3月17日,“咸阳砂岩地热尾水回灌试验观摩暨专家研讨会”在陕西咸阳召开,来自中国科学院,陕西省发改委、陕西省能源研究所、陕西省地质调查中心、陕西省矿产资源交易中心、陕西省区域地质研究院、陕西省地质学会地热专业委员会,咸阳市国土资源局、咸阳市发改委、咸阳市地热办等四十余名代表参加了会议。
与会专家对中石化绿源地热能开发有限公司地热尾水回灌取得的突破性成果表示赞许,对绿源公司攻克地热尾水砂岩回灌寄予厚望。中国科学院地热资源研究中心教授庞忠和表示,绿源公司WH2(文林2号)回灌井所采用的技术方法和科学手段实现了地热尾水在砂岩热储内从“不能灌”到“能灌”。陕西省地质学会地热专业委员会、咸阳地热协会常务副会长孙启邦表示:影响碎屑岩地热尾水回灌的因素众多,在该地层进行地热尾水回灌属世界性难题,WH2回灌井取得100m3/h的成果,是一种突破性的进展。希望进一步推进回灌研究,取得良好的效果。陕西省矿产资源交易中心主任贠培琪表示:对于咸阳地热资源可持续开发利用来说,WH2回灌井的成功一件了不起的大事,是集约、节约利用地热资源的典范,也佐证了咸阳地热开发过程中所倡导的“井组”管理思路是正确的。希望通过总结回灌经,寻求在咸阳回灌的成功规律。
陕西省政协委员、长安大学教授马致远表示:砂岩热储回灌本身就是一个世界性的难题,能够连续在两个采暖季保持100%的回灌率在国内地热开发领域就是一个重大突破。希望绿源公司加大宣传力度,寻求校企合作机会。陕西省地质调查中心副总工、教授级高工李锋表示:回灌量很让人吃惊!希望绿源公司将总结出的经验进行推广,指导西安第三系地层地热尾水回灌,提高回灌率,提高陕西省地热资源开发利用程度,实现地热资源开发利用可持续发展。陕西区域地质研究院院长、教授级高工邢宪龙表示:将前期回灌井的回灌情况进行分析、对比,综合各方研究实力,推广绿源的成功经验。希望进一步加强合作,更精细的勘察清地质条件。绿源公司总经理杨荣亮表示:感谢专家们对咸阳WH2回灌井取得成绩的肯定。我们的砂岩回灌工作同样得到了冰岛地热专家的称赞,他们评价这在攻克世界性难题方面是新突破。绿源公司将在国内开发地54%采灌率的基础上,按照可持续发展、绿色、低碳、环保的国家政策,一如既往,攻坚克难。
地热资源是一种可再生的清洁能源,开发利用地热资源,对于节能减排,建设资源节约型、环境友好型和谐社会具有非常重要的意义。地热尾水回灌,可为可持续开采利用地热资源提供技术保障。
据了解,1969年,美国开展了世界上第一个地热尾水回灌项目。而最早在中低温砂岩热储中开展地热尾水回灌工作的是法国巴黎盆地,1969年在法国巴黎附近的Melunl · Almont建立了世界上第一个“对井”系统,为3000间房屋供暖,其中一眼井从2000m深的热储层中开采地热流体用于供暖,另一眼井则将采暖后的地热尾水回灌到热储层中去。但未能有效解决砂岩热储地热尾水回灌的难题。
我国最早的地热回灌始于1982年在北京城区地热田东南部进行的回灌试验。天津市亦在上世纪八十年代初期开展地热回灌研究,1992年在大港水电厂进行地热尾水回灌试验,到2011年,新近系孔隙型热储回灌井15口,但回灌率一直未有提高,约16.5 m3/h左右。西安市第一口地热回灌井建成于2002年,曾进行过为期50天的地热尾水回灌试验,回灌量仅为20 m3/h左右,从回灌的现场试验效果来看,总体效果均不佳。
作为国内地热资源开发利用的领军企业和中国石化地热资源开发利用的尖兵,中石化绿源地热能开发有限公司努力践行“在开发中保护,在保护中开发”理念,勇担社会责任,推进地热资源的可持续开发利用。绿源公司一直将地热尾水回灌问题列为发展的重中之重,在国内陕西、山东、河北等开发地所属的7个县市开展了回灌工作,已实现河北雄县、容城、故城、山东鄄城灰岩热储100%回灌。与此同时加大科技攻关力度,开展砂岩热储回灌工作,陕西咸阳、山东商河、乐陵砂岩热储地热尾水回灌工作取得突破性进展,特别是咸阳WH2井回灌率达到100%,为破解关中盆地砂岩热储回灌世界性难题奠定了坚实的基础。
咸阳市地处我国地热资源最丰富地区之一的关中盆地,但由于关中盆地属地压型沉积断陷盆地,深部热储地压高,孔隙率低,回灌难,严重制约深层地热水的可持续开采利用。在咸阳市政府及相关部门的大力支持下,在陕西省有关科研院所的密切配合下,绿源公司已累计在咸阳市投资4000余万元开展《汾渭盆地地热尾水回灌工艺技术研究》攻关课题和第三系砂岩热储回灌试验。2008年在咸阳市文林路钻凿了第一口回灌试验井(WH1),拉开咸阳地区砂岩地热尾水回灌的序幕。2010年申报的“地热水回灌技术示范工程”在陕西省国土厅和财政厅通过立项。在总结了WH1回灌井的回灌经验,并根据区域砂岩地热地质的主控因素、砂岩热储堵塞机理与防堵、解堵技术、井间距、示踪试验等研究成果,合理布置地热回灌井位、完善回灌井成井工艺并最终对回灌系统工艺设计进行优化。2012年绿源公司斥资6000万元,在陕西咸阳,山东商河、乐陵全面开展砂岩经济回灌试验研究。2013年承担了中国石化集团立项的《砂岩经济回灌试验研究》科研攻关项目,同年成功钻凿咸阳WH2回灌井。通过2013-2014、2014-2015两个采暖季的现场回灌试验验证,咸阳、商河、乐陵砂岩热储地热尾水回灌工作取得突破性进展。特别是,咸阳WH2回灌井自然回灌量100 m3/h以上,最大瞬间回灌量可达148 m3/h,回灌率达到100%,回灌系统从单体到整体具有优先性。WH2井回灌系统已经取得“砂岩地热尾水经济回灌系统”技术专利。该回灌系统针对地热尾水中所含颗粒的粒度分布特征,对应设置粗效、中效、精效三个主要的粒度等级进行有效过滤。设置的水泵变频、阀门开度调节功能,使整个系统可根据地热回灌需求和实际运行工况变化实现自动调节,保证地热回灌系统运行平稳。此外,整个系统处于密闭状态,避免空气接触产生化学、生物堵塞。
地热尾水回灌问题的解决,为可持续开采利用地热资源提供了技术保障。地热资源的开发利用可部分替代化石能源,能有效减少二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物以及粉尘煤灰渣排放,既节约了常规能源,又减少了环境污染。据测算,每发展1万平方米地热供暖面积,可节约标煤270吨,减排二氧化碳770吨,相当于植树3500棵。
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