高原地熱尾水回灌技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展前景淺析

安軍紅

（國網(wǎng)西藏電力有限公司羊八井地熱電廠運行二站，西藏 拉薩850000）

高原地熱尾水回灌技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展前景淺析

安軍紅

（國網(wǎng)西藏電力有限公司羊八井地熱電廠運行二站，西藏 拉薩850000）

作為世界上唯一同時也是我國最大的一座利用地熱淺層熱儲進行工業(yè)性發(fā)電的電廠，歷經(jīng)40多年的發(fā)展，羊八井地熱電廠對西藏的經(jīng)濟發(fā)展和社會穩(wěn)定做出了卓越的貢獻。為了地熱能源的持續(xù)開發(fā)利用，總結(jié)前人經(jīng)驗，大膽創(chuàng)新，成功開創(chuàng)了高原地熱尾水回灌技術(shù)和熱補水回補，（利用二擴排水，直接補給循環(huán)水系統(tǒng)，用于平衡PH值）而有效降低設(shè)備腐蝕度。應(yīng)用尾水回灌技術(shù)作為地熱田科學(xué)管理的一種手段是非常有效的, 將會得到日益廣泛的應(yīng)用。

羊八井地熱電廠；高原地熱尾水；回灌技術(shù)

1 羊八井地熱電廠簡介

羊八井地熱電廠熱田面積達17.7平方公里。上世紀70年代，西藏第三地質(zhì)大隊在這里使用巖心鉆打出了我國的第一口濕蒸汽井，自此開啟了我國大陸第一臺兆瓦級地熱發(fā)電機組的工作歷程。羊八井地熱電廠總的裝機容量為2.418萬千瓦，目前正常投運的淺層井為16口生產(chǎn)井，深層井為1口（ZK4001井）深度1459.09米。羊八井地熱發(fā)電站取得了累計發(fā)電量31億千瓦時，并且取得安全生產(chǎn)天數(shù)四千九百余天的矚目成績。

2 羊八井地熱電廠尾水回灌技術(shù)現(xiàn)狀

我們國家的地熱資源儲量可以說是非常豐富的，根據(jù)初步的估算，僅僅是地表以下2000m范圍內(nèi)儲存的地熱能，就能夠提供相當于2500億t標準煤的熱量，而在我們現(xiàn)有的各項技術(shù)條件下能被開采利用的量，包括技術(shù)條件和經(jīng)濟條件在內(nèi)，約為33億t標準煤的熱量。談及中高溫地熱，就必須要提及我國西藏地區(qū)，這里的的高溫地熱資源占全國地熱總量的80%。其中羊八井地熱熱田主要分布于中尼公路南北兩側(cè)，出露于羊八井斷陷盆地中部，淺層熱儲面積約14.62km2，熱儲深度一般在幾十米至三四百余米，開發(fā)初期平均溫度181℃，壓力 3.2kg/cm2。

作為一種環(huán)境友好型的“清潔能源”，地熱資源的開發(fā)利用本身是不會產(chǎn)生污染的。但是，即使是清潔能源，開發(fā)過程中如果不引起重視，沒有協(xié)調(diào)好環(huán)境問題，也會造成一定程度甚至是嚴重的環(huán)境問題以及資源浪費的問題。另外，如果是在合理開發(fā)利用的情況下，那么無論是對于改善能源結(jié)構(gòu)，或者增加能源供應(yīng)，甚至是保障能源安全等方面都具有極其重大的意義。為了地熱能源的持續(xù)開發(fā)利用，我們羊八井地熱人總結(jié)前人經(jīng)驗，大膽創(chuàng)新，成功開創(chuàng)了高原地熱尾水回灌技術(shù)和熱補水回補，（利用二擴排水，直接補給循環(huán)水系統(tǒng)，用于平衡pH值）而有效降低設(shè)備腐蝕度。

羊八井附近無活火山，據(jù)推斷熱源來自淺部巖漿活動和地殼重熔，據(jù)同位素分析，地熱流體主要源自大氣降水與地下水系的直接補給。地熱資源開發(fā)與保護并重，對于地熱電廠而言，地下能源的可持續(xù)性顯得尤為重要，經(jīng)過40余年的開發(fā)利用，地熱田資源參數(shù)下降趨勢明顯。而為了緩解地熱田衰減，保護地熱資源，用可持續(xù)性發(fā)展指引未來之路。羊八井地熱電廠引入高原地熱尾水回灌技術(shù)：回灌作為開采的逆過程，那么順暢的通道就是地下熱水運移的必要前提，而羊八井地熱的廢棄井口顯然具備良好的回灌條件。它目前的回灌類型有兩種。

（1）同層回灌。①將日常生產(chǎn)做完功的尾水用管道直接排入廢棄井口北區(qū)向南區(qū)（自流方式）；②日常生產(chǎn)做完功的尾水用管道直接排入人工湖，而人工湖中隱藏著廢棄的井口，通過井口和下滲的方式對熱田進行補給。

（2）異層回灌。在夏季利用雪山融水，將雪山融水直接引入廢棄的（ZK4002井）深度2006.8m進行回灌。通過這兩種方法，地熱田得到了進一步的補充，有效地緩解了地熱田的衰減趨勢，而每年的發(fā)電量卻并未減少發(fā)電量呈現(xiàn)遞增。

