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1.地理管热泵技术 地埋管热泵系统适用性相对较广，但应在工程勘查结果的基础上，确立地埋管 地源热泵系统的换热器埋置方式。当可利用地表面积较大，浅层岩土体的温度及热 物性受气候、雨水、埋设深度影响较小时，宜采用水平地埋管换热器；否则，宜采 用竖直地埋管换热器。水平理管和竖直理管各有特点，见表4，可以根据实际情况 判断选用

表4水平埋管和垂直埋管换热器的特点

2.地下水地泵技术 地下水热泵系统的使用主要受地下水资源和环保要求的制约。系统必须采取可 靠回灌措施，严格控制凿井深度，禁止深入饮用水层，同时注意上层井管的止水， 以避免对饮用水的层间交叉污染。 地下水地源热泵技术的应用必须满足以下条件： （1）项目建设应尽量避开水源地及其保护区，并需经当地资源管理部门许可。 （2）地下含水层分布较广、厚度较大、渗透性强、可抽可灌，抽取水量满足 建筑物供热、制冷面积热量平衡的需要，并可100%实现同层回灌。 （3）地下水水质较好，少沉淀物、一般无腐蚀结垢问题。 （4）资源勘查和试验确定的水量达不到设计取水量，则需要另外设置辅助冷、

（1）地热供热主要技术 ①钻井成并工艺技术。根据地下热储层的特点和地面建筑物的分布情况，设计 合理的井身结构，钻凿直井或定向井，选择筛管或裸眼的方式成井。 ②井集输技术。将多口地热井热源输送至中心地热站，经换热器换热后，向不 同区域用户供热。 ③热站自动控制与监测技术。通过自动化管理程序，实现数据采集、传输、数 据库管理等功能NBSHT 0831-2010 生物柴油中脂肪酸甲酯及亚麻酸甲酯含量的测定 气相色谱法，实时监测地热站运行情况。 ④级换热技术。地热水经一级换热器换热后供给散热片末端用户；降温后的地 热水经二级换热器换热后供给地板采暖用户，分级分层次利用地热资源，提高地热 能利用率。 热尾水回灌技术。在地热流体矿化度高、地热水头逐年下降的地区，通过合 理布置回灌井，将利用后的地热水回灌至储层，以补充地层能量，减少环境污染， 实现可持续开采，并做好水温、水质、液位的监测。 ③热尾水处理技术。针对地热水矿化度高、温度高等特点，对其进行无害化或 资源化处理。在热储层能量较高的开采初期，利用现有水处理工艺技术，对暂时无 法回灌的地热尾水进行处理，消除高矿化度地热尾水对环境的不利影响。 （2）废弃井利用主要技术 ①并技术：主要对套管切割、修复、并下落物打捞以及封堵油气层。 ②钻技术：套管内侧钻开窗，避开问题层，形成新的流体通道。 ③孔技术：利用射孔器，射穿封闭产层套管及水泥环直至地层，沟通并简与产

层的流体通道， ④温集输技术：将热流体从废弃并通过保温管线集输送至地热站，经换热器换 热后，向不同区域用户供热

地热水供热技术较为成熟。地热水直接供热技术与常规能源供热系统相似，只 是用地热水替代燃煤、燃气、燃油等常规热源，开发利用技术成熟，已进入大规模 示范阶段。北京、天津、西安、咸阳、保定等大中城市以及大庆、东营、任丘、霸 州、雄县等油区城镇都是实施了规模化的建筑供热项目。截至2010年底，全国常 规地热供热面积已达3500万平方米。 大庆油田、胜利油田、华北油田、大港油田、中原油田、河南油田等单位已通 过废弃井改造开展地热供热、节能等综合利用。 目前，中低温地热综合利用存在以下技术难题，有待提高和重视： （1）全国中低温地热资源分布与规模有待进一步落实。 （2）中低温地热发电存在投资大、效益低的难题 （3）地热应用监测与评价技术体系函待建立。 （三）技术经济性 中低温地热供热技术经济性主要受三方面影响：方面，资源的研究程度、规

1.地热水开采的经济性

地热水开采的经济性主要受地热井成井深度、出水量和出水温度等重要因素影 响。一般来说，地热井深度在1000米以内时，钻井成本较低；深度超过4000米时 钻并成本高，经济风险较大，见表5。预计出水量在50m/h以上、水温高于50℃ 时，经济性好，适宜开采，见表6

