9.3.6 回灌效果概述
1.监测数据
（1）2016—2017年供暖季监测数据情况
示范工程自2016年12月14日开始运行，至2017年4月25日结束，总运行时间为132d，回灌运行时间为132d，平均开采水温为55.67℃，平均回灌水温为40℃；开采井静水位埋深为70.20m，最大动水位埋深为94.67m，回灌井稳定动水位埋深为-51m；总开采量为2.246×105m3，总回灌量为1.676×105m3，平均开采量为70.78m3/h，平均回灌量为52.82m3/h；回灌共分为两个阶段，其采灌井水位埋深、水温、流量历时曲线见图9-36。
图9-34 开采井、回灌井井身结构对比示意图
图9-35 回灌试验工艺流程图
第一阶段为生产性回灌阶段，自2016年12月14日至2017年3月13日。开采水温为55.5℃保持不变，回灌水温为31～35℃；加压0.45MPa回灌后，平均开采量为75.03m3/h，平均回灌量为56.54m3/h。
第二阶段为补充试验阶段，自2017年3月14日至2017年4月25日。尾水温度的升高导致回灌压力增大，稳定后，回灌量随着回灌压力上下波动。平均开采量为61.60m3/h，平均回灌量为44.95m3/h。
（2）2017—2018年供暖季监测数据情况
示范工程自2017年11月22日开始运行，至2018年3月17日结束，总运行115d，回灌运行115d，平均开采水温为54.9℃，平均回灌水温为34.1℃；开采井静水位为73.43m，最大动水位埋深为93.63m，回灌井稳定动水位在2～10m；总开采量为1.771×105m3，总回灌量为1.514×105m3；平均开采量为64.15m3/h，平均回灌量为54.84m3/h。示范工程2017—2018年供暖季采灌井水位埋深、水温、流量历时曲线见图9-37。
图9-36 示范工程2016—2017年供暖季采灌井水位埋深、水温、流量历时曲线
图9-37 示范工程2017—2018年供暖季采灌井水位埋深、水温、流量历时曲线
（3）2018—2019年供暖季监测数据情况
示范工程自2018年11月15日开始运行，至2019年3月26日结束，总运行时间为130d，开采井井口平均水温为54.3℃，回灌井平均回灌为水温为34.1℃；开采井静水位为73.0m，最大动水位埋深为94.1m，回灌井稳定动水位埋深在48.5～64.9m；平均开采量为63.33m3/h，平均回灌量为62.47m3/h，平均灌采比为98.63%；试点运行过程中无尾水排放，尾水全部回灌入回灌井中，尾水回灌能力达到100%。示范工程2018—2019年供暖季采灌井水位埋深、水温、流量历时曲线见图9-38。
（4）2019—2020年供暖季监测数据情况
示范工程自2019年11月8日开始运行，至2020年4月2日结束，总运行时间为145d，开采井井口平均水温为54.23℃，回灌井平均回灌水温为34.12℃；开采井静水位为75.14m，最大动水位埋深为88.06m，回灌井稳定动水位埋深为19.4～24.7m；平均开采量为61.41m3/h，平均回灌量为60.69m3/h；灌采比为98.65%，尾水回灌率为100%。示范工程2019—2020年供暖季采灌井水位埋深、水温、流量历时曲线见图9-39。
示范工程自2016年11月建成以来，运行4个供暖季，回灌曲线稍有波动，未开启二次换热和热泵提温系统，住宅室温平均温度为20～28℃，满足小区供暖需求，供暖、回灌效果良好。
2.回灌效益
（1）供暖效益
地热是德州市的优势矿产资源，同时也是一种清洁能源，其开发利用有利于资源节约和环境保护，符合绿色发展理念。为使地热这一绿色能源实现可持续开发利用，须进行地热尾水回灌，实现地热资源的循环持续利用。而回灌井的回灌能力受到地层条件、回灌设备、操作等影响较大，可出现回灌率低或回灌量衰减等情况，欲实现尾水全部回灌，可本着“以灌定采”的原则，结合实际开采需求进行“一采一灌”“一采两灌”“两采两灌”等模式。
（2）经济、环境效益
地热水是宝贵的自然资源，具备较高的利用价值。进行地热尾水回灌标准化示范项目，能够加强地热资源梯级开发利用和推进人工回灌补源增加开采量。地热回灌不仅能减缓水位下降或恢复地下水位，避免开采井出现吊泵等情况，而且可以延长开采井的使用寿命。直接利用地热水本身就节省了其他能源的使用，地热资源作为一种可再生的清洁能源，它的利用直接减少了利用煤炭、燃油等常规能源所产生的二氧化碳等废气及粉尘向大气的排放量，保护了大气环境。所以持续、循环地开发利用清洁的地热资源，会带来很可观的经济、环境效益。
图9-38 示范工程2018—2019年供暖季采灌井水位埋深、水温、流量历时曲线
