地热开发的目的是效益最大化——来自地热回灌技术高级研修班暨地热回灌沙龙的观察

   2024-06-04 地热能网980
核心提示:我们要将技术条件、经济条件综合考虑,如果需要多次过滤、加压回灌,那么所用的设备、电力,这些成本开销比抽出来热水用的热量花费还高,回灌要花更多的钱,显然从经济条件考虑是不合适的。

地热回灌是国际公认的维持地热热储压力、保证地热田可持续开采的重要技术手段。如何正确认识和科学应用地热尾水回灌技术,是推动地热产业高质量发展的必要条件。5月17—18日,一场地热加•地热尾水回灌技术高级研修班暨地热回灌沙龙在北京召开。在沙龙交流环节,著名地热专家郑克棪、天津地热勘查开发设计院原总工赵苏民、北京市地质工程勘察院地热工程研究所所长徐巍,与地热能领域相关企事业单位负责人、技术骨干围桌而坐,畅所欲言,掀起了一场地热回灌头脑风暴。与会人员一致认为,地热回灌是实现地热可持续发展的重要保障。

地热尾水回灌是手段而非目的

水热型地热能利用是我国地热产业“主力军”。自2019年3月1日起实施的中华人民共和国能源行业标准NB/T 10097-2018《地热能术语》规定,水热型地热资源是指赋存于天然地下水及其蒸汽中的地热资源。

“携带地热能的流体并非取之不尽,过度的开采或热田养护不当,它也是会枯竭的。而回灌是实现地热资源开发与保护的主要措施之一,特别是一些以供暖为主要用途的地热项目,被取走热量后的地热尾水就是很好的回灌水源。”天津地热勘查开发设计院原总工赵苏民阐述了地热尾水回灌的意义。

那么,地热尾水回灌是否一定要做到100%?这一问题成为地热回灌沙龙关注的焦点。著名地热专家郑克棪介绍,当地热流体包含有毒、有害物质,直接排放将造成泄漏灾害时,必须100%全部回灌。“而在绝大多数情况下,地热回灌是为了保持热储压力,以保障可持续开采,以及防止热储采空区的地面沉降,这种情景下地热回灌只是手段,而不是目的。”

在郑克棪看来,近年来业界声称的“100%回灌”是伪科学名词的口号,其原因在于否定了地热能是可再生能源,否定了热储是具有天然补给的一个地热系统,认定热储是一个封闭铁盒。他指出,各地热系统有自身特点,开采和回灌是一个动态过程,绝非一刀切的“100%回灌”等口号所能包揽的,而每个地热田要建立自身的开发管理模型。

关于地热尾水回灌,国际地热协会理事、中国能源研究会地热专业委员会副主任刘久荣曾公开指出,“地热回灌不能为了回灌而回灌,地热回灌也不能不计成本。”刘久荣表示,流体开采量是天然补给量、激发的补给量和回灌量的总和,在有明显流体补给的地热田,如北京市小汤山地热田,只需要部分回灌就可以。

赵苏民介绍,天津地热回灌始于20世纪80年代初期在大港水电厂利用开采井进行回灌试验。至2023年,天津市的地热回灌已经达到历史最高规模,总回灌率达95.30%。经过十年发展,天津市裂隙型热储回灌率从2013年的37.16%提高至2023年的97.96%;孔隙型热储回灌率从2013年的5.98%提高至2023年的85.61%。

作为我国地热资源开发利用最早的地区之一,天津早在20世纪90年代就率先开始在地热供暖项目上采用对井回灌开发利用模式。2022年地热回灌量达到4154万立方米,总体回灌率为89.2%,地热回灌水平和规模居于全国领先地位。赵苏民表示,目前我国地热钻井技术、地热成井工艺,以及水处理技术都已很成熟,他认为保障地热尾水回灌达标的重要因素是基于对地质条件的认识,抽水井、回灌井,是两个不同的作用机理问题。

赵苏民介绍,为了弥补由于以往常年采灌失衡造成的热储压力亏空问题,同时进一步提高地热资源可开采量,天津市在全国率先开展了“地表水回灌”研究,并从理论变成了现实,开创了全国采用地表水集中回灌补给深部地热储层的先例。“外来水回灌,它其实也是一种补充,这也表明了回灌不是目的,它是手段。”他补充说道。

地热开发的目的是效益最大化

“地热回灌不是目的,最大效益开发才是目的。”郑克棪介绍,地热回灌包括两方面,一是技术上的可行性;二是经济上的可行性。我们要将技术条件、经济条件综合考虑,如果需要多次过滤、加压回灌,那么所用的设备、电力,这些成本开销比抽出来热水用的热量花费还高,回灌要花更多的钱,显然从经济条件考虑是不合适的。

“地热回灌经济可行性在国内一直是容易被忽视的,因为所有的技术都要靠经济成本来支撑,如果增加的回灌成本,超过了回灌产生的效益,那就得不偿失了。”郑克棪认为,在这种情况下称之为技术可以做到有可行性,但是经济不可行,这不是我们所追求的目标。

“地热开发最终是要追求效益最大化,而不是说你做不到100%回灌,我非得做到100%回灌,不讲经济可行性,这没有意义。”郑克棪主张地热回灌要留出5%~10%的地热水,不回灌。“没有回灌的地热尾水,一方面减少了经济成本的损耗,另外可以充分利用这部分尾水,做温泉康养,可以创造更大的作用和效益,这就是地热开发的效益最大化。”

长期负责北京市地热资源动态监测工作的北京市地质工程勘察院地热工程研究所所长徐巍介绍,近年来北京地热水位出现连续回升的现象。2004年北京小汤山地热田加大生产性回灌后,2005~2007年连续3年水位上升1.20m、0.84m、0.35m,上升幅度2.39m。2017年北京9个地热田继续开采和回灌的监测,小汤山、城区、良乡、天竺4个地热田均出现水位上升,上升幅度在0.33m~1.28m。

徐巍表示,“在地热水位连续上升的条件下,北京有些区域确实没有必要非得做到100%回灌,从经济效益来讲,温泉康养比地热供暖效益要高很多。”据了解,2020年,北京市规自委出台《关于北京市地热矿业权审批决定的通知》,要求具备采灌条件的地热供暖项目可以审批,温泉洗浴等消耗性项目停止审批。

“北京地热温泉是世界拥有地热资源的6个首都城市之一,温泉在北京本身就是一张很好的名片,它的开发已经有上千年历史。”徐巍说,作为技术从业者,从我们多年来监测的地热数据,包括我们提出地热开发管理的理念,希望能够给政府做好支撑,呼吁放开北京温泉审批政策。

作为全球最大的地热能开发利用企业——中石化绿源地热能开发有限公司技术总监孙彩霞在培训班上介绍了该公司地热供暖及回灌经验。她介绍,根据2016年调研,山东、河北等地进行的砂岩地热尾水回灌试验,回灌量均大多数不超过30m3/h。“十三五”期间到目前,随着地热规模化开发的进程,回灌成果逐步显著,各地回灌比例明显提升。

与会专家表示,回灌是保障地热供暖长期稳定的前提,但其受制于热储层地质条件、流体化学成分等多种因素,不同热田之间、同一热田不同地段之间,回灌能力各不相同。地热开发时要进行专门的回灌研究,选择合理的回灌方案。随着对地热资源研究程度的不断提高,地热回灌也将作为一种调控手段,在地热开发利用中继续起到保障性作用。(文/戴海雷)

注:原文刊登于2024年5月刊《中国地热》

原标题:地热回灌是实现地热可持续发展的重要保障——来自地热回灌技术高级研修班暨地热回灌沙龙的观察


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