地表水基巖熱儲回灌技術要求2024-12-26發布2025-02-01實施DB12/T1388—2024I本文件按照GB/T1.1-2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的的結構和起草規則》的規定起草。本文件由天津市規劃和自然資源局提出并歸口。本文件起草單位：天津地熱勘查開發設計院、天津地熱勘查開發設計院有限公司、天津市地熱資源開發有限公司、吉林大學、天津東麗湖能源科技有限公司、天津工業大學。本文件主要起草人：沈健、胥博文、趙艷婷、張森、阮傳俠、蔡蕓、宗振海、趙蘇民、高新智、張德森、楊寶美、李鵬濤、楊云霄、諸葛曉昌、馮波、邴國林、聞爽、劉東林、趙娜、王瑞紅、袁義國、張磊、劉海明、劉恩華。DB12/T1388—2024地表水基巖熱儲回灌技術要求本文件規定了地表水基巖熱儲回灌項目選址、地表水水質監測、回灌水要求、室內實驗及數值模擬、地表水回灌系統設計、水處理站房建設、回灌試驗、系統操作運行與維護、數據監測與記錄的技術要求。本文件適用于天津市地表水基巖熱儲回灌工程建設及地表水回灌系統的運行維護。2規范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB3838-2002地表水環境質量標準GB/T14848-2017地下水質量標準GB/T19772-2005城市污水再生利用地下水回灌水質HJHJHJ91.2-2022494-20092035-2013地表水環境質量監測技術規范水質采樣技術指導固體廢物處理處置工程技術導則NB/T10099-2018地熱回灌技術要求SY/T0532-2012油田注入水細菌分析方法絕技稀釋法SY/T5329-2022碎屑巖油藏注水水質指標技術要求及分析方法DB12/T541中低溫地熱鉆探技術規程DB12/T664-2022地熱井資源評價技術規程DB12/T1053-2021地熱資源動態監測規程DB29-187-2008天津市地熱回灌地面工程建設標準3術語和定義下列術語和定義適用于本文件。3.1賦存于地下固結的堅硬、半堅硬巖石中的熱儲。3.2地表水surfacewater存在于地殼表面的各種形態水體的總稱。本文件主要指河流(包括運河、渠道)、湖泊和水庫。[來源：GB/T14157—2023,有修改]3.3地表水回灌surfacewaterreinjection將處理后符合要求的地表水通過回灌井注入熱儲的過程。2DB12/T1388—20243.4地表水回灌系統surfacewaterreinjectionsystem由取水構筑物、輸送管路、水處理系統、一般回灌系統、監測記錄設施等組成的系統。3.5水處理實驗watertreatmentexperiment在地表水回灌工程建設前，以地表水為水源進行的不同水處理工藝的實驗。3.6實驗產水experimenttreatedwater水處理實驗產生的水。3.7配伍實驗compatibilityexperiment將實驗產水與地熱流體以不同比例混合后，觀測配伍效果的過程。3.8水巖反應實驗water-rockreactionexperiment將實驗產水、地熱流體與熱儲巖樣以一定比例混合后置于熱儲溫度、壓力條件下進行反應，在設定時間內采集巖樣和水樣進行成分分析，研究實驗產水、地熱流體與熱儲巖樣之間發生物理、化學作用的過程。3.9回灌水reinjectionwater經過水處理系統處理后符合要求并用于回灌的水。3.10地熱資源凈消耗量netconsumptionofgeothermalresources一定時間內地熱開采總量與回灌總量的差值。4總則4.1地表水回灌不應對現有地熱開發利用和地下環境產生不利影響。