天津市地热回灌运行操作规程_试行_

天津市国土资源和房屋管理局关于发布实施《天津市地热回灌运行操作规程（试行）》的通知

（津国土房热〔2006〕1031号）

各区（县）国土资源管理部门、各地热开发单位：

为规范我市地热回灌工作，提高地热回灌率，有效保护地热资源，实现地热资源的可循环利用，特制订发布《天津市地热回灌运行操作规程（试行）》（以下简称《回灌规程》），本规程自2006年10月1日起施行。望各地热开发单位严格按照《回灌规程》开展地热回灌工作，各区（县）国土资源管理部门应按《回灌规程》对地热回灌单位进行监管。

二〇〇六年九月十九日

附件：

天津市地热回灌运行操作规程（试行）

（天津市国土资源和房屋管理局 2006年9月发布）

主编单位： 天津地热勘查开发设计院 批准部门：天津市国土资源和房屋管理局 2006 天津

前 言

本操作规程是根据国土资源部有关要求，在天津市国土资源和房屋管理局主持下，由天津地热勘查开发设计院成立项目组编写而成。

在编制过程中，项目组进行了认真、深入地调查研究，并按照规范管理工作行为、符合工作实际需要、具有可操作性的原则，总结天津市多年来回灌生产、科研工作中的经验和成果，参考了国内外其他地区地热田回灌开采运行中成功的先进技术，并结合目前地热研究项目中执行的相关规范和法规，充分考虑回灌工作的发展趋势，经广泛征求相关单位、部门以及专家的意见后进行了多次修改，最后由天津市国土资源和房屋管理局会同有关部门审查定稿。

本规程共分7章和4个附录。对回灌生产运行前、正式启动、运行过程中、结束后的各项工作和注意事项都有具体要求，使有关工作有章可循。

为了提高本操作规程的质量和适应性，希望各单位在执行过程中，注意积累资料、总结经验，如发现需要修改和补充完善之处，请将意见和建议及时反馈给天津市国土资源和房屋管理局，以供今后修订时参考。 通 讯 地 址：天津市和平区曲阜道84号 天津市国土资源和房屋管理局 邮政编码：300042

联系电话：23118791 23145295

本规程主编单位：天津地热勘查开发设计院 邮政编码：300250

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联系电话：24587068 24555636 本规程主要起草人：

曾梅香 田宗宝 林建旺 韩金树 李春华 王幼军 孙宝成 林 黎 马凤如 王 坤 盛中杰 赵 娜 李 俊 程万庆

目 录

1 总则 2 名词和术语

3 运行前准备工作的技术要求 4 回灌启动时的技术要求 4.1 自然回灌 4.2 压力回灌

5 回灌运行中的技术要求 6 停灌后系统设施的养护 7 回灌系统动态监测要求 7.1 回灌系统的动态数据观测要求 7.2 原始监测数据的审核 附录A 地热回灌水质推荐指标 附录B 回灌系统动态监测数据表 附录C 回灌堵塞的判别及处理措施 附录D 本规程用词说明 条文说明

1 总则

1.0.1 为了规范我市地热回灌工作，提高地热回灌的效果，特制定本规程。 1.0.2 本操作规程适用于天津市行政区域内的地热回灌工作。

1.0.3 本规程由天津地热勘查开发设计院编制，由天津市国土资源和房屋管理局发布并负责解释。 1.0.4 本规程明确了地热回灌系统在实际回灌工作的各个环节中，应遵循的操作程序和技术要求，应监测记录的有关数据及格式，回灌水应遵循的水质标准以及运行中一旦出现不利于回灌的现象时应采取的相关处理措施等。

1.0.5引用的相关标准、规范

本规程引用了下列相关标准、规范及有关手册包含的条文。

GB50027-2001 供水水文地质勘察规范 GB11615- 地热资源地质勘查规范 DZ40-85 地热资源评价方法 SL∕T183-96 地下水监测规范 DZ/T0134-94 地下水动态监测规程 SL/T187-96 水质采样技术规程

SY∕T5329-94 碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法 水文地质手册 地质出版社1978年第一版

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2 名词和术语

2.1 地热Geothermal

指来自地壳深部、储存于地下的天然热能。依据温度可分为低温、中温和高温地热。 2.2 热储Reservoir

指埋藏于地下、具有一定有效空隙度和渗透性的地质建造（地层、岩体或构造带），其中储存有一定的地热流体可供地热开采生产。

2.3 地热资源Geothermalresources

储存于地下、具有一定质量（品极）和数量、可供开发利用的地热能构成地热资源。地热开发利用的主体是地热载体，即地热流体，但热储的骨架内也贮存有相当的热量。 2.4 地热流体Geothermalfluid

包括地热水和地热蒸汽，以及少量的非凝性气体，但不包括天然的碳氢化合物可燃气体。

2.5 地热回灌Geothermalreinjection

为保持热储压力、充分利用能源和减少地热流体直接排放对环境的污染，对经过利用（降低了温度）的地热流体或其他水源通过地热井重新注回热储。 2.6 回灌系统Reinjectionsystem

指地热回灌中，包括所有开采井、回灌井以及连通采、灌井之间的地面管路装置、水质净化系统、排气设施、加压系统等在内的整个回灌体系。

2.7 地热流体质量Qualityofgeothermalfluid

主要指地热流体的物理性质、化学成份、微生物指标及其能量品位。 2.8 动态监测Regimemonitoring

指通过布设的监测点、利用有关仪器仪表和其它装置或远程系统对地热流体的天然动态与开采动态进行定期监测，主要内容包括：地温、地热流体压力、产量、温度及化学成份等。监测频率可根据不同动态类型而定。 2.9 悬浮物Suspendedsediment（SS）

悬浮物通常是指在水中不溶解而又存在于水中不能通过过滤器的固体物质。在测定其含量时，由于所用的过滤器的精度不同，对测定的结果影响很大。本标准规定的悬浮物固体是指采用平均孔径为50μm的纤维素脂微孔膜过滤，膜上不溶于水的固体矿物质。

