（高清版）DB12∕T 1388-2024地表水基岩热储回灌技术要求

地表水基岩热储回灌技术要求2024-12-26发布2025-02-01实施DB12/T1388—2024I本文件按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的的结构和起草规则》的规定起草。本文件由天津市规划和自然资源局提出并归口。本文件起草单位：天津地热勘查开发设计院、天津地热勘查开发设计院有限公司、天津市地热资源开发有限公司、吉林大学、天津东丽湖能源科技有限公司、天津工业大学。本文件主要起草人：沈健、胥博文、赵艳婷、张森、阮传侠、蔡芸、宗振海、赵苏民、高新智、张德森、杨宝美、李鹏涛、杨云霄、诸葛晓昌、冯波、邴国林、闻爽、刘东林、赵娜、王瑞红、袁义国、张磊、刘海明、刘恩华。DB12/T1388—2024地表水基岩热储回灌技术要求本文件规定了地表水基岩热储回灌项目选址、地表水水质监测、回灌水要求、室内实验及数值模拟、地表水回灌系统设计、水处理站房建设、回灌试验、系统操作运行与维护、数据监测与记录的技术要求。本文件适用于天津市地表水基岩热储回灌工程建设及地表水回灌系统的运行维护。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB3838-2002地表水环境质量标准GB/T14848-2017地下水质量标准GB/T19772-2005城市污水再生利用地下水回灌水质HJHJHJ91.2-2022494-20092035-2013地表水环境质量监测技术规范水质采样技术指导固体废物处理处置工程技术导则NB/T10099-2018地热回灌技术要求SY/T0532-2012油田注入水细菌分析方法绝技稀释法SY/T5329-2022碎屑岩油藏注水水质指标技术要求及分析方法DB12/T541中低温地热钻探技术规程DB12/T664-2022地热井资源评价技术规程DB12/T1053-2021地热资源动态监测规程DB29-187-2008天津市地热回灌地面工程建设标准3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1赋存于地下固结的坚硬、半坚硬岩石中的热储。3.2地表水surfacewater存在于地壳表面的各种形态水体的总称。本文件主要指河流(包括运河、渠道)、湖泊和水库。[来源：GB/T14157—2023,有修改]3.3地表水回灌surfacewaterreinjection将处理后符合要求的地表水通过回灌井注入热储的过程。2DB12/T1388—20243.4地表水回灌系统surfacewaterreinjectionsystem由取水构筑物、输送管路、水处理系统、一般回灌系统、监测记录设施等组成的系统。3.5水处理实验watertreatmentexperiment在地表水回灌工程建设前，以地表水为水源进行的不同水处理工艺的实验。3.6实验产水experimenttreatedwater水处理实验产生的水。3.7配伍实验compatibilityexperiment将实验产水与地热流体以不同比例混合后，观测配伍效果的过程。3.8水岩反应实验water-rockreactionexperiment将实验产水、地热流体与热储岩样以一定比例混合后置于热储温度、压力条件下进行反应，在设定时间内采集岩样和水样进行成分分析，研究实验产水、地热流体与热储岩样之间发生物理、化学作用的过程。3.9回灌水reinjectionwater经过水处理系统处理后符合要求并用于回灌的水。3.10地热资源净消耗量netconsumptionofgeothermalresources一定时间内地热开采总量与回灌总量的差值。