4.2地表水回灌工程宜在地熱資源凈消耗量較大的開采區內或不具備地熱尾水回灌條件的地區建設。4.3地表水回灌系統宜在地表水豐水期內運行。4.4可利用的地表水資源量和水質穩定性，應滿足地表水回灌項目的長期需求。4.5擬選用地表水體的水質應不低于GB3838-2002規定的IV類水質標準。4.6項目選址應考慮區域地熱地質條件、地熱資源開發利用現狀、回灌井布局要求和施工場地等因素。4.7項目周邊已建有地表水回灌工程的，采用相同水處理工藝回灌至同一熱儲時，可不進行室內實驗及數值模擬。4.8監測應貫穿地表水回灌全過程。5項目選址5.1基礎資料準備及分析5.1.1資料準備5.1.1.1地熱田的地質構造、控熱構造、地熱形成機理、溫度場、補徑排及示蹤試驗資料。5.1.1.2基巖熱儲的天然動力場和開發條件下的動力場資料。3DB12/T1388—20245.1.1.3地熱井的位置、深度、溫度、壓力、流體化學成分等資料。5.1.1.4熱儲巖石的礦物成分、密度、比熱、熱導率和壓縮系數等資料。5.1.1.5區域內回灌井的回灌量、熱儲水位變化數據等資料。5.1.1.6氣象、水文及地表水系資料。5.1.1.7地表水水質及開發利用現狀資料。5.1.2資料分析5.1.2.1評估回灌井的回灌能力。5.1.2.2評估回灌影響范圍內熱儲溫度、壓力和化學組分的變化趨勢。5.2地熱地質條件5.2.1宜布設在斷裂附近、構造隆起部位或巖溶裂隙發育區域。5.2.2宜選擇裂隙發育好、厚度大、平面展布廣的儲層作為回灌目的層。5.3回灌井布局5.3.1回灌井宜比最近的同層開采井深200m及以上。5.3.2回灌井與周邊同層開采井的間距應按NB/T10099-2018中6.1的要求執行。5.4施工場地條件5.4.1應滿足回灌井施工和站房建設需求。5.4.2取水構筑物宜選擇岸邊式。5.4.3水處理站房宜靠近回灌井。5.5回灌井施工回灌井施工應按DB12/T541執行。6地表水水質監測6.1采樣量應滿足水樣復測和質量控制檢驗的需水量，水質分析項目見附錄A.1。6.2宜根據區內地表水的污染源特征和水環境保護功能適當增加分析項目。6.3取樣及測試方法宜選用GB3838-2002、GB/T19772-2005、GB/T14848-2017、HJ494-2009、HJ91.2-2022、SY/T0532-2012、SY/T5329-2022中規定的分析方法。若適用性滿足要求，其他標準分析方法也可選用。選用的分析方法測定下限應低于分析項目規定的限值。6.4水樣保存、運輸與交接應按HJ91.2-2022中4.2的要求執行。6.5回灌前應采樣1次，豐水期每月采樣一次。水質發生明顯變化時，應根據需要加測。7回灌水要求7.1回灌水與地熱流體混合后不應產生沉淀。7.2回灌水與熱儲巖石、地熱流體混合后產生的化學響應程度應小于地熱流體回灌的化學響應程度。7.3長期回灌不對熱儲產生不利影響。7.4水質控制指標見附錄A.2。4DB12/T1388—20248室內實驗及數值模擬8.1室內實驗8.1.1水處理實驗8.1.1.1實驗所用水源應為地表水回灌項目擬選水源。8.1.1.2實驗應在配伍實驗、水巖反應實驗和水化學軟件模擬之前進行。8.1.1.3實驗應確定處理設備的類型、過濾精度、添加藥劑的類型和使用量。8.1.1.4同一組水處理實驗應至少進行兩次，以保證結果的準確性。8.1.1.5操作步驟按附錄B.1執行。8.1.2配伍實驗8.1.2.1應進行實驗產水與地熱流體的配伍實驗。8.1.2.2操作步驟按附錄B.2執行。8.1.3水巖反應實驗8.1.3.1所用水樣應包括實驗產水和熱儲地熱流體。8.1.3.2所用巖樣應為熱儲巖屑或巖心。8.1.3.3實驗溫度和壓力設計應參考實際熱儲條件。