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采灌均衡条件下水热型地热供暖热储响应及回灌率阈值研究

更新时间:2026-09-27 点击量:8

摘要:回灌率是中深层水热型地热CCER项目的核心合规指标,方法学明确供暖季回灌率不达标将扣除全部对应减排量。本文基于碳酸盐岩热储地质模型,通过TOUGH2数值模拟,分析不同回灌率(60%‑100%)条件下热储压力演化、热突破风险;结合DZ/T 0462.15地热三率指标,探讨不同热储类型(岩溶、碎屑岩)下回灌率达标线 RR_s取值逻辑。结果表明:回灌率低于80%时热储水头持续衰减;回灌率过高则会加速冷尾水侵入开采井,引发热突破。岩溶热储回灌条件优于碎屑岩热储。CCER项目水资源论证报告中回灌阈值不能简单套用统一固定数值,应当结合热储模拟结果确定。针对CCER核查环节,提出区分“短期回扬扰动"和“长期采灌失衡"的判定思路,为地热CCER项目回灌合规评价提供地质依据。

关键词:中深层地热;水热型;采灌均衡;同层回灌率;热储演化;CCER合规性;地热三率指标

引言

中深层水热地热开发依赖开采井抽取地下热水,换热之后尾水通过回灌井同层回灌,维持热储压力,避免地面沉降、热储枯竭、地下水环境破坏,即采灌均衡模式。本次CCER方法学把回灌率由单纯的资源环境约束升级为碳减排收益的刚性门槛。现实工程中,很多地热项目可以做到年度平均高回灌率,但供暖季内部分时段因回扬洗井、回灌井堵塞,月度回灌率下降。回扬是清理回灌井沉淀物的必要运维操作,抽水阶段回灌量会临时降低,该行为是否直接判定为不达标,方法学文本未详细说明,给审定核查带来模糊地带。不同热储地质条件,回灌能力差异巨大,岩溶热储渗透率高,回灌难度小;碎屑岩孔隙热储渗透率低,回灌阻力大,强制统一高回灌阈值将造成项目难以落地。因此,从热储数值模拟角度研究回灌阈值,对CCER项目开发至关重要。

1 回灌率在CCER方法学中的制度定位

方法学定义回灌率 RR_为供暖季行政主管部门统计的实际回灌量/开采量; RR_s优先取自水资源论证报告;报告无明确值则依据DZ/T 0462.15。判定公式 RR_<RR_s成立,则扣除该供暖季全部减排量。

回扬操作定义:为清除回灌井沉淀物,在回灌井开展抽水作业。回扬期间回灌量降低,但回扬属于地热行业标准运维手段NB/T 11158。方法学没有区分“主动运维回扬造成短期回灌下降"和“热储堵塞、设施故障导致长期采灌失衡",在核查实操中容易产生争议。

2 热储数值模拟方案

构建华北典型碳酸盐岩雾迷山组热储模型,热储埋深2100‑2600m,初始热储温度72℃;开采井、回灌井井距420m,同层回灌。设置5组情景,回灌率分别60%、70%、80%、90%、100%,模拟连续15个供暖周期热储水头、开采井出水温度变化,评价压力衰减与热突破风险。同时设置碎屑岩对比情景,碎屑岩热储渗透率下降一个数量级。

3 模拟结果分析

3.1 热储水头压力响应

岩溶热储:回灌率60%,15个供暖季后热储水头下降78m,压力持续衰减,资源不可持续;回灌率提升至80%,水头降控制在24m以内,基本实现采灌均衡;回灌率90‑100%水头趋于稳定。

碎屑岩热储:渗透率低,即便回灌率85%,水头仍持续下降,受地质条件限制很难实现100%回灌。可见不同热储类型,天然回灌能力存在本质差异,直接套用统一回灌率指标并不科学。

3.2 热突破风险

回灌率越高,低温尾水注入热储规模越大,冷锋面向开采井推进速度越快。100%回灌情景,15个供暖周期开采井出水温度下降2.7℃,出现明显热突破;回灌率控制80‑90%,在合理井距条件下热突破风险可控。说明并非回灌率越高越好,过高回灌会缩短地热田服务年限。CCER项目在水资源论证阶段,需要兼顾压力维持与热突破双重约束,不能一味追求回灌率指标。

3.3 回扬作业对供暖季整体回灌率的扰动

模拟每年供暖季开展两次回扬洗井,每次持续72h。单次回扬会造成当月回灌率短暂下降,但整个供暖季统计平均回灌率仅降低1.2‑1.8个百分点。这种短期运维扰动,和热储堵塞带来数月持续低回灌性质不同。

4 CCER项目回灌阈值与核查判定建议

1)回灌达标线 RR_s不能简单照搬固定数值。岩溶热储可设置85‑90%;碎屑岩孔隙热储应通过热储模拟论证,在满足资源可持续前提下适当下调,并且全部写入水资源论证报告作为CCER依据。

2)核查阶段区分两类回灌率偏低情形:①周期性回扬洗井造成短期回灌量下降,整个供暖季平均回灌率达标,不应扣减减排;②供暖季长时间持续采灌失衡,平均回灌率低于阈值,执行扣减规则。方法学征求稿未做区分,建议正式发布版本补充相关说明。

3)回灌率数据来源严格限定为行政主管部门计量台账,不能采用项目企业自测数据,防范数据人为修饰。在线回灌计量设施必须联网,作为核查原始证据。

结论

回灌率是资源可持续与CCER碳资产耦合的关键指标。热储压力维持、热突破风险之间存在权衡,不能片面追求回灌率化。不同地质热储天然回灌能力差异显著,CCER项目的回灌达标阈值应当依托热储数值模拟与水资源论证确定。核查中应区分必要回扬运维扰动和长期采灌失衡,提升规则科学性与工程可落地性。