2.10 悬浮颗粒直径中值Mid-Valueofsuspendedparticles’diameter 颗粒直径中值是指水中颗粒的累积体积占颗粒总体积50%时的颗粒直径。 2.11 铁细菌（FB）

能从氧化二价铁中得到能量的一群细菌，形成的氢氧化铁可在细菌膜鞘的内部或外部储存。 2.12 腐生菌（TGB）

腐生菌是“异养”型的细菌，在一定条件下，它们从有机物中得到能量，产生粘性物质，与某些代谢产物累积沉淀可造成堵塞。

2.13 硫酸盐还原菌（SRB）

硫酸盐还原菌是指在一定条件下能够将硫酸根离子还原成二价硫离子，进而形成硫化氢，对金属有很大腐蚀作用的一类细菌，腐蚀反应中产生的硫化铁沉淀可造成堵塞。

3 运行前准备工作的技术要求

3.1 回灌模式

原则上应遵循原水同层回灌（成井目的层相同），且应对地下水流性质和不同温度下水岩相互作用评价；不

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能做到同层回灌的异层采灌系统，开采层的水质应好于回灌层但不宜相差过大，要求水质类型一致，矿化度相近，同时应在回灌之前进行二种（或多种）不同水质的室内混合注水试验，必须进行水质混合和水岩相互作用评价，证实二种（或多种）水的配伍性好，对储层无伤害方可注入。

地热水水质评价方法及判断标准，见附录A；回灌水的水质要求应遵循地热回灌水推荐主要控制指标，见附录A表Ⅰ。

3.2 系统装置检查

3.2.1 确保回灌系统中（包括开采井、回灌井）电源、各设备和阀门的开关状态良好，各种仪表、仪器的运转正常。开采井、回灌井的井口均须按规定安装专用的动态（水位、水温、流量、压力等）监测仪器仪表，回灌运行前应仔细检查各仪表仪器的精确度并保证其正常运行。 回灌井的流量表之后至回灌井井口之间不得再安装排水支管。

3.2.2 回灌管网：回灌系统是一个完整的密闭系统，回灌管网应保证严格的密闭，以减少空气在地热水输送中的混入，管道选材宜采用防腐管材。 3.2.3 回灌管网中的残水必须排尽。

3.2.4 生活热水或其它被污染的地热水必须同回灌水分离，不允许生活热水的尾水或二次污染水混入回灌水中。

3.2.5 在地热供暖项目中，应采用间接供热方式，使用换热器换热，地热水经换热器后直接进入回灌系统，避免回灌水与外循环管网的直接接触而造成的水质污染，还可避免地热水对外循环管别是室内散热终端的腐蚀。

3.2.6 检查回灌水源净化处理系统的精度能否达到不同热储层回灌系统的精度要求：基岩热储层回灌系统需对回灌水进行去除水中悬浮固体物质的过滤处理，过滤精度应达到50μm；孔隙型热储层回灌系统的过滤精度须达到3～5μm，同时滤掉悬浮颗粒和细菌。

3.2.7 在回灌井管路上须安装排气罐，用以排出回灌水中的多余气体，严防气相阻堵影响回灌效果。回灌前应检查排气阀门，罐体内压力应大于大气压，不让空气进入，同时保证排气通道畅通。 3.2.8 检查氮气保护装置，充氮瓶内压力应高于大气压。 3.2.9 确保除砂器、除污器的工作精度和正常运行。

3.2.10 如考虑采用压力回灌方式时，应检查加压离心泵的工作状态，同时在回灌井井管上应增设放气阀。 3.3 管路冲洗

回灌生产运行前，要对整个系统管路进行彻底冲洗，包括开采井、回灌井管路、输水管网等。冲洗时间视其尾水的清洁程度而定，至尾水经浊度、悬浮物测试确认为水清无杂质后方可进行回灌。 3.4 回灌方式

基岩回灌井不允许在井下有泵的状态下进行回灌，回灌水管应下至回灌井内液面以下3～5m的深度，井口要严格密封。

新近系孔隙型热储层的回灌系统可参考以上要求执行，以泵管内进水进行回灌为宜。 3.5 数据监测

每年供暖期前的11月上旬，对回灌井进行静水位、对应液面水温记录观测，观测频率为8小时/次，连续3～10天；开采井必须进行同时间、同频率、同周期的水位、对应液面水温记录监测。如果开采井非供暖期抽水供应生活热水，应记录观测动水位、开采量、对应液面水温等数据，分别对开采井、回灌井观测记录表认真填写，记录表格式见附录B表Ⅱ。

各动态数据的获得可由远程系统记录或专用的人工监测仪器仪表测量，其中人工水位监测测管出露在地热井井口法兰盘上的部位应有专门开关，只在进行动态监测时才能开启，其它任何时候都应进行关闭密封处理。 3.6 回灌井的回扬洗井

3.6.1全年无间断的密封运行回灌系统，回灌井不必回扬洗井；停灌期间在回灌系统内有防腐措施（如氮气保护装置），视情况回灌井可以不回扬洗井；停灌期间未作任何密封防腐保护处理、回灌量有逐年递减现象且灌量低于最大回灌量一半时的基岩回灌井，在正式启动回灌运行之前方允许回灌井进行回扬洗井。

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新近系孔隙型热储层回灌井可酌情进行回扬洗井。

3.6.2 回扬洗井设施：潜水泵可选用泵管直径为φ152.4mm，泵管一侧应焊接有φ25.4mm的专用水位测管。水泵下入至该井当时静水位液面以下30～50m（新近系孔隙型热储层回灌井宜适当加深）。潜水泵和泵管必须经过防腐、防垢处理，确保无锈未腐蚀、测管通畅，不允许锈迹斑斑的泵管下入地热井内。 3.6.3 回扬洗井可以按以下操作程序进行：

