国家科学技术进步奖推荐项目五

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. 1 x 10KJ,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 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nA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2006-202。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