9.4.3 回灌运行
1.兴隆花苑小区
兴隆花苑小区回灌场地位置如图9-43所示，场区内地形平坦，地面海拔高程为26.0m。目前小区已全部建成，采用地板辐射的方式进行取暖，供暖面积约为4×104m2。于2016年11月30日完成回灌井和开采井对接，形成采灌井组。其中兴隆开采井位于5#楼一单元北，坐标为东经116°03′39″，北纬37°12′1″，井深为1543.00m，兴隆回灌井位于10#楼三单元北，坐标为东经116°03′34″，北纬37°12′23″，井深为1603.77m，两井直线距离为160m。取水层位均为新近纪馆陶组热储（表9-16）。
图9-43 兴隆花苑小区回灌场地位置示意图
表9-16 兴隆花苑小区地热采灌井组概况
回灌装置包括除砂器、除铁罐、加压泵、水表、压力表、测温计及水位测量孔等（图9-44）。从水源井中抽取的地热水，经除砂、排气后，由加压泵提供压力对兴隆小区进行供暖，供暖尾水回流至泵房后，利用热泵机组对尾水进行进一步提热，将水温降低到8～9℃，经过除污及粗效过滤器（50μm）、精效过滤器（5μm）过滤后，流入回灌井中，回灌方式为自然回灌和环状间隙回灌。
图9-44 兴隆花苑小区回灌装置（过滤器和热泵机组）
兴隆花苑于2016年11月30日完成了回灌井与开采井的对接，并进行供暖试运行，先进行小流量开采和回灌。2016年12月5日，经县属五个部门（环保局、国土资源局、水利局、建委、综合行政执法局）初审后正式运行。2016年12月5日开采井水泵变频定在42Hz，开采量为55m3/h，回灌量为38.7m3/h，回灌压力为0.04MPa（自然回灌压力，未启用加压泵）。此时，开采与回灌数据相差较大，查找原因：一是管道有渗漏现象，二是个别居民有放水现象。及时进行管道查巡，堵住漏点。而后，逐步调整水泵变频，每天增加一个变频数据，从而逐步加大开采量。2016年12月9日，相关参数调整为水泵变频46Hz，开采量56m3/h，回灌量54m3/h，设备运转趋于正常。2016年12月23日，相关参数增大为水泵变频48Hz，开采量61m3/h，回灌量60m3/h，回灌压力0.06MPa。2017年1月5日，相关参数调整为水泵变频49Hz，开采量61.5m3/h，回灌量60.1m3/h，回灌压力0.07MPa。直到2017年3月20日供暖结束，开采量与回灌量均未发生较大幅度的变化。同时，在整个回灌期间，小区室内温度在22℃左右，回灌水温为8～9℃，未启用加压泵。停暖后，对回灌井进行回扬抽水120h，更换过滤器滤芯，对设备进行保养。
根据现场记录的数据，绘制兴隆花苑采灌井组开采（回灌）量、回灌井水位升幅和回灌率历时曲线，如图9-45所示。
由图9-45分析可知：回灌量呈平稳状态，基本在57m3/h左右，回灌初期，回灌量变化较大；回灌压力稳定后，回灌量达到平稳。根据管道自然回灌压力绘制回灌水位升幅历时曲线发现，管道压力随着回灌的进行，压力值基本平稳，即回灌水位稳定。回灌后期，回灌水温升高，回灌量依然平稳；在2017年3月18日停止大流量回灌后，发现其回灌水位亦迅速下降。说明回灌过程中，回灌井周围地层回灌水流通道顺畅。同时，从回灌率历时曲线可知，在整个回灌过程中，瞬时回灌率和累计回灌率分别为94.15%左右和91.80%左右，回灌水量产生少量损失，可能是除砂排水、管道泄漏及住户私自使用等因素造成的。
图9-45 兴隆花苑小区采灌井组开采（回灌）量、回灌井水位升幅和回灌率历时曲线