1 记录、测量回灌井静水位、对应液面水温、流量表的起始读数等原始参数。 2 关进水阀、开足控制阀、扬水阀及放气阀，然后停10～20min测静水位。

3 合电闸、开泵扬水，以最大水量抽水洗井，至水清砂净或水温无明显变化方可断电停泵。

4 回扬时每30min记录回灌井回扬水量、回扬水温、水位、管道压力等动态数据及回扬水质的清洁情况，并在回扬泵启动后回扬水温无明显变化或井内水位基本稳定（波动范围在5～10cm/30min）时取样进行地热流体质量分析。

回灌井回扬洗井注意事项：

1） 抽水泵管外侧需喷涂防腐涂层。

2） 检查潜水泵安装是否正确：下泵深度应超过静水位液面以下30～50m，新近系孔隙型热储层回灌井要适当加深，防止抽水时因水位降深过大而造成吊泵事故出现；潜水泵压力要适应密封要求。

3） 回扬时回灌井的地热流体质量分析项目应包括：全分析、酸性样、碱性样、气体样、悬浮物（含量、颗粒大小及成份）、溶解氧含量、侵蚀性二氧化碳、细菌样（铁细菌、硫酸盐还原菌、腐生菌）。各分析项目的取样送检工作可不必同时进行，但均需在回扬期间内完成。

4 回灌启动时的技术要求

4.1 自然回灌

4.1.1 回灌开始前，应记录开采井流量表、回灌井流量表的起始读数，开采井、回灌井水位埋深及对应液面温度，并认真填写记录表（表Ⅱ）。

4.1.2 检查回灌系统的密封效果，包括开采井、回灌井的井口密封情况及回灌管网的密闭情况，保证系统严格密封。

4.1.3 关扬水阀和控制阀，开足进水阀，再缓慢开控制阀，让回灌水源从回灌水管内注入回灌井中。 4.1.4 密切观测压力表数值，调节回灌量，灌量以20、30、50 m3/h……从小到大逐渐增加试运行，以压力表、水位数据的变化情况来判断回灌能力，待确认回灌通畅、回灌井内水位上升无快速、明显的变化时，再以回灌量80、100 m3/h……依次逐渐增加灌量，直至正常运行。

4.1.5 按要求定时记录观测开采量、回灌量、水位、对应液面水温、压力数据等，记录表格式见附录B表Ⅱ。

4.1.6 回灌启动之后，在水位基本稳定（波动范围在5～10cm/30 min）或水温无明显变化后，分别在开采井井口、回灌井井口同时取样进行流体质量分析，送检项目应包括：全分析、酸性样、碱性样、气体样、悬浮物（含量、颗粒大小及成份）、溶解氧含量、侵蚀性二氧化碳、细菌样（铁细菌、硫酸盐还原菌、腐生菌）。各分析项目的取样送检工作可不必同时进行，但均应在回灌运行前期的5～20天内完成。 4.1.7 自然回灌的注意事项：

1 回灌时管网装置必须达到密封要求，尤其对泵座轴、阀门轴及回灌水管接头、管路接头等部位，应严格密封，以防进气造成各种堵塞现象，影响正常回灌。一旦发现存在透气现象，应立即停灌检修。

2 必须确保回灌水管下入回灌井水位液面以下，水源从回灌水管内注入。回灌水管要进行密封、防腐处理。 3 回灌量应从小到大逐渐增加。 4 确保回灌系统动态数据记录准确完整。

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4.2 压力回灌

4.2.1 回灌开始前，应记录开采井流量表、回灌井流量表的起始读数，开采井、回灌井水位埋深及对应液面温度，并认真填写记录表（表Ⅱ）。

4.2.2 检查回灌系统的密封效果，包括开采井、回灌井的井口密封情况及回灌管网的密闭情况，保证系统严格密封。

4.2.3 关扬水阀和控制阀，开足进水阀，缓开控制阀，待回灌水从放气阀溢出后，再关紧放气阀。 4.2.4 调节回灌量，灌量以20、30m3/h……从小到大逐渐增加试运行，以压力表、水位数据的变化情况来判断回灌能力，记录开采量（总开采量和瞬时开采量）、回灌量（总回灌量和瞬时回灌量），开采井、回灌井的水位、液面水温，管路上压力表读数，认真填写记录表（表Ⅱ）。 4.2.5 开启压力泵进行加压回灌，压力从小到大逐渐迭加。

4.2.6 回灌启动之后，在水位基本稳定（波动范围在5～10cm/30 min）或水温无明显变化后，分别在开采井井口、回灌井井口同时取样进行流体质量分析，送检项目应包括：全分析、酸性样、碱性样、气体样、悬浮物（含量、颗粒大小及成份）、溶解氧含量、侵蚀性二氧化碳、细菌样（铁细菌、硫酸盐还原菌、腐生菌）。各分析项目的取样送检工作可不必同时进行，但均应在回灌运行前期的5～20天内完成。

4.2.7 压力回灌的注意事项

1 压力回灌时系统中的空气应排尽，因此需在回灌井井管上安装放气阀，回灌时要先排除管网中的空气。 2 保证系统各环节密封，除达到自然回灌密封要求外，还需增加回灌水管与井管间的密封。 3 必须确保回灌水管下入回灌井水位液面以下，水源从回灌水管内注入，保证管内回灌。 4 回灌量和压力要由小到大逐步调节到适宜压力，直至回灌能正常运行。 5 离心泵不应断水打空泵，否则把空气打入井内，造成氧化腐蚀或气相阻塞。 6 确保回灌系统动态数据记录准确完整。

5 回灌运行中的技术要求

5.1 回灌运行时，整个回灌系统是一个完整的密闭系统，回灌管网应保证严格的密闭，对管网中的接口部份进行密封处理；开采井、回灌井的井口应密封，杜绝出现包括测管、充气孔等与外界连通的孔口敞开的现象。 水位测管只有在进行动态监测时才能开启，其它任何时候都应做好密封处理。 5.2 回灌运行时，应始终保证回灌水管下入回灌井的水位液面以下。