4总则4.1地表水回灌不应对现有地热开发利用和地下环境产生不利影响。4.2地表水回灌工程宜在地热资源净消耗量较大的开采区内或不具备地热尾水回灌条件的地区建设。4.3地表水回灌系统宜在地表水丰水期内运行。4.4可利用的地表水资源量和水质稳定性，应满足地表水回灌项目的长期需求。4.5拟选用地表水体的水质应不低于GB3838-2002规定的IV类水质标准。4.6项目选址应考虑区域地热地质条件、地热资源开发利用现状、回灌井布局要求和施工场地等因素。4.7项目周边已建有地表水回灌工程的，采用相同水处理工艺回灌至同一热储时，可不进行室内实验及数值模拟。4.8监测应贯穿地表水回灌全过程。5项目选址5.1基础资料准备及分析5.1.1资料准备5.1.1.1地热田的地质构造、控热构造、地热形成机理、温度场、补径排及示踪试验资料。5.1.1.2基岩热储的天然动力场和开发条件下的动力场资料。3DB12/T1388—20245.1.1.3地热井的位置、深度、温度、压力、流体化学成分等资料。5.1.1.4热储岩石的矿物成分、密度、比热、热导率和压缩系数等资料。5.1.1.5区域内回灌井的回灌量、热储水位变化数据等资料。5.1.1.6气象、水文及地表水系资料。5.1.1.7地表水水质及开发利用现状资料。5.1.2资料分析5.1.2.1评估回灌井的回灌能力。5.1.2.2评估回灌影响范围内热储温度、压力和化学组分的变化趋势。5.2地热地质条件5.2.1宜布设在断裂附近、构造隆起部位或岩溶裂隙发育区域。5.2.2宜选择裂隙发育好、厚度大、平面展布广的储层作为回灌目的层。5.3回灌井布局5.3.1回灌井宜比最近的同层开采井深200m及以上。5.3.2回灌井与周边同层开采井的间距应按NB/T10099-2018中6.1的要求执行。5.4施工场地条件5.4.1应满足回灌井施工和站房建设需求。5.4.2取水构筑物宜选择岸边式。5.4.3水处理站房宜靠近回灌井。5.5回灌井施工回灌井施工应按DB12/T541执行。6地表水水质监测6.1采样量应满足水样复测和质量控制检验的需水量，水质分析项目见附录A.1。6.2宜根据区内地表水的污染源特征和水环境保护功能适当增加分析项目。6.3取样及测试方法宜选用GB3838-2002、GB/T19772-2005、GB/T14848-2017、HJ494-2009、HJ91.2-2022、SY/T0532-2012、SY/T5329-2022中规定的分析方法。若适用性满足要求，其他标准分析方法也可选用。选用的分析方法测定下限应低于分析项目规定的限值。6.4水样保存、运输与交接应按HJ91.2-2022中4.2的要求执行。6.5回灌前应采样1次，丰水期每月采样一次。水质发生明显变化时，应根据需要加测。7回灌水要求7.1回灌水与地热流体混合后不应产生沉淀。7.2回灌水与热储岩石、地热流体混合后产生的化学响应程度应小于地热流体回灌的化学响应程度。7.3长期回灌不对热储产生不利影响。7.4水质控制指标见附录A.2。4DB12/T1388—20248室内实验及数值模拟8.1室内实验8.1.1水处理实验8.1.1.1实验所用水源应为地表水回灌项目拟选水源。8.1.1.2实验应在配伍实验、水岩反应实验和水化学软件模拟之前进行。8.1.1.3实验应确定处理设备的类型、过滤精度、添加药剂的类型和使用量。8.1.1.4同一组水处理实验应至少进行两次，以保证结果的准确性。8.1.1.5操作步骤按附录B.1执行。8.1.2配伍实验8.1.2.1应进行实验产水与地热流体的配伍实验。8.1.2.2操作步骤按附录B.2执行。8.1.3水岩反应实验8.1.3.1所用水样应包括实验产水和热储地热流体。8.1.3.2所用岩样应为热储岩屑或岩心。