7.2.3 回灌效果影响因素分析
回灌效果的影响因素很多，包括回灌压力、回灌水温、回灌工艺等，这在目前开展的回灌试验也得到了证实。现根据以往开展的回灌试验进行对比分析。
1.回灌压力影响
根据是否加压，地热回灌可分为自然回灌和加压回灌。在地热水位埋深较大的地区，其回灌空间较大，多采用自然回灌，当回灌水位到达井口后则需加压回灌。而对于水位埋藏较浅的地区，宜采用加压回灌。
德城区开展了两组馆陶组同层对井加压回灌，回灌水源为开采井原水，按压力由小到大分别进行了不同压段的回灌试验。由表7-11及回灌量与回灌压力关系曲线图（图7-5）可以看出，回灌量与回灌压力呈正相关，即回灌量随回灌压力的增大而增大；单位压力回灌量则与回灌压力呈负相关，即单位压力回灌量随回灌压力的增大而减小。这说明回灌量增加的过程对回灌水位的影响相当于物理运动中的加速度的概念。也可以理解为随着压力的增大，回灌量增加的加速度在减小。回灌量增加的加速度等于零时的压力为最大压力，这时再增大压力，回灌量反而减小。
表7-11 德城区有压地热回灌试验回灌压力与回灌量关系一览表
图7-5 回灌量与回灌压力关系曲线图
此外，从平原县、商河县等地开展的馆陶组供暖地热尾水同层对井自然回灌来看（表7-12），同样可以得出回灌量随回灌压力（水位升幅）的增大而增大（图7-6、图7-7），单位回灌量随回灌压力（水位升幅）的增大而减小（图7-8、图7-9）的结论。
表7-12 山东省首次地热尾水回灌试验水位升幅与回灌量关系一览表
图7-6 回灌量与水位升幅回归曲线（平原县魏庄社区）
图7-7 回灌量与水位升幅回归曲线（商河县旭润新城小区）
图7-8 回灌量与单位回灌量回归曲线（平原县魏庄社区）(https://www.daowen.com)
图7-9 回灌量与单位回灌量回归曲线（商河县旭润新城小区）
然而，从经济角度考虑，加压回灌增加了设备运行和维护的费用，作为可推广的回灌方案，不容易被认可和接受，因此自然回灌更为合理，便于推广。2012年，平原县魏庄社区地热原水回灌表明，水位升幅为28m的条件下，自然原水回灌量可达70m3/h；2013年，生产性回灌试验的整个供暖期在37.6m允许水位升幅条件下，推测平均回灌量为76.33m3/h；同年，商河县旭润新城水位升幅为34m的条件下，自然尾水回灌量最大稳定回灌量可达75m3/h；2014年，鲁北院办公地地热回灌试验区域水位埋深为50m的条件下，按泵管回灌时单位回灌量为1.83m3/（h·m），稳定回灌量约为90m3/h。因此，根据区内试验现状，建议水位埋深在50m以上时，采用自然回灌方式。
2.回灌水温影响
山东省鲁北地质工程勘察院在平原县魏庄社区于2012年和2013—2014年的供暖季分别采用地热原水、尾水作为回灌水进行了试验（表7-13）。因是同一套回灌井组进行的不同温度尾水回灌试验，故排除了含水层、井结构、地面净化设备等对回灌效果的干扰，即相同回灌量条件下，不同水温对应回灌水位升幅直接反映了回灌效果：水位升幅越小，回灌效果越好。根据表7-13绘制不同温度条件下水位升幅与回灌量的回归曲线（图7-10）。
表7-13 平原县魏庄社区地热回灌试验基本情况一览表
图7-10 不同回灌温度条件下水位升幅与回灌量的回归曲线
由图7-10可知，相同回灌量下，50～52℃地热水与32℃地热尾水相比，低温尾水相对回灌前水位升幅更小。分析其原因，地热水在不同温度下密度不同，相同水柱高度对回灌井底压力也不同。故通过公式p=ρgh可知，温度较低时，水的密度变大，对井底压力也变大，相当于增加了回灌压力，回灌效果也更好。从另一角度看，井底压力相同的情况下，水的密度大，对应的水柱高度相对较小，进而增大了水位埋深，给水位升高提供了空间。
综上说明，回灌水温越低，越利于回灌。
3.回灌方式影响
根据回灌水的入井方式的不同，地热回灌分为环状间隙回灌和泵管回灌。
2014年11月12日至2015年3月12日研究人员开展了供暖尾水自然回灌试验，分别进行了环状间隙回灌和泵管回灌，试验成果如表7-14所示。
表7-14 鲁北院办公地地热回灌试验基本情况一览表
通过对比发现，泵管回灌最大回灌量可达43.68m3/h，而环状间隙回灌最大回灌量仅为14.96m3/h，说明泵管回灌优于环状间隙回灌。
环状间隙进行回灌时水位呈持续上升趋势，回扬后，依然呈水位逐渐上升趋势，而泵管回灌时水位相对稳定。两种方式回灌提泵后，发现环状间隙回灌的泵管上覆红褐色黏稠物，分析原因为地热回灌尾水与空气充分接触，水中的Fe2+容易氧化成为Fe3+，形成红褐色黏稠物。环状间隙回灌的主要优点是热水泵留在井内，便于回扬，可减少提下泵的次数；缺点是回灌中容易带入大量气体进入含水层，而受目前密封技术的限制，地热回灌尾水与空气充分接触，易形成红褐色黏稠物，堵塞滤水管，不利于回灌的进行。泵管回灌的主要优点是可以防止气体进入含水层，即泵管深入水面以下，能够有效地隔绝回灌水源与空气，能够有效地延长回灌稳定时间，例如：本次回灌试验保持水位稳定，不出现持续上升的时间可达60d左右。