5.3 利用自动控制的氮气保护充气装置，将开采井、回灌井水位液面以上的井管部分充满惰性气体，隔绝空气与地热水的直接接触，防止井管氧化腐蚀。

5.4 密切监视开采井、回灌井的水位、开采量、回灌量、水质及过滤装置、管路压力等数据变化情况，正确判断系统是否产生了堵塞等影响回灌效应的情况，及时采取有效措施予以防治，详见附录C。 5.5 回灌水源的温度应不低于25℃。 5.6 冬季做好室外管路的防冻措施。

5.7 回灌运行时，应密切监测回灌水源的水质情况，确保水源符合灌水水质标准（附录A表Ⅰ）。 5.8 确保开采井、回灌井井口监测系统（远程或专用的人工监测仪器仪表）正常，观测到的数据客观真实、正确无误，尤其是人工监测的流量表的准确性和

水位测管的通畅，一旦发现灵敏性能较差或已经损坏或已堵塞的仪器仪表和测管，应及时更换、维修。

6 停灌后系统设施的养护

6.1 停灌后，从回灌井中提出回灌水管，除去管内外污渍、锈斑，做好防腐、防锈等保养措施，堆放整齐，

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妥善保管。

6.2 封闭开采井、回灌井井口，对系统各部分进行密封处理。

6.3 在停灌期间，利用自动控制的氮气保护充气装置，将停用的地热井（开采井、回灌井）水位液面以上的井管部分充满惰性气体，隔绝空气与地热水的直接接触，防止空气渗入井管，造成氧化腐蚀。 6.4 停灌期间每15天监测一次水位、液面水温，认真填写记录表（表Ⅱ）。

注意保证开采井、回灌井井口监测系统（远程或专用的人工监测仪器仪表）的正常运转，观测到的数据客观真实、正确无误，尤其是人工监测的水位测管的通畅性，一旦发现已堵塞或测线下入困难，应及时更换、维修。 只有在进行动态监测时测管才能开启，其它任何时候都应做好密封处理。 6.5 回灌井停灌期间禁止下泵开采抽水。

7 回灌系统动态监测要求

7.1 回灌系统的动态数据观测要求

回灌系统中，各动态数据可由远程监控系统监测记录或由专人通过人工监测仪器仪表监测并记录，主要监测项目有：

7.1.1 准确测定每一眼开采井、回灌井的井口标高及井位坐标、测点至地面的距离。

7.1.2 回灌系统的水位观测。在回灌运行中，应对开采井、回灌井的水位进行记录观测，回灌刚开始启动时，观测时间间距为： 10min、20min、30min、30min……，待监测到的回灌量基本稳定或回灌井内动水位的波动范围在5～10cm/30 min后，观测间距延长至1小时1次，直至回灌生产运行正常后，观测间距为每8小时一次。

整个供暖期的回灌生产运行均按每8小时一次定期记录监测，并做好各项记录，认真填写表Ⅱ。 7.1.3 开采井、回灌井的水温记录观测，与水位同步观测，观测时间、间距一致。

7.1.4 开采量、回灌量的记录观测，包括开采井抽水量、瞬时流量，回灌总量和瞬时回灌量，与水位同步观测，观测时间、间距一致。

7.1.5 回扬过程中水位、水量、温度的记录观测按照回灌运行时的观测要求进行。

7.1.6 回灌运行时对过滤装置进口与出口压力进行跟踪监测，与水位同步观测，观测时间、间距一致。 7.1.7 气体释放量的观测，在排气罐上方的气体观测仪表上观测，与水位同步观测，观测时间、间距一致。 7.1.8 停灌期间开采井、回灌井应坚持每15天进行一次水温、水位的连续监测，注意保持数据的完整性和连续性。

7.1.9 在每组回灌生产运行的地热井中，回灌启动之后，在水位基本稳定（波动范围在5～10cm/30 min）或水温无明显变化后，分别在开采井井口、回灌井井口同时取样进行地热流体质量分析，送检项目应包括：全分析、酸性样、碱性样、气体样、悬浮物（含量、颗粒大小及成份）、溶解氧含量、侵蚀性二氧化碳、细菌样（铁细菌、硫酸盐还原菌、腐生菌）。各分析项目取样送检宜在回灌运行的前期、20天内同时或分别完成。 回灌井回扬洗井时，应在回扬水水温无明显变化或井内水位基本稳定（波动范围在5～10cm/30 min）时取样进行水质化验分析，送检项目同上。各分析项目取样送检均需在回扬期间内完成。

在回灌生产运行过程中，应密切关注回灌水的水质变化情况，如果发现水质变混浊、含砂量增加或出现回灌量衰减、回灌井堵塞、结垢等情况，应随时取样送检并及时采取措施进行处理。

7.2 原始监测数据的审核 审核内容包括：

1 监测方法和误差、影响监测精度的因素。 2 各类仪表、仪器是否正常、准确运行。

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3 监测项目、频次的变动情况。 4 异常点的分析、未监测点的原因。 5 原始记录表填写格式。

6 各监测点监测资料的合理性检查。

通过与历次数据对比分析数据的合理性，出现较大误差的数据应确定为“可疑”数据，及时查清原因并尽可能采取措施复查补测。

附录A

地热回灌水质推荐指标

A.0.1 水质基本要求

1 水质稳定，回灌水与储层水相混不应产生沉淀，原则上应遵循原水同层回灌（成井目的层相同）；不能做到同层的异层采灌对井，开采层的水质必须好于回灌层，以防止回灌水质对良好热流体造成不可逆转的伤害影响。

2 回灌水注入目的热储层后不应使岩石矿物产生水化反应。

3 回灌水中不得携带大量固体悬浮物，以防堵塞回灌井滤水管网或渗流裂隙通道。 4 回灌水不应是存放时间长、流经途径过长，已滋生有各种细菌的二次污染水。 5 回灌水对注水设施腐蚀性小。