兴隆花苑小区采用环状间隙、满管回灌，自然回灌压力为0.07～0.1MPa，2016年12月3日21：08起开始回灌，至2017年3月22日5：10停止回灌，运行2600h（约108d），总开采量为151117m3，总回灌量为142269m3，回灌曲线稳定，平均开采量为62m3/h，平均回灌量为56.96 m3/h；其间停灌34.5h（约1.4d），主要原因是停电。
2.武城二中
图9-46 武城二中回灌场地布置图
武城二中回灌场地布置如图9-46所示，场区内地形平坦，地面海拔高程为26.0m。学校占地3.84×105m2，总投资1.5亿元，建筑面积为1.6×105m2，目前已全部建成，供暖面积约为5×104m2，地热井开采资源量为70m3/h，年开采量约为2.016×105m3。采用暖气片直供的供暖方式，供暖效果较差，地热尾水供暖后进入回灌井中，尾水排放温度为35℃。2016年11月18日完成回灌井施工，形成采灌井组。其中武城二中开采井位于供热泵房北，坐标为东经116°04′49.05″，北纬37°13′21.47″，井深为1670m，武城二中回灌井位于北门东侧，坐标为东经116°04′42.88″，北纬37°13′29.03″，井深为1692.54m，两井直线距离为280m。取水层位均为新近纪馆陶组热储（表9-17）。
表9-17 武城二中地热回灌井组概况
回灌装置包括除砂器、除铁罐、加压泵、水表、压力表、测温计及水位测量孔等（图9-47）。从水源井中抽取的地热水，经除砂、排气后，由加压泵提供压力对武城二中住户进行供暖，住户室内温度为18～24℃。供暖尾水回流至泵房后，经过除污及粗效过滤器（50μm）、精效过滤器（5μm）过滤后，流入回灌井中，回灌方式为自然回灌、（带泵）环状间隙回灌。回灌初期，回灌量为50～55m3/h时，回灌井水位埋深为42～45m，尚有一定的回灌上升空间；当回灌量超过62 m3/h时，回灌井水位迅速上升至井口。当回灌压力大于0.5MPa时，即回扬1～2h，然后按照5—10—15—20—30—40—50—60m3/h的梯度，逐渐增大回灌量；回灌后期，回灌压力一般为0.1～0.2MPa。
图9-47 武城二中回灌装置（过滤器和回灌井口设备）
根据现场记录的数据，绘制其开采（回灌）量、回灌井水位升幅和回灌率历时曲线，如图9-48所示。
图9-48 武城二中采灌井组开采（回灌）量、回灌井水位升幅和回灌率历时曲线
分析图9-48可知：回灌量采用梯度进行增加，其调整值分别为50m3/h、55m3/h、60m3/h，每次调整流量，待其回灌压力稳定后，再增大流量，直至达到供暖需求。根据回灌压力绘制回灌水位升幅历时曲线发现：当回灌量增大超过62 m3/h时，回灌压力有所增大；回灌量在50～55 m3/h时，回灌水位升幅基本平稳。全程无加压，后期根据供暖需求，随着温度的回升，回灌温度有所增大，回灌量有所减少，回灌水位反而增大。这说明随着回灌水温的升高，地热尾水的密度减小，导致回灌水位压力减小，回灌量变小。同时，由图9-48可知，在整个回灌过程中，瞬时回灌率和累计回灌率分别为94.6%左右和87.6%左右，回灌水量产生少量损失，可能是回灌过程中停电、回灌井淤堵、回扬次数较多，以及除砂排水、管道泄漏和住户私自使用等因素造成的。
武城二中采用环状间隙、满管回灌，自然回灌压力为0.07～0.1MPa，2016年12月2日15：14起开始回灌，至2017年3月19日8：15停止回灌，运行2583h（约107d），总开采量为111346m3，总回灌量为105328m3，其间停灌199h（约8.3d），回灌曲线波动较大，回灌不稳定，平均开采量为46.87m3/h，平均回灌量为40.87m3/h，回灌率为90%左右。
3.宏图嘉苑小区