8.1.3.4實驗應至少包含回灌熱儲地熱流體與巖樣反應、實驗產水與巖樣反應、實驗產水和地熱流體混合水與巖樣反應。8.1.3.5當實驗結果為非地熱流體對儲層影響程度大于地熱流體時，應調整水處理實驗工藝流程并重復配伍實驗和水巖反應實驗。8.1.3.6操作步驟按附錄B.3執行。8.2水化學數值模擬8.2.1水化學數值模擬應基于水處理實驗、配伍實驗和水巖反應實驗的實驗數據。8.2.2數值模擬應取得地表水回灌后流體化學成分、礦物溶解/沉淀等變化趨勢，并與地熱流體回灌對熱儲產生的影響進行比較。9地表水回灌系統設計9.1水處理工藝選擇9.1.1應根據地表水水質、地熱流體水質、室內模擬實驗結果綜合確定。9.1.2宜采用多級處理工藝，其中初級處理設備用于去除水中部分雜質，高級處理設備應依據地表水水質、初級處理設備產水情況確定設備數量和處理精度。9.1.3宜選擇運行穩定、自動化程度高、操作維護簡單、處理成本低、噪聲低、污泥產生量小且便于處置的水處理工藝。9.1.4確定的水處理工藝產水應滿足附錄A.2要求的回灌水質。9.1.5應選擇對站房環境和人體無危害的藥劑。9.2水處理系統設計9.2.1地表水回灌系統設計應包含工藝流程設計和設備選型等內容。5DB12/T1388—20249.2.2設備處理能力應根據回灌井的回灌能力和回灌需求、參考示蹤試驗結果綜合確定。9.2.3設備數量、有效容積、尺寸等參數確定，應充分考慮各流程的損耗。9.2.4宜在回灌前配置水質自動監測裝置，監測項目宜包含pH、TDS、溶解氧、濁度(或懸浮物)等。9.2.5提水設備和需清洗設備應設置為一用一備，以便設備清洗、檢修、維護期間系統能正常運行。9.2.6設備運行應考慮檢修時間和使用周期。9.2.7取水泵的規格、型號依據最大取水量確定。9.2.8設備、管道應做防腐防銹處理，方便檢修或更換。9.3一般回灌系統一般回灌系統的設計應按照DB29-187-2008的要求執行。10水處理站房建設10.1站房布置應考慮水處理設備進出水管道布置、電源進線方向、周邊交通、站房施工、設備安裝與檢修和工程管理等因素。10.2站房建筑設計布置所需的空間、數據采集處理系統、電源線、信號線、內外交通運輸、房頂承重能力、防潮、防火、防噪聲、防水、防漏、耐火等級應按DB29-187-2008第5章的要求執行。10.3站房建筑應滿足所需藥劑儲存、運輸、安全生產的要求。10.4站房建筑應滿足固廢儲存和運輸要求。10.5站房建筑應滿足水質檢測及設備檢修要求。10.6站房建筑應設有廢水排放設施。10.7站房內應設置通風采光窗，并備有進風和排風設施。11回灌試驗11.1回灌試驗包括地熱流體回灌試驗和地表水回灌試驗。11.2回灌試驗應按DB12/T664-2022中5.1.2、5.4和5.5.3的要求執行。11.3地表水回灌試驗應在工程建設完成后進行，試驗應以回灌水為水源，數據采集和數據觀測應按DB12/T664-2022中5.6的要求執行。11.4熱儲水文地質參數計算應按照DB12/T664-2022中第6章和第7章的要求執行。12系統操作運行與維護12.1水處理系統12.1.1運行前準備工作12.1.1.1應確保各類儀器儀表能夠正常運行。12.1.1.2應確保電源、設備和閥門狀態正常。12.1.1.3應確保管網密閉。12.1.1.4儲池、儲罐、管路應清洗干凈。12.1.1.5管路應完成排水排氣處理。12.1.1.6應檢查管網漏水、漏氣、腐蝕及結垢情況。12.1.1.7回灌井應進行靜水位及液面溫度觀測，觀測間隔為8小時，連續3天。6DB12/T1388—202412.1.2系統啟動12.1.2.1應按順序啟動取水泵、水處理設備、加藥設備、回灌泵。12.1.2.2啟動時應確保水泵處于液面以下，防止空轉。