策。

作為全球最大的地熱能開發(fā)利用企業(yè)——中石化綠源地熱能開發(fā)有限公司技術總監(jiān)孫彩霞在培訓班上介紹了該公司地熱供暖及回灌經(jīng)驗。她介紹，根據(jù)2016年調(diào)研，山東、河北等地進行的砂巖地熱尾水回灌試驗，回灌量均大多數(shù)不超過30m3/h?！笆濉逼陂g到目前，隨著地熱規(guī)?；_發(fā)的進程，回灌成果逐步顯著，各地回灌比例明顯提升。

與會專家表示，回灌是保障地熱供暖長期穩(wěn)定的前提，但其受制于熱儲層地質(zhì)條件、流體化學成分等多種因素，不同熱田之間、同一熱田不同地段之間，回灌能力各不相同。地熱開發(fā)時要進行專門的回灌研究，選擇合理的回灌方案。隨著對地熱資源研究程度的不斷提高，地熱回灌也將作為一種調(diào)控手段，在地熱開發(fā)利用中繼續(xù)起到保障性作用。(文/戴海雷)

注:原文刊登于2024年5月刊《中國地熱》

原標題：地熱回灌是實現(xiàn)地熱可持續(xù)發(fā)展的重要保障——來自地熱回灌技術高級研修班暨地熱回灌沙龍的觀察

責編:dhl