宏图嘉苑小区回灌场地位于武城县政府以南，场区内地形平坦，地面海拔高程为30.0m左右。社区采用地板辐射的方式进行取暖，供暖面积约为1.5×105m2，地热尾水供暖后进入回灌井中，尾水排放平均温度约为8℃。2016年因回灌需求，施工地热回灌井2眼，与原先的2眼开采井进行对接，建立泵房，形成采灌井组。其中宏图开采井1#位于18#北，坐标为东经116°03′43.98″，北纬37°12′40.17″，井深为1601.00m；宏图开采井2#位于19#北，坐标为东经116°03′53.23″，北纬37°12′38.98″，井深为1586.00m；宏图回灌井1#位于南门口，坐标为东经116°03′40.77″，北纬37°12′35.59″，井深为1600.26m；宏图回灌井2#位于宏图宾馆门口南侧，坐标为东经116°03′34.83″，北纬37°12′35.60″，井深为1602.19m；最近采灌井直线距离为163m。取水层位均为新近纪馆陶组热储，回灌层位为新近纪馆陶组和东营组。其开采井与回灌井的相对位置及井间距如图9-49所示，4眼地热井的基本情况如表9-18所示。(https://www.daowen.com)
图9-49 宏图嘉苑小区开采井与回灌井的相对位置及井间距
表9-18 宏图嘉苑小区4眼地热井的基本情况
宏图嘉苑小区泵房回灌装置包括除砂器、除铁罐、过滤器、加压泵、水表、压力表、测温计及水位测量孔等（图9-50为部分装置）。从水源井中抽取的地热水，经除砂、排气后，由加压泵提供压力对社区住户进行供暖，住户室内温度为22～24℃，最高为30℃。供暖尾水回流至泵房后，利用热泵机组对尾水进一步提热，将水温降低到6～15℃，经过除污及粗效过滤器（50μm）、精效过滤器（5μm）过滤后，进行分流向两眼回灌井回灌，回灌方式为环状间隙。
图9-50 宏图嘉苑小区泵房部分回灌装置
由2016—2017年供暖季宏图嘉苑小区供暖情况可知，回灌前，开采井与回灌井的静水位均为75.2m左右。2016年12月14日开始回灌，水泵在低频状态下工作，开采量为65m3/h，回灌量为57m3/h，回灌水位升至井口，管道压力达到0.35MPa。2016年12月23日开启回灌加压泵，加压至0.44MPa，开采量为99m3/h，回灌量为96m3/h。回灌工程运行一段时间后，回灌压力逐渐降低，开采量及回灌量逐渐增大。2017年1月11日，回灌压力降低至0.34MPa，开采量为145m3/h，回灌量为139m3/h。2017年1月24日，回灌压力降低至0.26MPa，开采量为148m3/h，回灌量为141m3/h。2017年1月25日，停止回灌加压泵运行，开采量及回灌量稳定在145m3/h左右。
根据现场记录的数据，绘制其开采（回灌）量、回灌井水位升幅和回灌率历时曲线，如图9-51所示。
对图9-51进行分析可知：回灌量采用梯度增加方式，其调整值分别为57m3/h、100m3/h、125m3/h、148m3/h和152m3/h，每次调整流量后，待其回灌压力稳定后，再增大流量，直至达到供暖需求。根据回灌压力绘制回灌水位升幅历时曲线发现：回灌压力随着回灌的进行，压力值在持续降低，即回灌水位升幅降低。在2017年1月25日，停止加压泵工作后，发现其回灌量仍有所增高，后期根据供暖需求，降低开采井的开采量使得其回灌量也有所降低，但回灌管道压力一直持续降低。这说明随着回灌的进行，回灌井周围地层回灌水流通道变得顺畅，地热尾水通过回灌井进入热储层的阻力减小。同时，由图9-51可知，在整个回灌过程中，瞬时回灌率和累计回灌率分别为95.07%左右和96.05%左右，回灌水量产生少量损失，可能是除砂排水、管道泄漏以及住户私自使用等因素造成的。