8.1.3.3实验温度和压力设计应参考实际热储条件。8.1.3.4实验应至少包含回灌热储地热流体与岩样反应、实验产水与岩样反应、实验产水和地热流体混合水与岩样反应。8.1.3.5当实验结果为非地热流体对储层影响程度大于地热流体时，应调整水处理实验工艺流程并重复配伍实验和水岩反应实验。8.1.3.6操作步骤按附录B.3执行。8.2水化学数值模拟8.2.1水化学数值模拟应基于水处理实验、配伍实验和水岩反应实验的实验数据。8.2.2数值模拟应取得地表水回灌后流体化学成分、矿物溶解/沉淀等变化趋势，并与地热流体回灌对热储产生的影响进行比较。9地表水回灌系统设计9.1水处理工艺选择9.1.1应根据地表水水质、地热流体水质、室内模拟实验结果综合确定。9.1.2宜采用多级处理工艺，其中初级处理设备用于去除水中部分杂质，高级处理设备应依据地表水水质、初级处理设备产水情况确定设备数量和处理精度。9.1.3宜选择运行稳定、自动化程度高、操作维护简单、处理成本低、噪声低、污泥产生量小且便于处置的水处理工艺。9.1.4确定的水处理工艺产水应满足附录A.2要求的回灌水质。9.1.5应选择对站房环境和人体无危害的药剂。9.2水处理系统设计9.2.1地表水回灌系统设计应包含工艺流程设计和设备选型等内容。5DB12/T1388—20249.2.2设备处理能力应根据回灌井的回灌能力和回灌需求、参考示踪试验结果综合确定。9.2.3设备数量、有效容积、尺寸等参数确定，应充分考虑各流程的损耗。9.2.4宜在回灌前配置水质自动监测装置，监测项目宜包含pH、TDS、溶解氧、浊度(或悬浮物)等。9.2.5提水设备和需清洗设备应设置为一用一备，以便设备清洗、检修、维护期间系统能正常运行。9.2.6设备运行应考虑检修时间和使用周期。9.2.7取水泵的规格、型号依据最大取水量确定。9.2.8设备、管道应做防腐防锈处理，方便检修或更换。9.3一般回灌系统一般回灌系统的设计应按照DB29-187-2008的要求执行。10水处理站房建设10.1站房布置应考虑水处理设备进出水管道布置、电源进线方向、周边交通、站房施工、设备安装与检修和工程管理等因素。10.2站房建筑设计布置所需的空间、数据采集处理系统、电源线、信号线、内外交通运输、房顶承重能力、防潮、防火、防噪声、防水、防漏、耐火等级应按DB29-187-2008第5章的要求执行。10.3站房建筑应满足所需药剂储存、运输、安全生产的要求。10.4站房建筑应满足固废储存和运输要求。10.5站房建筑应满足水质检测及设备检修要求。10.6站房建筑应设有废水排放设施。10.7站房内应设置通风采光窗，并备有进风和排风设施。11回灌试验11.1回灌试验包括地热流体回灌试验和地表水回灌试验。11.2回灌试验应按DB12/T664-2022中5.1.2、5.4和5.5.3的要求执行。11.3地表水回灌试验应在工程建设完成后进行，试验应以回灌水为水源，数据采集和数据观测应按DB12/T664-2022中5.6的要求执行。11.4热储水文地质参数计算应按照DB12/T664-2022中第6章和第7章的要求执行。12系统操作运行与维护12.1水处理系统12.1.1运行前准备工作12.1.1.1应确保各类仪器仪表能够正常运行。12.1.1.2应确保电源、设备和阀门状态正常。12.1.1.3应确保管网密闭。12.1.1.4储池、储罐、管路应清洗干净。12.1.1.5管路应完成排水排气处理。12.1.1.6应检查管网漏水、漏气、腐蚀及结垢情况。12.1.1.7回灌井应进行静水位及液面温度观测，观测间隔为8小时，连续3天。6DB12/T1388—202412.1.2系统启动12.1.2.1应按顺序启动取水泵、水处理设备、加药设备、回灌泵。