羊八井地熱二廠為閉式循環(huán)，地熱水帶有嚴重的腐蝕性，加之機組設(shè)備陳舊老化，而在原有設(shè)備基礎(chǔ)上，又不增加資金預(yù)算的前提下，做好設(shè)備的防腐工作又是一大難題。經(jīng)過幾代地熱人的摸索和實踐，終于找到了解決方法：從二擴母管排水處焊接無縫鋼管至循環(huán)進水池，用以平衡酸堿pH值，使其保持在中性位置，從而有效降低了設(shè)備的腐蝕度。用這種方法進行回補，減少了回灌泵啟動補水的次數(shù)，節(jié)約了廠用電。

而在夏季，利用雪山融水，將融水引入泥沙沉淀池進行過濾，當雪山融水到達沉淀池排水口水位，將自流引入冷水循環(huán)系統(tǒng)，降低了循環(huán)冷卻水的水溫，達到增加負荷作用，同時也能進一步平衡pH值。

目前大部分地熱利用項目中，由于回灌技術(shù)的復(fù)雜性，再加上地質(zhì)條件影響等多方面的原因，尾水回灌率還保持著比較低的趨勢，大量未能回灌的尾水都被采取了直接或間接排入周邊地表水體的處理方法。同樣，基于多方面的原因，羊八井地熱電站尾水回灌率目前還是保持在比較低的狀態(tài)。

總的來說，羊八井地熱電廠的尾水回灌技術(shù)目前而言，相對利用率還是呈現(xiàn)一個比較低的狀態(tài)和趨勢。出現(xiàn)這一問題的原因，主要是可用作尾水回灌的廢棄井口較少，甚至原本就數(shù)量稀少的廢棄井口中尚有部分由于地質(zhì)或內(nèi)部構(gòu)造塌陷等多方面原因不能進行正?；毓?，同時，缺少專項資金投入，就開發(fā)地熱能源而言，無論是人才還是技術(shù)，都需要雄厚的經(jīng)濟基礎(chǔ)作為支撐。

3 羊八井地熱電廠尾水回灌技術(shù)發(fā)展前景

縱觀當前國內(nèi)的實際情況，關(guān)于地熱資源開發(fā)利用的前景無疑是廣闊的。就目前地熱資源的開發(fā)和利用成果而言，雖然有了一定的成效和進展，但總體的開發(fā)利用率仍然比較低，全國地熱資源總開采量和可利用總量的比例僅僅是1：1000。而針對西藏地區(qū)，地熱資源的開發(fā)利用潛力更是巨大，就羊八井地熱電廠的具體情況而言，應(yīng)用尾水回灌技術(shù)作為地熱資源可持續(xù)性與環(huán)境友好型發(fā)展的一種科學(xué)管理方法是非常有效的， 將會得到日益廣泛的應(yīng)用。

無論是在高溫地熱系統(tǒng)，還是低溫地熱系統(tǒng)。地熱回灌是一項艱難與復(fù)雜的技術(shù)，在大規(guī)模回灌之前必須進行回灌數(shù)據(jù)的分析和試驗。我們當前更主要的是要加大力度保護地熱熱田，并且在現(xiàn)有的地熱尾水回灌技術(shù)利用率的基礎(chǔ)上，盡可能的加大開發(fā)力度和技術(shù)投入，爭取能夠在保持現(xiàn)有的回灌廢棄井口的基礎(chǔ)上，找到新的回灌途徑或技術(shù)，進一步增加可持續(xù)可循壞利用率。例如，由于夏季西藏降水較多，各水電廠發(fā)電量較大，能夠保證西藏地區(qū)的用電負荷和藏電外送前提下，下一步，我們羊八井地熱電廠準備嘗試在夏季用部分出力較低的生產(chǎn)井口進行回灌。冬季用于正常生產(chǎn)發(fā)電。

同時，在保證科學(xué)發(fā)展的前提下，我們也要對地熱回灌基礎(chǔ)理論和技術(shù)進一步加強研究。

資源的開發(fā)與環(huán)境保護并重。在開發(fā)利用地熱資源的同時，地熱人積極開展環(huán)境監(jiān)測與保護研究，以“綠水青山就是金山銀山”為發(fā)展理念，以源頭治理為方向，以就地回灌等措施來解決環(huán)境污染問題，已取得良好效果，這也是地熱發(fā)電可持續(xù)的發(fā)展的重要保證。

另外，也要增加地熱能源的綜合開發(fā)利用，例如帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)，發(fā)展系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)鏈，目前，羊八井地熱電廠周邊已經(jīng)投入使用多年的羊八井地熱溫泉度假村以及即將竣工投入使用的羊八井地熱地質(zhì)公園等，在政府的大力扶持下，利用地熱溫室（或大棚）種植瑪卡等高檔保健品、地熱養(yǎng)殖場養(yǎng)殖羅非魚，并利用地熱發(fā)電尾水進行居民房供暖等，都取得了顯著經(jīng)濟效益。

地熱只要堅持以梯級開發(fā)、綜合利用為原則，做到和諧發(fā)展，健康發(fā)展，綠色發(fā)展，那么相對于其他資源能源而言，地熱能更具有競爭優(yōu)勢。

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