地?zé)?/a>是一種無污染、可再生的清潔能源，與傳統(tǒng)化石能源相比，具有儲(chǔ)量大、分布廣和能源利用率高等優(yōu)勢，越來越受到重視。但地?zé)豳Y源過度開采或養(yǎng)護(hù)不當(dāng)會(huì)造成資源枯竭，為確保地?zé)豳Y源的可持續(xù)發(fā)展，同時(shí)避免環(huán)境污染，最有效的技術(shù)措施就是地?zé)峄毓嗉夹g(shù)。

回灌是把經(jīng)過利用的地?zé)崴?/a>，通過地?zé)峄毓?/a>井重新注回熱儲(chǔ)層段的方法，回灌不僅可以解決地?zé)釓U水問題，還可以改善或恢復(fù)地?zé)醿?chǔ)層的產(chǎn)熱能力，保持地?zé)醿?chǔ)層的流體壓力，維持地?zé)崽?/a>的持續(xù)開采和循環(huán)利用，使地?zé)崮?/a>成為一種可持續(xù)的清潔能源。

回灌過程中，由水中懸浮物、氣泡、化學(xué)沉淀等導(dǎo)致的回灌井堵塞是造成回灌量有限的主要原因，尤其是孔隙性砂巖熱儲(chǔ)回灌井堵塞問題一直沒有解決，是地?zé)?/a>可持續(xù)開發(fā)利用中公認(rèn)的技術(shù)難題。地?zé)崴毓嘞到y(tǒng)中，回灌井的鉆井完井工藝是回灌能否實(shí)現(xiàn)的重要技術(shù)環(huán)節(jié)，回灌井井深多為2000～3000 m。

地?zé)峄毓嗉夹g(shù)主要有以下作用。

一是處理地?zé)釓U水。地?zé)釓U水一般溫度較高, 其中含有較高的鹽分, 有很多有毒的化學(xué)物質(zhì), 因此直接將地?zé)釓U水排放到環(huán)境中可能會(huì)造成污染。

二是恢復(fù)地?zé)峋?/a>的熱儲(chǔ)能。在地?zé)崽?/a>中有部分熱能是存儲(chǔ)在內(nèi)部的地?zé)崴?/a>中, 地?zé)崴?/a>大部分都在巖石骨架中, 如果人們把溫度較低的水注入到地?zé)峋?/a>中, 經(jīng)過地?zé)峋?/a>的加熱, 就會(huì)提高地?zé)?/a>資源的利用率。

三是維持地?zé)崽?/a>的開采條件。地?zé)豳Y源開采過度就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)熱儲(chǔ)能降低, 一旦開采數(shù)量與補(bǔ)給數(shù)量失去平衡, 就會(huì)使得整個(gè)地?zé)豳Y源的熱儲(chǔ)能逐漸降低, 甚至使其失去生產(chǎn)能力, 最終導(dǎo)致整個(gè)地面的沉降。

地?zé)峋?/a>尾水回灌技術(shù)及其應(yīng)用效果研究進(jìn)展

地?zé)?/a>井在進(jìn)行大量開采后, 必然造成熱儲(chǔ)壽命的縮短, 同時(shí)會(huì)造成地下水位下降, 最終導(dǎo)致整個(gè)地面發(fā)生沉降。將利用后的地?zé)崴Y源回灌到地?zé)崽?/a>中, 可有效緩解這種危機(jī), 減少地?zé)崴?/a>對地面水體的污染。

地?zé)崴恼婵栈毓?/strong>

真空回灌是指在回灌的過程中保持整個(gè)管道處在真空的環(huán)境, 同時(shí)使回灌井處于真空狀態(tài), 防止空氣中的雜質(zhì)進(jìn)入, 如圖2所示。真空回灌的基本原理是:在地下水位較低條件下, 利用更具有密封裝置的回灌井揚(yáng)水時(shí), 泵管及水管內(nèi)即充滿水;當(dāng)停泵時(shí)關(guān)閉控制閥和揚(yáng)水閥后, 由于水的重力作用, 其隨泵內(nèi)水面下跌, 泵內(nèi)水面與控制閥區(qū)間即會(huì)產(chǎn)生真空, 使泵內(nèi)外水位產(chǎn)生10m高的水頭差;當(dāng)開啟水源閥門和控制閥門后, 因真空虹吸作用, 水就能進(jìn)入泵內(nèi), 破壞原有的壓力平衡, 在井周圍產(chǎn)生水力坡降, 回灌水就能克服阻力向含水層中滲透。

真空回灌時(shí)需要注意的幾個(gè)問題: (1) 進(jìn)行回灌時(shí), 應(yīng)該首先檢查真空的密封的效果; (2) 回灌的數(shù)量應(yīng)該是出水量的一半左右, 并且回灌的量應(yīng)該從小到大進(jìn)行; (3) 必須要及時(shí)采取沖洗措施; (4) 一定要保證回灌記錄的完整性, 做到有據(jù)可查; (5) 在冬季進(jìn)行作業(yè)時(shí)應(yīng)該要做好管道的防凍措施, 同時(shí)保證內(nèi)部的儲(chǔ)能水資源不受其他雜質(zhì)污染。

壓力回灌指的是在壓力泵的作用下, 將地?zé)峋奈菜訅鹤⑷牖毓嗑? 用這種方式來進(jìn)行回灌, 如圖3所示。壓力回灌的難易程度和熱儲(chǔ)層的裂縫發(fā)育程度息息相關(guān), 有時(shí)候還與地下水熱水的流動(dòng)順暢程度有一定關(guān)系。如果在熱儲(chǔ)條件比較好的地方或者是裂縫發(fā)育比較好的地方, 回灌就顯得很容易;如果在熱儲(chǔ)條件比較差的地方或者裂縫發(fā)育并不完全的地方, 回灌就會(huì)顯得比較困難。空隙型的回灌方式在回灌之初能力稍強(qiáng), 因此人們在回灌初期可以采取自然回灌與壓力回灌并行的方式, 然后在后期獨(dú)立采用壓力回灌的形式。

進(jìn)行壓力回灌時(shí), 人們應(yīng)該注意:要提前將管道內(nèi)的空氣排空, 保持真空狀態(tài);要定期清除過濾網(wǎng)上的雜質(zhì), 定期放氣;離心泵不要把空氣打入井內(nèi), 這樣很容易造成阻塞。

無論哪種地?zé)峋毓?/a>技術(shù), 其直接目的是盡可能多且經(jīng)濟(jì)地將回灌水輸入地下, 但是由于回灌水質(zhì)及地層條件的原因, 隨著回灌時(shí)間的延續(xù), 回灌時(shí)會(huì)出現(xiàn)各種阻塞現(xiàn)象, 導(dǎo)致單位時(shí)間的回灌量下降。所以, 無論采用哪種回灌技術(shù), 在回灌過程中, 人們都要結(jié)合各種防腐蝕阻塞處理技術(shù)來盡可能保證回灌水量持續(xù)穩(wěn)定。