德州市地熱資源回灌利用和效益分析

邊曉南，張洪亮，夏文君

（德州市水利局，山東 德州 253014）

1 德州市地質概況

1.1 地質構造與地層特征

地熱資源的賦存與分布受地質構造及地層巖性控制。凸凹不平的基底構造格局，對該區地熱資源分布具有重要影響。主要熱儲分為新近系（上第三系）、古近系（下第三系）孔隙熱儲和寒武-奧陶系基巖熱儲兩大類，熱儲蓋層為巨厚的第四系及新近系（上第三系）黏土及粉質黏土層。德州市在大地構造位置上，屬于華北地臺的一部分，區內主要地層為巨厚的新生界，屬于熱儲蓋層為巨厚的第四系及新近系（上第三系）。

1.2 地熱資源回灌利用的優勢

地熱資源開發利用多用于冬季供暖和洗浴，目前認為回灌可以有效地解決地熱開發利用所帶來的問題。據統計，一口地熱井和一口回灌井的控制供熱面積平均約為4.01萬m2，取水水溫平均為51.1℃，回灌水溫平均為33.8℃，回灌比例平均為95%。為防止回灌井管及周圍熱儲阻塞，地熱水人工回灌采用同層密封加壓回灌方式，在回灌率降低情況下進行加壓洗井措施，可減少回灌井管及周圍熱儲物理化學阻塞，提高回灌能力。

2 地熱資源回灌利用實例

2.1 樂陵市新星公司新建小區地熱取暖

中國石化集團新星石油有限責任公司在樂陵的盛世清華園、泰山現代城、名仕花園、帝都花園、鳳凰城、春潤華城、中央世紀城、永基花園8個小區打開采井11口，并且均已打回灌井。取水井、回灌井地質層面在館陶組熱儲層，間距在480 m左右，采用同層回灌。回灌井已安裝水表，可以查看回灌水量和實時水量、回灌壓力（0.12 MPa）。統計分析8個小區2017—2018年取暖期地下水開采、回灌數據發現，開采井水溫約51℃，回灌井水溫約34℃，平均回灌率約94%。

2.2 德城區水文二隊家屬院地熱取暖

德城區水文二隊于1997年打了德州第一口地熱井，開采熱儲層主要為館陶組熱儲層。為進行地熱回灌技術研究，為地熱資源的可持續開發提供依據，水文二隊于2005年又打了回灌井，進行地熱水人工回灌試驗，工程設施主要包括回灌井、開采井、回灌管路及機械設備等，免空氣進入，通過加壓向回灌井進行注水。回灌水源為開采井地熱尾水，溫度約為34℃。在2個半壓供暖的情況下直接回灌，回灌率約100%。

3 地熱資源回灌利用效益分析

3.1 經濟效益

以中國石化集團新星石油有限責任公司為例，樂陵的盛世清華園、泰山現代城、名仕花園、帝都花園、鳳凰城、春潤華城、中央世紀城、永基花園8個小區一共11口取水井，每口井配備回灌井。11口取水井于2017—2018年取暖期供暖119 d，在不計算地熱資源稅和折舊費的情況下，總運行成本為470.85萬元，共產生686.5萬元的經濟效益，平均每口地熱井產生經濟效益為62.58萬元。

3.2 環境效益

地熱資源是一種清潔環保的新型可再生能源，積極開發利用地熱對緩解能源壓力具有重要的現實意義。在“政府引導、市場推動、因地制宜、多元發展、加強監管、保護環境”的基本原則下，全面促進地熱能資源的合理有效利用。中國石化集團新星石油有限責任公司在樂陵的盛世清華園、泰山現代城、名仕花園、帝都花園、鳳凰城、春潤華城、中央世紀城、永基花園8個小區的11口取水井和11口回灌井，在2017—2018年取暖期減少了2.24萬t CO2排放，地下水位及出水量并未發生改變。

4 推進地熱資源開發利用的建議

4.1 積極開展地熱資源回灌利用管理工作

地熱開發利用應當在科學考察和調查評價的基礎上，堅持全面規劃、統籌兼顧、綜合利用、實行總量控制的原則，計劃用水，節約用水，高效用水，將地熱資源開發利用納入有效的管理，理順開采回灌機制，建立適度適時的制度環境，從而開創地熱資源開發利用健康有序發展的前景。2018年，德州市開始實施新的《德州市地熱資源管理辦法》，強調加強地熱井的動態監測，提高精細化管理水平。加強地熱尾水回灌，徹底解決尾水污染，保障地熱資源的可持續開發利用。

4.2 科學制定地熱資源回灌技術標準

要進一步推動全市地熱資源回灌工作，就必須整頓規范地熱資源開發利用管理制度，制定相關的標準對地熱資源回灌進行指導，促進地熱資源的科學開發。近年來，德州市在全省率先開展地熱尾水回灌工作。2018年，德州市水利局印發了《德州市地熱尾水回灌工程建設驗收辦法》，對回灌工程建設、驗收等做出了詳細的規定；同時，還規定新建地熱井必須同時配套回灌井，對地熱資源的回灌率做了明確要求。目前，全市已配套地熱回灌井170余眼，回灌數量位居全省首位。

4.3 合理規劃地熱資源開發利用

地熱能資源雖屬可再生資源，但再生需要一定條件，而且不能無限再生。要保持能源的長期穩定性，就必須把節約性保障措施放在優先位置統籌考慮，大力推行“在保護中開發、在開發中保護”的發展模式。德州市在整頓規范地熱開采秩序的同時，注重發揮資源優勢，服務民生和經濟社會發展。2018年，德州市與山東省地質礦產勘查開發局簽訂“德州市地熱資源開發利用與保護戰略合作協議”，在全市實施了農村社區地熱供暖示范工程，目前該項工作正在全面推進。同時，德州市還積極借助地熱資源，開展招商引資，打造特色溫泉小鎮，目前已有齊河、夏津、平原、陵城等縣（區）正在規劃建設溫泉小鎮。

取熱不取水是地熱資源可持續利用的基本原則。合理回灌，保持地熱水資源的采補平衡，通過循環方式來利用地熱資源，是可持續利用資源的模式。經過這些年的治理整頓，德州正在由地熱大市向地熱強市轉變。