6 严格控制水中溶解氧的含量。当回灌水腐蚀率不达标时，应首先检测溶解氧，因为当水中有溶解氧时可加剧腐蚀。

7 控制水中侵蚀性二氧化碳的含量。当水中侵蚀性二氧化碳等于零时此水稳定；大于零时此水可溶解碳酸钙并对注水设施有腐蚀作用；小于零时此水有碳酸盐沉淀出现。

8 回灌水源中硫化氢的含量。系统中硫化物增加是细菌作用的结果，硫化物过高的水也可导致水中悬浮物增加。

9 回灌水的pH值应控制到7±0.5为宜。

10 控制回灌水中总铁的含量，尤其是水源中亚铁离子的含量，由于Fe2＋的不稳定性或铁细菌作用可将二价铁转化为三价铁而生成氢氧化铁沉淀，另外若水中含硫化物（S2－）时，可生成FeS沉淀，使水中悬浮物增加。 A.0.2 水质评价

A.0.2.1 水的腐蚀性评价

当地热水中氯离子含量高于25%毫克当量百分数时，地热水中水的腐蚀性用拉申指数来衡量，具表达式为： LI＝ ………………………（A.0.2-1） 式中：LI--拉申指数；

[Cl] --氯离子含量（毫克当量/升、以等当量的CaCO3表示）；

[SO4] --硫酸根离子含量（毫克当量/升、以等当量的CaCO3表示）； AIK--总碱度含量（毫克当量/升、以等当量的CaCO3表示）。 判断标准：LI＜0.5时，为无腐蚀性水； 0.5＜LI＜3.0时，具轻微腐蚀性水； 3.0＜LI＜10.0时，为中等腐蚀性水； LI＞10.0时，为强腐蚀性水。 A.0.2.2 水的结垢性评价 1 碳酸钙垢

① 当地热水中氯离子含量较低（＜25%毫克当量百分数）时，根据雷兹诺指数（RI）来定性评价地热水中碳酸钙结垢的倾向，其表达式为：

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RI＝2pHs-pHa ………………………（A.0.2-2）

式中：pHs--计算出的pH值，计算式为pHs ＝－lg[Ca2＋]－lg[ALK]＋Kc； [Ca2＋]--流体中钙离子的摩尔浓度（mol/L）；

[ALK]（[ HCO3-]）--流体中HCO3-离子的摩尔浓度（mol/L）； Kc--是包括两个与温度有关的平衡常数和活度系数的复杂常数； pHa--流体实测的pH值。

判断标准：RI＜4.0时，非常严重结垢热水； 4.0＜RI＜5.0时，严重结垢热水； 5.0＜RI＜6.0时，中等结垢热水； 6.0＜RI＜7.0时，轻微结垢热水； RI＞7.0时，不结垢热水。

② 当地热水中氯离子含量＞25%毫克当量百分数时，地热系统中是否有碳酸钙垢生成或倾向用拉伸指数LI定性判断更为合理，拉伸指数判定碳酸钙垢的标准为： LI＞0.5时，不结垢； LI＜0.5时，可能结垢。 2 硫酸钙垢

当水的温度小于100℃时，硫酸钙垢主要以二水硫酸钙（CaSO4?2H2O）的形式沉淀，因此地热流体中硫酸钙垢的生成趋势可用石膏（CaSO4?2H2O）相对饱和度（RS1）来定性判断，其表达式为： RS1＝lg[Ca2＋]＋lg[SO42-]-lgK ………………………（A.0.2-3） 式中：RS1--石膏（CaSO4?2H2O）相对饱和度； [Ca2＋]--钙离子浓度（mg/l）； [SO42-]--硫酸根离子浓度（mg/l）； K--与温度和总固形物有关的常数。 判定标准：RS1＜0时，不结垢； RS1＞0时，可能结垢。 3 硅酸盐垢

地热流体中硅酸盐垢的生成趋势可用无定形SiO2的相对饱和度（RS2）的大小来定性判断，其表达式为： RS2＝ ………………………（A.0.2-4） 式中：RS2--可溶性SiO2的相对饱和度； SiO2--可溶性SiO2分子浓度（mg/l）； T--绝对温度。

判定标准：RS2＜1时，无SiO2垢生成；

RS2＞1时，溶液中不定形SiO2过饱和，有可能生成SiO2垢。

在中低温（49～105℃）地热流体中，SiO2沉积速度非常缓慢，因而在某些情况下，即使溶液过饱和，也不会产生SiO2沉积。

A.0.3 地热回灌水推荐遵循的主要控制指标见表Ⅰ。

A.0.4 本推荐指标参照了1995-01-18由中华人民共和国石油天然气总公司发布的行业标准《碎屑岩油藏

注水水质推荐指标及分析方法》SY∕T5329-94。在实际操作中，如遇其它未涉及到的有关指标，也应符合此行业标准的有关规定。

表Ⅰ 地热回灌水推荐主要控制指标

┌──────────┬───────────┬──────────────────┐ │ 项 目 │ 控 制 标 准 │ 备 注 │

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├──────────┼───────────┼──────────────────┤ │悬浮固体含量 │＜5.0mg/l │ │ ├──────────┼───────────┼──────────────────┤ │悬浮物颗粒直径中值 │＜3.5μm │ │ ├──────────┼───────────┼──────────────────┤ │平均腐蚀率 │＜0.076mm/a │即为非腐蚀性水LI（拉申指数）＜0.5 │ ├──────────┼───────────┼──────────────────┤ │碳酸钙结垢判断 │RI＞7.0 │[Cl－]＜25%毫克当量百分数时 │ │ │LI＞0.5 │[Cl－]＞25%毫克当量百分数时 │ ├──────────┼───────────┼──────────────────┤ │硫酸钙结垢判断 │RS1＜0 │ │ ├──────────┼───────────┼──────────────────┤ │硅酸盐结垢判断 │RS2＜1.0 │ │ ├──────────┼───────────┼──────────────────┤ │铁细菌（FB） │＜n×104个/ml │ │ ├──────────┼───────────┼──────────────────┤ │腐生菌（TGB） │＜n×104个/ml │ │ ├──────────┼───────────┼──────────────────┤ │硫酸盐还原菌（SRB） │＜10个/ml │ │ ├──────────┼───────────┼──────────────────┤ │水中溶解氧 │＜0.01mg/l │ │ ├──────────┼───────────┼──────────────────┤ │侵蚀性CO2 │-1.0＜CCO2＜1.0mg/l │ │ ├──────────┼───────────┼──────────────────┤ │硫化物 │＜2.0 mg/l │ │ ├──────────┼───────────┼──────────────────┤ │PH值 │7±0.5 │孔隙型热储回灌时可略高于8.0 │ ├──────────┼───────────┼──────────────────┤ │水中总铁含量 │＜0.3mg/l │ │ ├──────────┼───────────┼──────────────────┤ │PO43- │＜0.05 mg/l │基岩岩溶裂隙型碳酸盐岩热储层，易生成│ │ │ │难溶性磷酸盐堵塞裂隙 │ └──────────┴───────────┴──────────────────┘

