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1、国家科学技术进步奖推荐项目五一、项目名称北京市小汤山地热田地热回灌综合研究二、推荐单位北京市国土资源局三、项目简介本项目由市财政拨款，由北京市国土资源局委托北京市地质工程勘察院实施。计划首先对北京市小汤山热田地热回灌进行综合研究，然后推广至其他热田，使地热回灌科学合理的开展下去，全市逐步达到生产性回灌规模，实现地热资源灌采平衡和可持续开发。北京市现有10个地热田，小汤山热田位于昌平区，面积约86km2，地热井数90余眼，是北京地热开发最早，开发程度最高的热田之一。长期以来，小汤山地热开发工作始终处于国内领先水平，为首都经济建设、人民生活和环境保护做出了巨大贡献。然而，随着地热资源的不断开采，一
2、方面热储压力逐年下降，很多早期建造的地热井面临无法开采的威胁，另一方面，地热尾水的任意排放，造成地热资源的极大浪费，同时造成热污染、氟污染等。为了解决以上难题，实现地热资源的可持续开发，地热回灌受到北京市国土资源局的高度重视，专门委托我们开展小汤山热田地热回灌综合研究工作。 本项目研究目标是在小汤山热田开展地热回灌试验，研发地热回灌工艺及设备，研究地热回灌模式，探讨地热回灌机理，解决地热回灌中的各种问题，为其他热田开展地热回灌工作提供科学依据。 2001年和2002年，小汤山热田首先在1家单位开展地热回灌试验，地热采暖回水全部成功的实现回灌，通过试验我们研发出地热回灌工艺及装置，制定了地热回灌
3、工作模式，探讨了地热回灌机理。2003年以来地热回灌单位迅速增加，回灌规模不断增大，回灌工艺日趋成熟，灌采率突破50%，基本实现了地热资源的灌采平衡。通过大规模实施地热回灌，小汤山热田水位快速下降的局面逐渐减缓，2005-2007年水位甚至还出现缓慢抬升，热储压力逐渐得到恢复，同时回灌没有对热田的温度场和化学场造成影响，真正实现了地热资源的可持续开发。2009年，热田组织开展了示踪试验，首次成功检出示踪剂，对连通通道进行了模拟，并计算了流速，取得地热尾水灌入热储后可以很快被加热的证据，查明了地热回灌机理，为进一步建立回灌模型、热储工程预测和灌采平衡分析提供了重要依据。2010年，个别地热井出现
4、回灌堵塞的问题，我们通过采用多种地面简易洗井方法，成功疏通井筒及热储裂隙，使地热井恢复回灌能力。小汤山热田地热回灌的成功开展，为北京其他热田提供了科学依据。目前，全市十个热田中有七个热田已经开始实施地热回灌，政府管理部门已经将地热回灌作为供暖单位报批地热井的必备条件。除此之外，全国其他省市如河北雄县、陕西西安、咸阳等地也开始推广地热回灌，取得理想效果。 小汤山热田2002-2013年累计回灌量达到1467万吨，减少氟排放84吨，减少热损失 13.11011KJ，相当于节省了4.475万吨标煤。同时，热水灌入热储后受地球深部加热又形成新的地热资源，被重新开发利用，实现了资源的循环开发。另外，本项
5、目为北京市及中国其它省市建立了一套科学、经济、实用的回灌模式及方法，能迅速推广应用，产生巨大的经济效益和环境效益。四、主要完成单位及创新推广贡献主要完成单位：北京市地质工程勘察院。本单位全面承担该项目，主要创新推广贡献包括：1、在热田内全面部署回灌井，开展回灌试验，并逐步推广，实现生产性回灌规模，灌采率达到50%以上；2、长期开展地热回灌动态监测工作，率先发现地热回灌有效增加人工补给，热储水位稳中有升，同时发现大规模回灌对热储温度场和化学场影响不大。3、自主研发地热回灌井口装置，并首次总结提出地热回灌模式；4、在全市首次开展地热回灌示踪试验，查明地热回灌机理。5、解决了地热回灌化学堵塞和气体堵