12.1.3系統運行12.1.3.1應遵守安全生產規定，防止意外事故及潛在危險的發生。12.1.3.2應定期檢查設備溫度、壓力、運行時間，不應超溫、超壓、超時運行。12.1.3.3檢修應在停機時進行，并切斷電源。12.1.3.4運行中應對回灌水進行取樣檢測，取樣頻率為豐水期每月一次，水質發生明顯變化時，應根據需要加測，測試項目宜與本文件附錄A.2一致。12.1.3.5藥劑使用量應根據水質變化隨時調整。12.1.3.6產生的固廢應進行外運處理，處理應符合HJ2035-2013的要求。12.1.4系統停止應按順序停止取水泵、水處理設備、加藥設備、回灌泵。12.1.5系統維護12.1.5.1系統長時間停用時，設備和管路應進行排水處理。12.1.5.2過濾設備應在排水后用添加殺菌劑的水進行養護。12.1.5.3在冬季氣溫低時，應進行室內泵、儲罐、閥門、儀表、儲池等的保溫。12.2一般回灌系統12.2.1宜采用回灌管內進水方式進行回灌，回灌管應下至回灌井靜水面以下10m~15m深度。12.2.2應密切關注回灌系統暢通和回灌井水位變化情況，當回灌井水位上升較快時，應提高水位觀測頻率。12.2.3出現以下現象可判斷為回灌堵塞，應及時停止回灌：——回灌量不變時，回灌井的水位突然上升或連續上升，單位回灌量逐漸減少；——當保持一定水頭時，隨著回灌時間的增長，瞬時回灌量減少。12.2.4回灌量應由小到大逐漸增加。12.2.5當回灌量出現明顯衰減時，應及時對回灌井進行回揚處理，并對回揚水質送樣分析，分析項目宜包含地熱全分析、懸浮物含量及顆粒粒徑分布、鐵細菌、硫酸鹽還原菌和腐生菌含量。地熱全分析項目應按照DB12/T1053-2021附錄G中表G.5的要求進行。12.2.6系統停止后，應對回灌井進行回揚處理，回揚工作宜按《天津市地熱回灌運行操作規程(試行)》中2.5的要求執行。12.2.7回灌管應無銹未腐蝕，測管應通暢，系統長時間停止運行后應及時檢查，對有問題的回灌管應及時更換。13數據監測與記錄13.1水處理系統13.1.1系統運行過程中，宜實時監測各流程進水和出水的瞬時流量、壓力、溫度、儲池液位、水泵頻率等參數。系統啟動、調節流量、關閉時對應的參數應記錄在水處理系統運行監測記錄表中，見附錄7DB12/T1388—2024C.1。13.1.2宜對回灌水水質進行實時監測，監測項目宜包含pH、TDS、懸浮物(或濁度)和溶解氧等參數。13.1.3宜對水處理系統其他流程出水水質定期監測，監測頻率不少于1次/天，監測項目應與回灌水水質監測項目一致。13.1.4水質監測數據應記錄在水處理系統水質監測記錄表中，實時監測數據記錄時間和頻率與定期監測數據相同，表格見附錄C.2。13.1.5應完整記錄系統運行中的故障、維護、加藥、檢修情況，表格見附錄C.3。13.2一般回灌系統13.2.1回灌井應配置水位、流量、溫度、壓力等監測設備。13.2.2回灌運行中，應對回灌井的水位、液面溫度、回灌量進行觀測記錄，監測精度和數據記錄應按DB12/T1053-2021中8.1.3、8.4.2和8.4.3的要求執行。13.2.3回灌啟動時，數據觀測要求應按DB12/T664-2022中5.5.3.1的要求執行。待回灌達到穩定狀態后，觀測頻率可延長至1次/天。13.2.4水位監測包括人工監測和自動水位儀監測，宜以自動水位儀監測為主，應同時測量基點高度，即起測點與自然地面的垂直距離，起測點高于自然地面記為正值，位于自然地面以下記為負值。人工監測應按DB12/T1053-2021中8.1.4.2的要求執行。13.2.5回灌量的記錄觀測，應包括回灌總量和瞬時回灌量，應讀取井口流量計穩定后的讀數。13.2.6溫度監測可讀取井口的溫度計量表，測量點距井口不應超過10m。