图9-51 宏图嘉苑小区采灌井组开采（回灌）量、回灌井水位升幅和回灌率历时曲线
宏图嘉苑小区（两采两灌）2016年12月14日11：39起开始回灌，至2017年3月19日14：04停止回灌，运行2282h（约95d），总开采量为305723m3，总回灌量为292471m3，其间停灌17.5h（约0.7d），回灌曲线比较稳定，1#井平均开采量为68.5m3/h，2#井平均开采量为66.85 m3/h，总平均开采量为135.35 m3/h；总平均回灌量为130m3/h；回灌率在95%左右。
4.畅和名居小区
畅和名居小区采灌井组相对位置如图9-52所示，场区内地形平坦，地面海拔高程在30.0m左右。社区采用地板辐射的方式进行取暖，供暖面积约为9×104m2。2016年因供暖需求施工地热回灌井1眼，与原先的1眼开采井进行对接，建立泵房，进行地热尾水回灌井。畅和开采井位于8#北，坐标为东经116°04′43″，北纬37°12′29″，井深为1622m，畅和回灌井位于南门50m，坐标为东经116°04′36″，北纬37°12′25″，井深为1620m，其开采井与回灌井的井间距为214m。两眼地热回灌试验井概况如表9-19所示。
图9-52 畅和名居小区采灌井组相对位置图
表9-19 畅和名居小区两眼地热回灌试验井概况
泵房回灌装置包括除砂器、储水箱、加压泵、水表、压力表、测温计及水位测量孔等（图9-53）。从水源井中抽取的地热水，经除砂、排气后，对社区住户进行供暖，住户室内温度为24～25℃，最高温度为28℃。供暖尾水回流至泵房后，经过除污及粗效过滤器、精效过滤器过滤后，灌入回灌井中，地热尾水温度在32℃左右，回灌井未下入泵管。
图9-53 畅和名居小区泵房回灌装置（储水罐和过滤器）
回灌装置在2016年12月20日正式投入使用，本次回灌未下入泵管，未开启加压泵，在送暖期间，安排专人值班，巡回检查，1d不低于8次，运转记录及总体地暖回灌井回灌情况每10d汇总数据如表9-20所示。
表9-20 畅和名居小区地热回灌装置运转记录及总体地暖回灌井回灌情况每10d汇总数据
续表
2017年3月20日停暖后，对地热回灌井进行回扬洗井，回扬时间超过24h，直至水清砂净。
根据现场记录的数据，绘制畅和名居地热回灌试验井开采（回灌）量、回灌井水位升幅和回灌率历时曲线，如图9-54所示。
图9-54 畅和名居小区地热尾水回灌试验试验井开采（回灌）量、回灌井水位升幅和回灌率历时曲线
由图9-54可知，回灌量稳定在60m3/h左右。根据回灌管道压力，换算回灌井水位升幅历时变化，发现回灌井水位升幅随回灌时间的延续而增大（回灌压力随回灌的延续而增大）。经查回灌数据记录，这是由于畅和名居小区在2017年2月2日14：23至2月5日8：14出现管道泄漏，2017年3月14日8：24至3月15日8：03、3月16日20：46至3月17日14：16出现停电等故障，排查完故障后，未进行回扬抽水，所以回灌管道压力升高较快。同时，由图9-54可知，在整个回灌过程中，瞬时回灌率和累计回灌率分别为94.31%左右和94.28%左右，回灌水量产生少量损失，可能是除砂排水、管道泄漏以及住户私自使用等因素造成的。
畅和名居小区采用自然满管回灌，2016年12月19日17：19起开始回灌，至2017年3月19日17：16停止回灌，运行2160h（约90d），总开采量为132600m3，总回灌量为125056m3，其间停灌123h（约5.1d），回灌曲线不稳定，回灌实验停起频繁，平均开采量为67.29m3/h，平均回灌量为63.44m3/h；回灌率为94%左右。
