夏儲冬用！天津探索地?zé)崮苓\用新技術(shù)

天津地?zé)峥辈殚_發(fā)設(shè)計院

天津市蘊藏著豐厚的地?zé)豳Y源，是我國地?zé)豳Y源開發(fā)使用較早的區(qū)域之一，地?zé)嵋殉蔀橹匾沫h(huán)保動力，地?zé)豳Y源的開發(fā)使用現(xiàn)已形成安穩(wěn)的地?zé)峁I(yè)。憑仗豐厚的地?zé)豳Y源儲量、眾多的開發(fā)使用和維護效果以及自然資源辦理部門的立異辦理，天津市成為了全國唯一的集“我國溫泉之都”“我國溫泉之城”和“我國溫泉之鄉(xiāng)”為一體的省級城市，多年來地?zé)豳Y源的開發(fā)使用規(guī)劃和水均勻走在全國前列。

作為傳統(tǒng)化石動力的完美替代者，地?zé)豳Y源已成為應(yīng)對氣候改變、打贏藍天捍衛(wèi)戰(zhàn)和優(yōu)化動力結(jié)構(gòu)的重要力量。天津市對地?zé)豳Y源的需求呈逐年上升的氣勢，但隨著需求的不斷添加，怎么保證地?zé)豳Y源可以可繼續(xù)使用成為了擺在地?zé)徂k理者和技能工作者面前的重要問題。地?zé)峄毓嗍鞘澜绻J的維持地?zé)釤醿毫?、保證地?zé)崽锟衫^續(xù)挖掘的重要技能手法，現(xiàn)在現(xiàn)已成為世界范圍內(nèi)數(shù)十個重要的地?zé)崽锍霎a(chǎn)運轉(zhuǎn)中的一項日常工作。通常情況下，地?zé)峄毓嗍窃诠┡趦?nèi)將使用后降溫的地?zé)嵛菜毓嗟綗醿?，歸于“原水回灌”。天津市從1996年開端首先在地?zé)峁┡椖可线x用對井回灌開發(fā)使用模式，現(xiàn)已相繼建成了二百多處地?zé)釋毓嚅_發(fā)體系，地?zé)峄毓嗦室延?000年時缺乏10%進步到了如今的80%。經(jīng)過實踐運轉(zhuǎn)和動態(tài)監(jiān)測，近年來天津市的地?zé)醿訅毫ο陆第厔莸玫搅孙@著的緩解，大部分區(qū)域乃至呈現(xiàn)了上升，證明回灌取得了顯著的應(yīng)用效果。在此基礎(chǔ)上，一方面為了彌補因為以往終年采灌失衡形成的熱儲壓力虧空，另一方面為了可以進一步進步地?zé)豳Y源可挖掘量，天津市又在全國首先展開了“地表水回灌”研討。相關(guān)于“原水回灌”，地表水回灌歸于“外來水源回灌”，是為適應(yīng)對地?zé)豳Y源的需求量不斷添加而提出的一種對熱儲層進行補給的新式技能，其有兩大優(yōu)勢：

一是可以在非供暖期對熱儲層進行額外的流體彌補，這些冷流體在地下儲層這個大熱庫中經(jīng)過圍巖加熱和與深部高溫?zé)崃黧w的對流循環(huán)，終究會以熱流體的形式在未來的供暖期再次成為咱們的優(yōu)質(zhì)熱源，然后添加了地?zé)豳Y源的可挖掘量，起到了“夏儲冬用”的效果。

二是關(guān)于天津這樣的北方城市，非供暖期尤其是夏季同時也是豐水期，地表水受降水的補給量大，水位上漲迅速，此時展開地表水回灌一方面處理了城市排澇方面的需求，另一方面也完成了使地表水資源就地蓄留、就地資源化的“海綿城市”效果。

為了使地表水回灌從設(shè)想變?yōu)閷嶋H，作為國內(nèi)地?zé)犷I(lǐng)域的龍頭技能單位，天津地?zé)峥辈殚_發(fā)設(shè)計院在天津市地?zé)徂k理部門的支持下早在2009年就組建了專門的技能團隊展開相關(guān)研討。地表水回灌的成功需要有兩個前提條件，一是要防止冷流體會集回灌形成的熱打破問題;二是要防止外來水源注入熱儲層后對儲層形成不可逆的損傷。

針對這兩個問題，技能團隊展開了很多的試驗研討工作，在地表水回灌井的選址方面，不光要接近回灌水源，下降管路鋪設(shè)的成本，更要考慮地質(zhì)方面的影響因素。為此，技能團隊在充分剖析天津市區(qū)域地?zé)岬刭|(zhì)條件、水文條件、地?zé)衢_發(fā)使用等情況的基礎(chǔ)上，結(jié)合回灌方針儲層的巖性特征、裂隙率、浸透率、裂隙散布特征及布井現(xiàn)狀，應(yīng)用地質(zhì)條件剖析和數(shù)學(xué)模擬辦法歸納優(yōu)選方針靶區(qū)，并經(jīng)過示蹤試驗剖析方針區(qū)熱儲的裂隙連通特性和流場特征，確認優(yōu)勢滲流通道，再結(jié)合區(qū)域動態(tài)監(jiān)測和回灌試驗數(shù)據(jù)，來確認地表水回灌井的成井工藝，以及與周邊挖掘井的相對方位和井距離，然后防止地表水回灌對周邊地?zé)嵬诰蚓臏囟劝l(fā)生不利影響，保證供熱安全。