13.2.7停灌期間應每月進行至少一次水位和液面溫度監測，注意保持數據的完整性和連續性。13.3地下水環境監測13.3.1應對周邊井的水位、溫度和水質進行監測。13.3.2水位監測時間宜包含運行前3天和停灌后7天，監測頻率為1次/天，監測精度為0.01m。13.3.3溫度監測包括液面溫度監測和熱儲溫度監測，其中液面溫度監測應與水位監測同步進行，監測精度為0.1℃,熱儲溫度監測宜在每年地表水回灌系統運行前和停灌后各進行1次。13.3.4水質監測宜在供暖期進行，分析項目應為地熱全分析。8DB12/T1388—2024(規范性)地表水水質分析及控制項目A.1地表水水質分析項目A.1.1地表水水質分析項目應符合表A.1。表A.1地表水水質分析項目序號檢測項目數值單位1鉀mg/L2鈉mg/L3鈣mg/L4鎂mg/L5銨根mg/L6鐵mg/L7錳mg/L8銅mg/L9鋅mg/L鋁mg/L汞mg/L砷mg/L硒mg/L鎘mg/L鉻mg/L鉛mg/L硫酸鹽mg/L氯化物mg/L重碳酸根mg/L碳酸根mg/L磷酸鹽mg/L硫化物mg/L亞硝酸鹽mg/L硝酸鹽mg/L氰化物mg/L9DB12/T1388—2024序號檢測項目數值單位氟化物mg/L碘化物mg/L二氧化硅mg/LpH/總硬度(以CaCO?計)mg/L總堿度mg/L溶解性總固體(TDS)mg/L揮發酚類(以苯酚計)mg/L陰離子表面活性劑mg/L化學需氧量(COD)mg/L五日生化需氧量(BOD?)mg/L氨氮(以N計)mg/L總大腸菌群數MPN/100mL或CFU/mL菌落總數CFU/mL40三氯甲烷mg/L41四氯化碳mg/L42苯mg/L43mg/L44游離二氧化碳mg/L45懸浮物含量mg/L46懸浮物顆粒粒徑分布47鐵細菌個/mL48腐生菌個/mL49硫酸鹽還原菌個/mL石油類mg/L水中溶解氧mg/LDB12/T1388—2024A.2地表水回灌水質控制指標A.2.1地表水回灌水質控制指標應符合表A.2。表A.2地表水回灌水質控制指標項目控制標準單位備注懸浮物含量<5.0mg/L懸浮物顆粒粒徑分布<1.0鐵細菌<n×10?個/ml腐生菌<n×10?個/ml硫酸鹽還原菌個/ml水中溶解氧<0.5mg/L硫化物<2.0mg/LpH6.5-8.5鐵<0.3mg/L揮發酚類(以苯酚計)<0.002mg/L陰離子表面活性劑<0.3mg/L化學需氧量(COD)mg/L五日生化需氧量(BOD?)mg/L硝酸鹽(以N計)mg/L亞硝酸鹽(以N計)<0.02mg/L氨氮(以N計)<0.2mg/L石油類<0.05mg/L總大腸菌群數<3.0MPN/100mL或CFU/mL菌落總數<100CFU/mL氰化物<0.05mg/L三氯甲烷<0.06mg/L四氯化碳<0.002mg/L苯<0.01mg/L<0.7mg/L(資料性)室內實驗方案B.1水處理實驗方案B.1.1方案內容以地表水為水源，進行不同水處理工藝的模擬實驗，根據試驗產水水質判斷水處理工藝的可行性。B.1.2實驗步驟具體實驗步驟如下：——根據地表水水質檢測結果、回灌水水質分析及評價結果要求，設計實驗方案；——估算實驗用水量，提取地表水；——按照實驗方案進行水處理實驗，記錄實驗步驟，包括添加藥劑的名稱、加入位置和加藥量；——對試驗產水進行水質分析，分析項目同附錄A.1。B.2配伍實驗方案B.2.1方案內容進行實驗產水與地熱流體不同比例混合實驗，根據實驗結果判斷適宜的混合比例。B.2.2實驗步驟具體實驗步驟如下：——取周邊同熱儲層地熱流體進行水質分析，分析項目同附錄A.1;——將實驗產水與地熱流體按不同比例混合后置于熱儲溫度下的密閉恒溫箱中；——在不同時間觀察混合水是否出現沉淀、測定主要離子含量；——繪制濃度與時間的曲線，觀察離子含量變化。B.3