12.1.2.2启动时应确保水泵处于液面以下，防止空转。12.1.3系统运行12.1.3.1应遵守安全生产规定，防止意外事故及潜在危险的发生。12.1.3.2应定期检查设备温度、压力、运行时间，不应超温、超压、超时运行。12.1.3.3检修应在停机时进行，并切断电源。12.1.3.4运行中应对回灌水进行取样检测，取样频率为丰水期每月一次，水质发生明显变化时，应根据需要加测，测试项目宜与本文件附录A.2一致。12.1.3.5药剂使用量应根据水质变化随时调整。12.1.3.6产生的固废应进行外运处理，处理应符合HJ2035-2013的要求。12.1.4系统停止应按顺序停止取水泵、水处理设备、加药设备、回灌泵。12.1.5系统维护12.1.5.1系统长时间停用时，设备和管路应进行排水处理。12.1.5.2过滤设备应在排水后用添加杀菌剂的水进行养护。12.1.5.3在冬季气温低时，应进行室内泵、储罐、阀门、仪表、储池等的保温。12.2一般回灌系统12.2.1宜采用回灌管内进水方式进行回灌，回灌管应下至回灌井静水面以下10m~15m深度。12.2.2应密切关注回灌系统畅通和回灌井水位变化情况，当回灌井水位上升较快时，应提高水位观测频率。12.2.3出现以下现象可判断为回灌堵塞，应及时停止回灌：——回灌量不变时，回灌井的水位突然上升或连续上升，单位回灌量逐渐减少；——当保持一定水头时，随着回灌时间的增长，瞬时回灌量减少。12.2.4回灌量应由小到大逐渐增加。12.2.5当回灌量出现明显衰减时，应及时对回灌井进行回扬处理，并对回扬水质送样分析，分析项目宜包含地热全分析、悬浮物含量及颗粒粒径分布、铁细菌、硫酸盐还原菌和腐生菌含量。地热全分析项目应按照DB12/T1053-2021附录G中表G.5的要求进行。12.2.6系统停止后，应对回灌井进行回扬处理，回扬工作宜按《天津市地热回灌运行操作规程(试行)》中2.5的要求执行。12.2.7回灌管应无锈未腐蚀，测管应通畅，系统长时间停止运行后应及时检查，对有问题的回灌管应及时更换。13数据监测与记录13.1水处理系统13.1.1系统运行过程中，宜实时监测各流程进水和出水的瞬时流量、压力、温度、储池液位、水泵频率等参数。系统启动、调节流量、关闭时对应的参数应记录在水处理系统运行监测记录表中，见附录7DB12/T1388—2024C.1。13.1.2宜对回灌水水质进行实时监测，监测项目宜包含pH、TDS、悬浮物(或浊度)和溶解氧等参数。13.1.3宜对水处理系统其他流程出水水质定期监测，监测频率不少于1次/天，监测项目应与回灌水水质监测项目一致。13.1.4水质监测数据应记录在水处理系统水质监测记录表中，实时监测数据记录时间和频率与定期监测数据相同，表格见附录C.2。13.1.5应完整记录系统运行中的故障、维护、加药、检修情况，表格见附录C.3。13.2一般回灌系统13.2.1回灌井应配置水位、流量、温度、压力等监测设备。13.2.2回灌运行中，应对回灌井的水位、液面温度、回灌量进行观测记录，监测精度和数据记录应按DB12/T1053-2021中8.1.3、8.4.2和8.4.3的要求执行。13.2.3回灌启动时，数据观测要求应按DB12/T664-2022中5.5.3.1的要求执行。待回灌达到稳定状态后，观测频率可延长至1次/天。13.2.4水位监测包括人工监测和自动水位仪监测，宜以自动水位仪监测为主，应同时测量基点高度，即起测点与自然地面的垂直距离，起测点高于自然地面记为正值，位于自然地面以下记为负值。人工监测应按DB12/T1053-2021中8.1.4.2的要求执行。13.2.5回灌量的记录观测，应包括回灌总量和瞬时回灌量，应读取井口流量计稳定后的读数。13.2.6温度监测可读取井口的温度计量表，测量点距井口不应超过10m。