图9-39 示范工程2019—2020年供暖季采灌井水位埋深、水温、流量历时曲线
（3）社会效益
随着社会经济的飞速发展，能源资源日趋紧张，煤、石油、天然气等传统能源资源日趋枯竭，国家对能源及环保问题高度重视，地热资源作为一种分布范围广、易于开发、清洁环保的新能源，已广泛用于供暖、洗浴、种植、养殖、工业发电、产品加工及旅游业等方面。山东省鲁北地区地热资源丰富，且多以可直接利用的中低温地热资源为主，开发潜力巨大。随着区内地热产业的兴起，地热资源已被广泛用于供暖及生活洗浴，取得了良好的经济、环境效益；地热产业也被广大房地产商所看好，对地热资源开发的呼声越来越高。但由于地热资源开发混乱、标准不一、人们认识不够、开采手段不完善等，一般未能制定科学合理的开发方案。而德州市地热资源埋藏深、补给极其微弱、再生能力差、热储水位下降迅速，继续盲目地开发必将带来一系列环境地质问题，如资源枯竭、热污染和水化学污染等。为有效控制水位下降，保护地热资源，必须尽快开展标准化示范项目，通过一系列标准的建立、宣讲，以及人们的现场试点参观、学习，为地热资源的可持续开发和科学管理提供依据。
（4）初见成效
2016年底，山东省地质矿产勘查开发局水文二队（以下简称“二队”）在德州市区建成该市首例集供暖、洗浴、换热、热泵应用、回灌沙盘展示、自动化监测展示为一体的地热开发利用综合性示范工程，为该市地热规范开发利用提供了经验模式，地热示范工程累计接待参观三百余人次。
2017年5月，山东省自然资源厅召开了全省地热资源开发利用规范化暨油气矿区矿业权重叠处置座谈会，对德州市整顿规范工作给予了高度评价。德州市政府对地热资源开发利用管理工作也高度重视，将其作为推进绿色生态发展、建设节约集约城市、打造生态示范区建设的重要工作。2017年4月，德州市政府与山东省地质矿产勘查开发局签订“德州市地热资源开发利用与保护战略合作协议”，共同推进地热资源开发利用保护工作，取得了显著的经济、环境和社会效益。德州市出台《德州市地热资源管理办法》，先后印发了《德州市地热资源开发利用专项整治工作方案》《关于加强地热资源尾水回灌工作的通知》《德州市中心城区地热井压采工作方案》等文件，提出在全市推行以回灌为前提、以持证开采为中心，实行采灌结合、以灌定采的地热开发利用科学管理新模式。全市各县市区积极开展地热资源开发利用规范管理工作，稳步推进地热尾水回灌，“低碳、环保、节能、高效”的“德州模式”逐步形成。德州市地热资源规范整治情况先后被《中国国土资源报》、《国土资源导报》、山东省自然资源厅网站、山东省地质矿产勘查开发局网站等媒体多次进行宣传报道。2017年底，山东省地质矿产勘查开发局在德州市成功举办了“山东省地热清洁能源供暖论坛”。在2017年度山东省矿产资源开发利用会议上，山东省地质矿产勘查开发局做了典型发言，受到了一致好评。
2017年12月27日二队建立了山东省地热院士工作站，这为二队提高科技成果转化效率、集聚培养高层人才提供了强有力的支撑，为标准化示范工程提供了技术层面的提升，并对标准化后续的应用推广进行了规划和完善。
2017年，山东省地质矿产勘查开发局以二队为依托，成立了地热清洁能源创新团队，已完成《山东省地热清洁能源综合评价图集》编辑工作。
2018年，冰岛大学、能源局地热专家称该砂岩热储示范工程为“砂岩热储地热水可持续开发的伟大贡献”（图9-40）。
图9-40 冰岛地热能专家莅临指导砂岩热储示范工程
截至目前，二队已与清华大学、中国科学院水文地质环境地质研究所、吉林大学及河北地质大学等有过科研合作项目。砂岩热储示范工程的建设，使二队与科研院校达成了更多的合作意向，取得了积极成果；同时也为科研院校科技研发、成果转化、师资培养打造了最坚实的平台，提供了最优质的服务。
综上所述，德州市是山东省地热资源规范管理的示范先行区，正是由于示范工程起的先锋引领作用，才有后续傲人的工作成果。“砂岩热储地热尾水回灌示范工程”是集地热回灌“产学研”于一体相结合的产物，为合理、持续开发地热资源提供了强有力的技术支撑。
示范工程四年累计开采地热水8.1×105m3，节约标煤量为4461t，减少二氧化碳排放量10645t、减少二氧化硫排放量75t。依托该项目先进的技术经验，德州市已运行270余个地热供暖采灌工程，建立了“填砾射孔科学钻探、清洁经济高效供暖、采灌均衡持续开发、以灌定采智慧利用”的地热清洁供暖“德州模式”。2019年德州市地热供暖面积为1.33×107m2，节约标准煤3.2×105t，减排二氧化碳约8×105t。这对促进山东省地热资源可持续合理开发利用和地热资源综合利用，缓解和消除地热资源开发带来的环境问题，推进能源结构多元化，减少二氧化碳排放，实现节能减排目标以及保障资源与环境协调发展具有重要意义。