6、塞的难题。小汤山热田成功开展生产性回灌后，北京市政府部门为加大回灌力度，将地热回灌作为地热供暖单位审批条件之一，目前我们已经在全市20余家单位推广地热回灌技术。除此之外，其他兄弟省市多次到我院参观考察，交流经验，目前河北雄县、陕西咸阳等地也已经吸取小汤山热田回灌成果，开始推广地热回灌。五、推广应用情况小汤山热田从2001年开始实施地热回灌试验，2004年实现生产性回灌，至今回灌规模仍然在不断扩大，截至2013年，热田的地热回灌单位达到11家，回灌量已经达到200万m3，灌采率仍然保持在50%左右。回灌过程中，回灌装置和回灌工艺继续得到推广和完善，回灌遇到的各种问题都得到有效解决。通过长期监测发
7、现，2008年至2013年小汤山热田由于开采量加大的原因，热储水位虽然又有所下降，但相比2002年之前水位下降速度明显减缓，大规模生产性回灌对于抑制热储压力的快速下降仍然起到重要作用。同时，监测数据还显示，大规模生产性回灌对热储温度和地热水水质仍然没有产生较大影响。本项目取得的成果证明地热回灌是地热实现可持续开发的有效手段，北京市地热管理部门已经将地热回灌作为供暖单位报批地热井的必备条件。同时，2006年编制的北京市2006-2020年地热资源可持续利用规划，明确了小汤山热田开展地热回灌，实现采灌均衡的示范作用，并提出积极推进回灌的规划。近年来，北京市其它热田都以小汤山热田为示范, 迅速推广地
8、热回灌技术，目前东南城区、李遂、延庆、京西北、天竺和良乡等6个热田共30多眼地热井开展了地热回灌，2013年全市回灌量超过500万立方米。北京地区的回灌技术在近些年也迅速推广至中国其他省市，如河北雄县、陕西西安、咸阳、福建福州等地，建立一批地热集中供暖项目。随着能源紧张和环境污染问题日益严重，地热能作为在可再生能源已经引起国家的高度重视。2013年国家能源局、财政部、国土资源部、住房和城乡建设部发布关于促进地热能开发利用的指导意见中制定2015年全国供暖面积达5亿平米的目标，提出“采用抽取地下水进行地热能利用的，原则上均应采用回灌技术”。地热回灌已经作为地热资源可持续利用的关键技术，将在未来的
9、地热开发中发挥重要作用。六、曾获科技奖励情况2011年该项目获得国土资源科学技术二等奖。七、主要知识产权证明目录无。 / 八、主要完成人情况表姓 名技术职称工作单位完成单位对本项目技术创造性贡献曾获国家科技奖励情况排名徐巍高级工程师北京市地质工程勘察院北京市地质工程勘察院本人在该项目中的贡献有：1、研究回灌的地热地质条件，部署地热回灌井；2、开展地热回灌试验，示踪试验，对回灌实施全面监测，分析地热回灌对热储的影响，同时对回灌机理进行研究； 3、对回灌能力和采灌平衡进行了计算和评价；4、负责数据整理和成果报告的编制工作。1潘小平高级工程师北京市地热研究院北京市地质工程勘察院本人在该项目中的贡献有
10、：1、研究回灌的地热地质条件，部署地热回灌井；2、重点解决地热回灌堵塞问题，提出一系列有效措施； 3、对地热回灌模式进行研究；4、参与成果报告的编制。2杨亚军工程师北京市地质工程勘察院北京市地质工程勘察院本人对该项目的贡献有：1、负责地热回灌井结构设计工作；2、协调地热回灌井布置、井口装置安装等工作；3、参与成果报告的编制工作。3王小玲高级工程师北京市地质工程勘察院北京市地质工程勘察院本人对该项目的贡献有：1、负责回灌井口装置的设计、安装和调试工作；2、对地热回灌工艺和模式进行研究；3、参与成果报告的编制；4张立和助理工程师北京市地质工程勘察院北京市地质工程勘察院本人对该项目的贡献有：1、负责部分地热回灌动态监测工作；2、参与地热资料汇总和报告编制工作。5