注：1. 如果是多井采灌系统，应分别记录每一眼开采井、回灌井的数据 2. 回灌运行期间每8小时观测一次，停灌期间每15天观测一次 3. 每天观测时间保持一致 4. 特殊情况随时观测记录 5. 备注一栏记录下各种特殊情况及观测人姓名

附录C

回灌堵塞的判别及处理措施

C.0.1 回灌堵塞的判别方法

回灌生产运行时，一旦发生以下一种或几种现象，即可判断系统出现了堵塞现象：

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1 随着回灌时间的增长，回灌井的水位突然上升或连续上升，单位回灌量逐渐减少； 2 当保持一定水头时，随着回灌时间的增长回灌量逐渐减少；

3 当保持一定的回灌量时，随着回灌时间的延长，回灌水位逐渐上升，以致水从井口溢出； 4 回灌井经过多年运行后，单位回灌量或回扬时单位涌水量逐年减少； 5 过滤器两端的压力差持续增大。

C.0.2 预防回灌堵塞的方法

1 经常检查回灌装置的密封效果，如发现漏气，则须及时处理。

2 回扬洗井时，为防止污水倒流井内，避免空气混入，提高密封效果，须在回扬水管路安装单流阀或“U”型管，或把扬水管出口没入水中，形成水封。

3 回扬洗井时，须对回灌井的水质进行检测；回灌运行过程中，应定期检测回灌水源水质，对没有达到标准的项目及时采取措施进行处理。

4 掌握好回灌量和地下水位的动态变化，及时检查有无堵塞现象；

5 回灌运行中，若发现物理、化学沉淀、细菌堵塞时，需立即停灌，深入分析堵塞原因，针对具体情况及时采取有效措施处理。

C.0.3 回灌堵塞的处理措施

根据回灌井产生的堵塞性质和原因，可采用连续反冲法、化学处理法和灭菌法等处理方法。 1 回灌井成井时，应加强洗井，充分清洗岩层裂隙通道。

2 对于回灌管路的堵塞，可直接用连续反冲洗方法处理；对于回灌井本身产生的堵塞，可用间歇停泵反冲洗与压力灌水相结合的方法处理。

3 在基岩对井系统中应在回灌管路上安装精度为50μm、缠绕棒式滤芯的粗过滤装置，将管道及系统残留的相对直径较大的矿物颗粒滤悼，有效减少悬浮物堵塞。过滤器两端应安装压力监测器，在运行过程中密切监测压力的变化，以决定清洗滤料的时间，并随时反冲清洗过滤装置，保证过滤效果。

碳酸盐岩溶地区基岩裸眼成井的回灌井如在加装粗过滤器后回灌效果仍不理想，可考虑采用压裂酸化洗井措施，以勾通含水层的岩溶裂隙，增大地层吸水能力。

如果堵塞沉淀物是CaCO3或Fe（OH）3，已与砂胶合成Ca质或Fe质结垢，在井壁管路上已形成坚硬的水垢时，一般可用HCl（浓度10%，加酸洗抗蚀剂）使之生成溶解性的CaCl2来处理。但在用盐酸处理之前，必须掌握井管口径、深度、材料、静动水位等资料，依具体情况制定安全有效的处理方案，以不造成回灌水第二次污染为前提。

4 在孔隙型对井回灌系统中除必须安装粗过滤器外，还必须同时安装精度为3～5μm的精过滤器，不仅要对悬浮物进行过滤，而且通过启用精过滤器将孔隙水中滋生的部分细菌滤掉，有效防止回灌时井内的微生物堵塞。

附录D

本规程用词说明

D.0.1 为便于在执行本规程条文时区别对待，对要求严格程度不同的用词说明如下：

1 表示很严格，非这样做不可的用词： 正面词采用“必须”； 反面词采用“严禁”。

2 表示严格，在正常情况均应这样做的用词： 正面词采用“应”；

反面词采用“不应”或“不得”。

3 表示允许稍有选择，在条件许可时，首先应这样做的用词：

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正面词采用“宜”；反面用词采用“不宜”。

表示允许有选择，在一定条件下可以这样做的，采用“可”。

D.0.2 在条文中按指定的标准、规范执行时，写法为“应符合……的规定”或“应按……的规定执行”。

天津市地热回灌运行操作规程（试行）条文说明 1 总则

1.0.1 编制本操作规程的目的，是在对天津多年回灌工作实践所获得的经验进行总结的基础上，对回灌系统的设计、运行、维护进行全面、科学的规范， 统一全市地热回灌井的运行操作程序，使回灌工作规范化。确保回灌工作的顺利进行。

1.0.2 本操作规程适用于天津地区及其它类似地区中低温地热田的地热回灌系统的运行工作。 凡在本市行政区域内建立的回灌系统，在运行时均应执行本规程。 3 运行前准备工作的技术要求 3.1 回灌模式

天津地区目前的回灌模式主要有：同层一采一灌、二采一灌、三采二灌和异层一采一灌、二采一灌。由于不同水质相遇引起的化学反应及生成的沉淀物往往难以预测，所以进行地热回灌时应首先遵循原水同层回灌的原则，且应对地下水流性质和不同温度下水岩相互作用评价；只能采用异层回灌方式的，开采层的水质应好于回灌层，同时应在回灌之前进行二种（或多种）不同水质的室内混合注水试验，必须进行水质混合和水岩相互作用评价，证实二种（或多种）水的配伍性好，对储层无伤害方可注入，防止回灌水对储层水质和储层渗透性的伤害，以免造成不可逆转的影响。