13.2.7停灌期间应每月进行至少一次水位和液面温度监测，注意保持数据的完整性和连续性。13.3地下水环境监测13.3.1应对周边井的水位、温度和水质进行监测。13.3.2水位监测时间宜包含运行前3天和停灌后7天，监测频率为1次/天，监测精度为0.01m。13.3.3温度监测包括液面温度监测和热储温度监测，其中液面温度监测应与水位监测同步进行，监测精度为0.1℃,热储温度监测宜在每年地表水回灌系统运行前和停灌后各进行1次。13.3.4水质监测宜在供暖期进行，分析项目应为地热全分析。8DB12/T1388—2024(规范性)地表水水质分析及控制项目A.1地表水水质分析项目A.1.1地表水水质分析项目应符合表A.1。表A.1地表水水质分析项目序号检测项目数值单位1钾mg/L2钠mg/L3钙mg/L4镁mg/L5铵根mg/L6铁mg/L7锰mg/L8铜mg/L9锌mg/L铝mg/L汞mg/L砷mg/L硒mg/L镉mg/L铬mg/L铅mg/L硫酸盐mg/L氯化物mg/L重碳酸根mg/L碳酸根mg/L磷酸盐mg/L硫化物mg/L亚硝酸盐mg/L硝酸盐mg/L氰化物mg/L9DB12/T1388—2024序号检测项目数值单位氟化物mg/L碘化物mg/L二氧化硅mg/LpH/总硬度(以CaCO₃计)mg/L总碱度mg/L溶解性总固体(TDS)mg/L挥发酚类(以苯酚计)mg/L阴离子表面活性剂mg/L化学需氧量(COD)mg/L五日生化需氧量(BOD₅)mg/L氨氮(以N计)mg/L总大肠菌群数MPN/100mL或CFU/mL菌落总数CFU/mL40三氯甲烷mg/L41四氯化碳mg/L42苯mg/L43mg/L44游离二氧化碳mg/L45悬浮物含量mg/L46悬浮物颗粒粒径分布47铁细菌个/mL48腐生菌个/mL49硫酸盐还原菌个/mL石油类mg/L水中溶解氧mg/LDB12/T1388—2024A.2地表水回灌水质控制指标A.2.1地表水回灌水质控制指标应符合表A.2。表A.2地表水回灌水质控制指标项目控制标准单位备注悬浮物含量<5.0mg/L悬浮物颗粒粒径分布<1.0铁细菌<n×10⁴个/ml腐生菌<n×10⁴个/ml硫酸盐还原菌个/ml水中溶解氧<0.5mg/L硫化物<2.0mg/LpH6.5-8.5铁<0.3mg/L挥发酚类(以苯酚计)<0.002mg/L阴离子表面活性剂<0.3mg/L化学需氧量(COD)mg/L五日生化需氧量(BOD₅)mg/L硝酸盐(以N计)mg/L亚硝酸盐(以N计)<0.02mg/L氨氮(以N计)<0.2mg/L石油类<0.05mg/L总大肠菌群数<3.0MPN/100mL或CFU/mL菌落总数<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(资料性)室内实验方案B.1水处理实验方案B.1.1方案内容以地表水为水源，进行不同水处理工艺的模拟实验，根据试验产水水质判断水处理工艺的可行性。B.1.2实验步骤具体实验步骤如下：——根据地表水水质检测结果、回灌水水质分析及评价结果要求，设计实验方案；——估算实验用水量，提取地表水；——按照实验方案进行水处理实验，记录实验步骤，包括添加药剂的名称、加入位置和加药量；——对试验产水进行水质分析，分析项目同附录A.1。B.2配伍实验方案B.2.1方案内容进行实验产水与地热流体不同比例混合实验，根据实验结果判断适宜的混合比例。B.2.2实验步骤具体实验步骤如下：——取周边同热储层地热流体进行水质分析，分析项目同附录A.1;——将实验产水与地热流体按不同比例混合后置于热储温度下的密闭恒温箱中；——在不同时间观察混合水是否出现沉淀、测定主要离子含量；——绘制浓度与时间的曲线，观察离子含量变化。B.3