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簡介

1500-2000米專打地熱井的鉆機，地熱回灌是一種避免地熱廢水直接排放引起的熱污染和化學污染的措施, 并對維持熱儲壓力, 保證地熱田的開采技術條件具有重要的作用?；毓嗍堑責崽锕芾碇衵ui為復雜的一項技術, 為了避免因回灌而引起熱儲冷卻, 需要進行回灌試驗和示蹤試驗, 并在回灌過程進行全面的監(jiān)測工作。

地熱回灌就是把地熱廢水、常溫地下水、地表水甚至污水灌入熱儲中, 其目的有以下幾個方面:

(1)處理地熱廢水　地熱廢水的溫度一般高于環(huán)境溫度, 其中通常含有較高的鹽份, 其中有些化學組分是有毒有害的, 地熱廢水的直接排放可能對環(huán)境造成熱污染和化學污染。

(2)改善或恢復熱儲的產(chǎn)熱能力　地熱田中的地熱能一部分儲存在其中的熱流體中, 而絕大部分儲存在巖石骨架中, 通過把溫度較低的水注入熱儲中, 經(jīng)過加熱后再抽取出來, 就可能提高地熱資源的利用效率。回灌井，指注入并處置具有腐蝕性或有害液體的井。一般多使用廢棄的老油井處理含油鹽水或原污水。缺點是會使地下水污染，還會促使地下土層滑移。

1500-2000米專打地熱井的鉆機隨著地熱開發(fā)利用的不斷發(fā)展，地熱井的數(shù)量和抽水量都逐年增加，有的地方已達到甚至超過資源評價所限定的抽水量極限。大量抽水而不回灌，勢必造成水位持續(xù)下降，井的使用壽命將減少，不利于地熱的持續(xù)發(fā)展。只抽不灌，不但不利于保護地熱資源，同時也將含有某些有害成分的地熱水牌的地表的水體或滲透到地下，造成不同程度的環(huán)境化學污染。有些排水溫度超過環(huán)保的規(guī)定還會造成熱污染。所以，回灌開采被看作是地熱持續(xù)發(fā)展的重要措施之一。然而，由于不同的地熱區(qū)其地質構造是不同的，所以回灌方式也不**。為了預測回灌開采后地下溫度場等各種場的變化趨勢以及冷鋒面推進的速度，近年來還通過建立熱儲蓄模型和發(fā)展計算機數(shù)值模擬技術來加速回灌開采的研究。此外，回灌還會帶來對地下新鮮清潔水的污染問題，所以回灌開采并不是一件十分容易的事情。國內(nèi)外除地熱電站所在的熱田一般都打回灌井并開發(fā)研究外，多數(shù)中低溫地熱直接利用地熱田進行回灌開采的還較少。目前，一些有比較豐富地熱資源的城市，如天津市，由于地熱采暖的抽水量很大，水位下降較快，因而城市地熱管理部門已加強地熱回灌開采的技術研究，并提出了在城市打地熱井必須同時打回灌井的要求。

(3)保持熱儲的流體壓力, 維持地熱田的開采條件 一般來說, 地熱的開采會導致熱儲壓力降低, 如果開采量過大, 使補給和開采失去平衡時, 熱儲壓力會持續(xù)降低, 使地熱田的生產(chǎn)能力降低, 甚至喪失生產(chǎn)能力和引起地面沉降?；毓鄬τ诰S持或恢復熱儲壓力, 穩(wěn)定地熱田的開采條件, 預防地面沉降具有重要作用。在zui早的回灌工程中, 其目的主要是處理地熱廢水, 但是后兩個方面的目的在近年來已經(jīng)受到了日益重視[1]  。