為了防止對熱儲層形成污染，回灌水有必要達到必定的標準?？紤]到地表水的補給來歷主要是上游河道和天然降水，其水質(zhì)和水量存在較大的時空改變。為此，技能團隊專門搭建了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的地表水室內(nèi)水處理模擬試驗渠道，依據(jù)不同水源水質(zhì)特色及回灌水質(zhì)要求，選擇不同的模塊，自由組合，以地表水為水源，進行不同工藝流程的水質(zhì)處理試驗，并經(jīng)過高溫高壓水巖反應(yīng)試驗評估對儲層的影響，終究優(yōu)選出符合回灌水水質(zhì)要求、處理成本低、運轉(zhuǎn)安穩(wěn)的工藝路途。這樣就可以在地表水回灌站工程建設(shè)前優(yōu)選工藝流程，然后防止地表水回灌站建成后，因水質(zhì)改變原因?qū)е绿鎿Q設(shè)備帶來的較大花費，保證地表水長時間回灌不會對儲層發(fā)生不利影響。

憑仗著技能團隊敢為人先的立異精力和科學(xué)謹慎的工作態(tài)度，經(jīng)過重復(fù)試驗和精益求精的不斷改進，從2013年在東麗湖區(qū)域首先建立了地表水回灌試驗站起，至2021年又分別在東麗區(qū)和津南區(qū)以地?zé)嵬诰蛑髁醿铀E縣系霧迷山組為回灌意圖層，建成兩處出產(chǎn)性地表水回灌工程，地表水回灌終于從理論變成了實際。

依據(jù)天津市規(guī)劃和自然資源局關(guān)于印發(fā)《天津市地?zé)豳Y源辦理實施辦法》的告訴：“鼓勵有條件的單位，經(jīng)過建設(shè)使用地表水的熱儲回灌工程，在非供暖期進行地?zé)峄毓唷Ｊ褂玫乇硭M行回灌的，可按照添加回灌量的50%申請?zhí)砑幽甓韧诰蚰繕恕?rdquo;

坐落東麗湖旅游度假區(qū)的東麗湖動力科技有限公司地表水回灌站具有3眼地表水回灌井，每年可添加霧迷山組熱儲層回灌補給量約120萬方/年，可添加60萬方/年的霧迷山組熱儲層挖掘目標，可在該區(qū)域添加地?zé)峁┡娣e約60萬平米，發(fā)生的熱量相當于每年節(jié)省標準煤1.1萬噸，可下降向大氣中排放二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物及懸浮質(zhì)粉塵等各類污染物約2.8萬噸。

坐落津南區(qū)北閘門鎮(zhèn)的國新供熱公司地表水回灌站具有1眼地表水回灌井，每年可添加霧迷山組熱儲層回灌補給量約24萬方/年，可添加12萬方/年的霧迷山組熱儲層挖掘目標，可在該區(qū)域添加地?zé)峁┡娣e約9萬平米，發(fā)生的熱量相當于每年節(jié)省標準煤0.26萬噸，可下降向大氣中排放二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物及懸浮質(zhì)粉塵等各類污染物約0.66萬噸。

依據(jù)動態(tài)監(jiān)測，地表水回灌區(qū)域的熱儲壓力呈現(xiàn)了顯著的上升，而周邊挖掘井溫度、水質(zhì)保持安穩(wěn)，證明了使用豐水期的地表水對地?zé)豳Y源挖掘會集的熱儲層進行回灌，是緩解地?zé)豳Y源供需矛盾、消除因地?zé)崃黧w過度挖掘呈現(xiàn)的漏斗現(xiàn)象、防止地?zé)豳Y源過快枯竭，完成可繼續(xù)開發(fā)使用的有用手法。工程的建成應(yīng)用，形成了維護環(huán)境、補給地?zé)豳Y源的工業(yè)結(jié)構(gòu)和出產(chǎn)方式，開創(chuàng)了全國選用地表水會集回灌補給深部地?zé)醿拥南壤?，拓荒了地?zé)豳Y源維護的新路途。

我國地?zé)釙_發(fā)的區(qū)域，大都具有豐厚的地表水資源，尤其是關(guān)于開發(fā)以碳酸鹽巖為主的大型盆地型熱儲區(qū)域，具有回灌能力好，底部熱源豐厚的特色，配合技能合理的水處理工藝，具有廣闊的應(yīng)用遠景，可以為國家開發(fā)使用地?zé)徇@種新式、綠色、高效、清潔動力供給戰(zhàn)略保證，為完成雙碳方針和地?zé)岣哔|(zhì)量開展供給技能支持。

注：原文刊登于2022年7月刊《我國地?zé)帷冯s志原標題：天津市探索地?zé)崮芟膬Χ眯录寄苻k法，服務(wù)地?zé)岣哔|(zhì)量開展