3.2 系统装置检查

3.2.1回灌前期的各项检查工作是关系到回灌系统能否正

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常运行的前提工作，回灌前应对已经损坏或灵敏性能不高的系统设备、仪器仪表及时更换、维修，保证回灌运行后的正常运转，防患于未然。

每一眼开采井、回灌井的井口都应按规定安装一套完善的动态（水位、流量、水温、压力等）监测系统，远程或专用的人工监测仪器仪表均可，但必须具备其中一套且保证观测到的数据真实、准确，尤其是人工监测的流量表，其设计、安装要

求应符合管道工艺施工验收标准，严格遵守产品说明书各项要求，保证计量的准确性，且回灌井的流量表之后至回灌井井口之间不得再安装排水支管，保证回灌量的确准计量。人工水位监测管应保证即能在进行动态观测时能正常开启测到所需数据，在其它时间内又要保证均能做到严格密封。

3.2.2 为确保回灌系统密闭，减少空气在地热水输送中的混入，应对开采井、回灌井的井口进行密封，地热井内液面以上的部分充入氮气，以隔绝空气与地热水的直接接触，同时对管网中的接口部分进行密封处理。 由于高温地热水普遍具有腐蚀性，且不同的热储层地热流体的腐蚀程度不同，因此不同热储层（主要是新近系馆陶组、古生界奥陶系、中元古界蓟县系雾迷山组）的回灌系统，管道材料的抗腐蚀性强度不同，可依据地热流体质量的不同性质使用相应的防腐材料，如符合ABI标准、全密封无缝石油套管或不锈钢管。

3.2.4 一般供应生活热水的系统为了进行除铁处理，需要设置嚗气装置、储水箱。由于水流经途径较多，与供热循环管网的金属设备长期直接接触，一旦系统漏气或管道材质低劣，极易造成氧化、腐蚀，同时储存在水箱时间较长时，容易滋生细菌或促进细菌的繁殖，因此在考虑回灌系统时，必须将生活热水单独设立，同回灌水

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分离，不允许生活热水的尾水或其它被污染的地热水混入回灌水中。

3.2.5 通过板式换热器后，地热水不再进入循环系统，减少了回灌水与金属管网直接接触的时间，缩短了回灌水源的循环路径，回水的主要变化是温度降低了，基本能做到“原水”回灌，保证回灌水质量。

3.2.6 由于地热供暖系统长年运行，管道不可能经常更换，由于管路的老化、锈蚀，会污染水质，因此需对回灌水进行净化过滤处理，去除掉水中的悬浮固相物质和细菌等。

基岩岩溶裂隙型热储层回灌系统中，为不增加额外投资，可根据地热流体质量具体情况，在回灌水经除铁、除污处理后，在地面净化措施上可考虑增设管道过滤或精度达到50μm的过滤装置，达到能将管道及系统残留的相对直径较大的颗粒过滤掉的作用；孔隙型热储层由于渗透率小、粒径细，热水中含砂量大，滤水管网容易被细微颗粒或细菌堵塞，回灌难于进行，则要求同时安装精、粗两级过滤系统。

孔隙型热储层回灌系统过滤装置由单个或数个粗、精过滤罐组成，同级过滤器之间采用并联方式，单体罐过滤量大小依所需过滤的回灌水量而设定。滤罐两端均配有精度为0.01MPa的表盘式压力表。

粗过滤器精度应达到50μm，根据罐体压力的变化情况来辨别过滤器工作的状态，并决定更换或清洗滤料的时间，以保证过滤效果。选择滤料材料首先要考虑耐温和耐压。如地热水经板换后，循环水温度在50℃左右，为保证滤料使用寿命，要求滤料耐温应在60℃左右，如果循环水温度较高，滤料耐温度也要相应增加；其次是耐压，由于在回灌井口通常是承受一定的压力，因此要求在设计过滤网外壳时，充分考虑最大工作压力。基岩岩溶裂隙热储层回灌系统的过滤精度应达到这类级别。

精过滤器精度应达到3～5μm，不仅能滤掉大部分悬浮颗粒，有效防止回灌时井内物理堵塞，还可以有效地拦截或吸附一部分微生物及细菌，将部分微生物滤掉，防止细菌堵塞。

过滤器的滤芯材料目前市场上种类多样，提倡在保证精度、效果的前提下兼顾经济性。

3.2.7 当换热后循环的地热水流经管道并经过过滤后，流速、压力、水化学特性等均会发生一些变化，可能会有一部分地热水中的原始气体或经由某种反应（如硝化反应）新产生的气体释放出来，或者残留一部分不饱和气体如甲烷、二氧化碳等，需设置排气设施，用以在回灌前排除尾水中的多余气体，防止气泡产生气相阻塞，影响回灌效果。

具体是否有必要安装排气罐和该设备的规模、容量，需根据气体样分析报告中气体所含具体组分和含量的多少而定。在考虑安装排气罐时需要注意两点，其一在罐体顶部要设置自动排气阀，当气体浓度聚集到一定程度时，应及时将挥发气体释放到罐体外，降低罐体内的压力，以保证安全；其二注意如果地热水中含气体容量较高时，要采用连接排气风道方式将已释放出的气体排出设备间，以防中毒和引发火灾。

3.2.8 利用自动控制的充气装置，将回灌井液面之上的井管充满惰性气体（如氮气），以阻止空气中的氧气渗入到回灌井内，隔绝空气与地热水的直接接触，这样既能防止产生井管腐蚀，又能避免由于氧化反应所产生的氧化物沉淀。

3.2.9 除砂器、除污器：为了保证地热流体中裹携的岩屑微粒尤其是孔隙型热储砂岩地层（因为岩性松散，细小的砂粒容易随水流被吸出）的砂岩颗粒或裸眼成井的基岩地层中水中携带的细小颗粒不被传输到循环系统管路，生产井井口装置中要求安装除砂器，回灌井管路上应设置除污器，以便减小过滤器的工作负担。 3.3 管路冲洗