把溫度較低的水灌入熱儲中是一項非常復雜的技術。如果回灌井的位置不當可能引起熱儲的冷卻, 降低開采井的出水溫度或產(chǎn)汽量;如果采用的回灌工藝存在問題, 回灌井的回灌能力可能逐漸降低, 甚至zui后喪失回灌能力。為了研究回灌的效果, 需要進行示蹤試驗, 并對地熱田進行全面的監(jiān)測把水灌入熱儲中會改變熱儲的狀態(tài), 有時影響范圍可以達到很大的距離?；毓嗟挠绊憦幕毓帱c開始以不同的形式向外擴展, zui主要的是壓力傳導、流體的機械運動和熱傳導。正確理解三者的機理和關系對回灌工程的設計是非常重要的。在三者之中, 壓力傳導界面的運動是zui快的, 因為它是流體分子能量的傳遞, 其影響可能幾天、幾小時甚至幾分鐘就能到達開采井。化學界面的運移慢于壓力傳導, 因為它是回灌的物質分子的實際運移, 一般需要幾星期或幾天才能到達開采井。溫度界面的運移是zui慢的, 因為回灌水在其運移過程中會被逐漸加熱。

在回灌工程設計中, 非常重要的一點就是避免由于回灌水過快地到達開采井,從而引起開采井溫度的降低。反之, 如果回灌井距離開采井或地熱田開采區(qū)過遠, 又不能起到保持熱儲壓力, 穩(wěn)定地熱田生產(chǎn)能力的作用。地熱回灌是高度依賴場地的, 也就是說每個回灌工程之間會因為開采井和回灌井之間的地質條件不同而存在差異, 甚至存在很大的差異。因此, 在生產(chǎn)性回灌之前必須進行回灌試驗, 并在回灌試驗的過程中進行示蹤試驗, 以研究回灌水在熱儲中運移的規(guī)律,研究回灌對于穩(wěn)定熱儲壓力和改善地熱田生產(chǎn)技術條件方面的作用, 研究合理的回灌量和運行方式。

制冷系統(tǒng)工藝原理   

系統(tǒng)制冷工作時，地熱井只用于制備生活用水。制冷時采用系統(tǒng)常規(guī)冷水機組，管網(wǎng)與采暖循環(huán)水管網(wǎng)共用。整個制冷系統(tǒng)由水源、取水構筑物、輸水管網(wǎng)、水處理設備、冷水機組、冷卻塔和室內(nèi)末端系統(tǒng)所構成。在水冷機組中蒸發(fā)器是出送冷量的設備，制冷劑在其中吸收水的熱量，使其成為冷凍水，冷凍水被送到各風機風口的冷卻盤管中吸收盤管周圍的空氣熱量，產(chǎn)生低溫空氣由盤管風機吹送到各個房間，以實現(xiàn)制冷。壓縮機起著吸入、壓縮、輸送制冷劑蒸汽的作用，冷凝器是放出熱量的設備，將制冷劑的熱量一起傳遞給冷卻塔，再由冷卻塔對其進行自然冷卻或通過冷卻塔風機對其進行噴淋式強迫風冷，與大氣之間進行充分熱交換，使冷卻水變回常溫，以便循環(huán)使用。

其中冷水機組工作原理為制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)吸收被冷卻

物的熱量并汽化成蒸汽，壓縮機不斷地將產(chǎn)生的蒸汽從蒸發(fā)

器中抽出，并進行壓縮，經(jīng)壓縮后的高溫、高壓蒸汽被送到冷凝器后向冷卻介質(如水、空氣等)

放熱冷凝成高壓液體，

在經(jīng)節(jié)流機構降壓后進入蒸發(fā)器，再次汽化，吸收被冷卻物體的熱量，如此周而復始地循環(huán)，從而實現(xiàn)將水中的冷量向建筑物供冷。而冷卻塔的主要作用在于散熱，其工作原理將熱水噴撒至散熱材表面與通過之移動空氣相接觸。此時，熱水與冷空氣之間即產(chǎn)生顯熱之熱交換作用，同時部份的熱水被蒸發(fā)，亦即蒸發(fā)水汽中其蒸發(fā)潛熱被排放至空氣中，zui后經(jīng)冷卻后的水落入水槽內(nèi)，利用泵浦將其傳送至熱交器中，再予吸收熱量。