回灌井的管路冲洗可利用开采井的抽水通过输水管道，流经回灌管路并从回灌井旁路的出水口排出。冲洗至水清砂净后再行回灌。 3.4 回灌方式

本规程明确规定，凡基岩岩溶裂隙热储层回灌系统，均应通过回灌水管将回灌水注入回灌井，回灌水管应下至回灌井静水位液面以下5-10米。

新近系孔隙型热储层回灌井由于其特性，在回灌运行时为解决灌量衰减问题需进行回扬的，可进行带泵回灌操作，因此本规程不作硬性规定。

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3.5 数据监测

由于地热井的水位、水温并不是多年恒定不变的，随着开采时间、开采强度等不同因素而变化，因此回灌运行前在开采井、回灌井内对其各动态要素连续观测是非常必须的。

地热井水位及水温测量是地热井开发利用中的一项十分重要的工作内容，是随时掌握地热井运行动态、即时保养和维护地热井的基础数据。每一眼地热井的井口装置中应设有专门的水位测量孔（管）进行水位观测。开采井在下入潜水泵时须对泵管进行改造，在每根泵管一侧焊接直径为φ25.4mm镀锌管或不锈钢管作为测管，下安装泵管时，使上下每根测管严格密封相接直通至井口法兰，此测管出露于井口法兰上方的部位应设有专用的开关，只在进行动态监测时才能开启，其它任何时候都进行关闭密封处理，这样即能保证随时监测到水位，又能防止空气混入测管及井内腐蚀井壁。

天津市每年的供暖期从11月10日右左开始，在对井运行前的11月1日～10日，应对开采井、回灌井进行静水位、水温观测，观测频率为8小时/次，以了解地热井水位、水温等特征，指导下泵深度和回灌水管下入深度。如果开采井在非供暖期抽水供应生活热水，应注意观测开采井的动水位、开采量、水温等数据。 3.6 回灌井的回扬洗井

3.6.1 全年不间断的回灌系统始终处于封密状态，或停灌期间利用自动氮气保护措施在回灌井内充满惰性气体保护的，回灌井内的地热水被污染、腐蚀程度较小，且历年的回灌效果较好，这类回灌井如再进行回扬洗井，即不是必要的，有时还可能会使回灌井内含水岩层中细颗粒介质的重新排列，引起不良后果。

停灌的回灌井一般距上一年回灌结束已停用8个月之久，如果未作任何密封防腐保护处理，井桶内的水由于封存时间过长，难免出现腐蚀污染，细菌也有可能滋生，为保证回灌效果，在正式启动回灌运行之前须抽尽回灌井内的污水、污染物。

而新近系孔隙型热储层回灌井由于其成井结构的特殊性（滤水管和固井泥浆）和成井层位碎屑孔隙岩性的影响，滤水管网容易被堵，通常灌量衰减现象较明显，因此在回灌前宜进行回扬洗井。

3.6.2 天津地区新近系孔隙型热储层地热井水位降深较大，且目前水位埋深普遍较大，因此在基岩热储层地热井与孔隙型热储层地热井中下入的潜水泵可能不同（主要是流量、扬程等参数），同时下入泵管的深度也不同。 4 回灌启动时的操作程序 4.1 自然回灌

4.1.2 为了保持系统密封效果，可采取以下措施：

1 水面以上回灌水管丝扣接头处需用涂白漆的麻丝缠封。回灌水管与井座法兰间需用橡皮垫圈紧固或采用全密封钢板井座。

2 回灌水管座轴、控制阀门轴可以用钢板槽水封。

3 为提高管路封闭效果，在排水管上安装单流阀或“U”形管。 4 控制阀门位置应靠近泵出水法兰，进水阀应靠近输水管路。

4.1.4 回灌量必须从小到大逐渐增加，否则会因灌量过大致使热水溢出井口，导致地热井井口基座顶出，毁坏地热井站基础设施，甚至出现人员伤害。

每一灌量的逐渐增加以回灌井内水位是否出现突然大幅上升、或持续上升的现象来判断，如果维持某一回灌量时井内水位变化不大，液面距井口深度不超过10m～20m，此时说明回灌井仍有回灌潜力，可增大灌量。 4.2 压力回灌

4.2.2 为保证回灌水管与井管间的密封效果，可采取以下措施：

1 法兰圈密封：在回灌水管与井管之间用数层外夹有橡皮的法兰圈进行密封。

2 水泥基座密封：回灌水管坐落在水泥基础上，在井管与水泥基础之间填砂和水泥密封。 3 井管座密封：将回灌水管直接安装在全密封钢板基座上，并采用橡皮圈紧固密封。

4.2.3 压力回灌时系统有压力存在，要放气，因此在管路上应装增设放气阀。运行时回灌水从放气阀溢出，使系统管路中的空气排尽后，再关紧放气阀。

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4.2.5 压力回灌适用于地下地热水位高、透水性差的含水层和滤网强度较大的地热深井，压力泵可选用φ150mm立式管道离心泵。

回灌井井口压力过高（回灌井水位上升较快）而回灌困难，无法进行自然回灌。加压回灌主要是在回灌效果不理想时，启动加压离心泵采用加压回灌方案，主要是针对新近系孔隙型热储层的回灌系统。

回灌量和压力要由小到大逐步调节，同时了解回灌系统的最大承载压力，不能盲目加压，致使系统压力过大而损坏地热井井管，造成不可估量的损失。 5 回灌运行中的要求

5.4 在实际进行回灌操作时，应密切观察过滤器两端压力值的变化情况，一旦压差过大，表明地热水在罐体流动过程中阻力增加，有微小颗粒滞留在滤料上，使得滤料的缝隙变小，过滤能力减小，此时就需要更换滤料或者进行反冲洗，以保证过滤罐的工作质量。

5.5 为提高地热资源的利用率，提倡热泵技术的推广应用，尽可能降低地热回水的温度，但为减少“冷水”对热储层的影响，回灌水的温度不宜过低。 6 停灌后系统设施的养护

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