地熱鉆井工作

地熱鉆探工程部署原則

1、在充分收集分析研究已有地質、地球物理、地球化學勘查資料的基礎上，選擇地熱資源勘查開發(fā)代表性地段部署地熱鉆探工程；

2、以查明主要熱儲的類型、分布、埋藏條件、滲透性、地熱流體質量、溫度及壓力，地熱井的生產(chǎn)能力大小為重點；

3、勘查深度可根據(jù)主要熱儲類型、埋藏深度、當前的開采技術經(jīng)濟條件和市場需要確定，對于天然出露的帶狀熱儲類型，勘查深度一般控制在1000m內(nèi)；隱伏的盆地型層狀熱儲，勘查深度一般不超過4000m；

4、地熱勘查應實行“探采結合”的原則，地熱地質勘查鉆孔能成井開采利用的，應按成井技術要求實施；地熱開采井的鉆井地質編錄、測井、完井試驗與地質資料手機整理除按成井技術要求實施外，還應按地質勘查要求，取全取準各項地熱地質資料。[2]

地熱鉆井基本要求

1、地熱鉆井的基本要求包括：詳細的巖芯編錄、裂隙統(tǒng)計、采集巖石磨片樣和化學分析樣等方法，驗證前期地熱成礦模型（如地層、巖石、構造、重要的地質界線變化情況等）。

2、跟鉆測溫和綜合測溫，繪制縱向溫度變化曲線，以科學掌握溫泉水溫。

影響鉆井成本的要素

1、井深 鉆井越深，成本越高。

2、地質因素 鉆井中地質構造的復雜程度 地質構造越復雜，變徑越多，成本越高。

3、鉆井的地理位置 這決定了鉆井設備的搬運方式和動力來源，進而影響鉆井成本。

4、鉆機的進尺、動力大小和開孔直徑 一般來說，進尺越深，要求的動力越大，成本也越高。地熱能既可以發(fā)電，也可以供暖，還可以進行溫泉旅游開發(fā)以及地熱農(nóng)業(yè)種植和養(yǎng)殖，它能夠輔助治理霧霾，減少非可再生能源的消耗，作為新能源的重要部分，是未來能源結構調整中的一個重點，目前地熱能雖然沒有太陽能、風能的普及度高，但也在加速發(fā)展，積極預熱，目前很多地熱資源豐富的地區(qū)都在開始進行地熱資源開發(fā)，而地熱資源開發(fā)中zui基礎也是zui重點的工程，就是地熱鉆井。

地熱井不同于普通水井，因為它打得更深，就會面臨更復雜的地質狀況和其他狀況，因此投資較高，同時也面臨著一定的風險，隨著地質條件的變化，還有很多隱蔽工程，因此可能在中途還要相應地調整鉆井設計方案，而如果在地熱鉆井過程中管理不善或粗放進行，在檢查時很難發(fā)現(xiàn)，但在后期卻會埋下隱患。湖北地大熱能科技有限公司提醒，在進行地熱鉆井時，有些事情是不可不知的。地熱井效率高的秘密很多人想知道，同樣是地熱鉆井，為什么有的就很高效，有的用個兩三年就不行了呢？這存在一個運維問題。地熱井的利用系統(tǒng)雖然操作簡單，但是客觀存在的地下狀況卻不會因此而變簡單，由于地熱水存在水熱礦三種性質，而井管通常是金屬管的話，結垢生銹這類事情幾乎是不可避免的。所以，即使是成井投產(chǎn)后，地熱井依舊需要保養(yǎng)，定期進行洗井，并且監(jiān)測水質狀況。

回灌？有這個必要嗎？

地熱資源是有條件的可再生資源。有的地質條件好，設計合理的地熱井，能夠達到采償平衡，就能夠*運作，而有的地熱井由于抽取量與地下不協(xié)調，可能*開采就會造成地下資源枯竭，在這種情況下，就顯示出了適當回灌的重要性，用的是熱量，而水是可以*循環(huán)的，這樣確保了整個地上地下系統(tǒng)的和諧與資源的持續(xù)利用