表5成井深度经济性分类

2.地热供热的经济性 地热供热的经济性在很大程度上取决于钻井深度、地热水温度、出水量、水质 可持续开采时间及采暖末端形式等因素。 钻并深度大，一般可取得较高的温度，但勘查工作难度大、成井技术工艺要求 高，增大了地热开发的初投资；大部分地热水水质差、矿化度高，存在比较严重的 离蚀、结垢问题，处理成本大，且影响地热井的使用寿命，其经济性也受到影响； 另外地热供暖系统末端地板辐射采暖要求水温低，经济性高于传统暖气片。 总体上说，中低温地热供热经济性风险在于一次性投资较大、投资回收期长 地热尾水量大、回灌和处理成本较高，其经济性一般，需要国家、地方政府给予 定的支持。

（四）适用条件和限制条件 我国上世纪五十年代确定对黄河以北地区实施供热补贴，即传统意义上的“三 北地区”：华北、东北以及西北地区。近年来，由于生活水平的提高，冬季采暖的 实际需求已突破传统意义上地域限制。在华中、西南部分地区以及东部油田生活居 住区已广泛实施冬季供热。 地热供热的适用性应主要从以下几个方面进行评价： 1.适当的规模 对于利用中低温地热水实施供热的项目，从经济上考虑，集中供热的面积原则 上应不小于8万平方米。 2.资源的保障 对于传导型地热资源，埋深小于4000米、出水温度高于50℃、水量大于 1200m²/d、单井开采压力降不大于0.5MPa、单井年压力降不大于0.02MPa的资源 具有较好的开采价值；对于对流型资源，地热田用于发电、供热综合利用的规模按 不小于10MW/h、开采年限50年左右考虑。 3.末端与建筑保温 对于中低温供热，供热建筑按规定达到节能保温的要求，建议新建建筑供热末 端采用地辐射方式，供水水温应大于45℃。末端为散热片方式，供水水温大于60℃。 4.储量、采收率与年产量 按照相关国家标准可进行热储体的储量计算。 （1）采收率 ①对于大型沉积盆地的新生代砂岩，当孔隙度大于20%时，热储采收率定为 0.25; ②碳酸盐岩裂隙热储采收率定为0.15； ③中生代砂岩和花岗岩等火成岩类则根据裂隙发育情况热储采收率定为0.05~

按照相关国家标准可进行热储体的储量计算。 (1）采收率 ①对于大型沉积盆地的新生代砂岩，当孔隙度大于20%时，热储采收率定为 0.25; ②碳酸盐岩裂隙热储采收率定为0.15； ③中生代砂岩和花岗岩等火成岩类则根据裂隙发育情况热储采收率定为0.05~ 0.1。

2.闪蒸蒸汽发电技术原理闪蒸蒸汽发电也称“扩容”发电，是指地热流体利用扩容技术使其闪蒸，产生水蒸汽，推动汽轮机发电。闪蒸蒸汽发电技术的工作原理图见图8。该系统主要包括地热井、杂质分离过滤系统、闪蒸系统、管路系统、汽轮机、发电机、凝汽器、回灌系统等部分。发电机一级闪蒸汽轮机扩容器冷水M冷凝器二级闪蒸扩容器泵TAT地热井回港井扩容闪蒸》蒸汽发电图8闪蒸蒸汽发电技术工作原理图3.双工质地热发电原理双工质地热发电系统是将地热流体的热量传给沸点低和蒸发压力高的有机工质，产生温度较高和具有一定压力的蒸汽，推动汽轮机旋转，带动发电机发电，双工质地热发电技术的工作原理图见图9。该系统主要包括地热井、热交换器、有机工质循环管路系统、有机工质透平（汽轮机）、发电机等部分。发电机W换热器汽轮机冷水冷凝器TTT地热井回灌井双工质发电图9双工质地热发电技术工作原理图20

我国经过近一二十年的发展，科研及工业技术能力成长很快，应该说完全具备 了解决地热发电设备腐蚀结垢间题的潜在能力，只是由于近三十年我国地热发电基 本停滞，缺乏有效的市场激励和实践机会，目前尚无现成的技术。 （2）地热发电汽轮机的效率和可靠性问题 与常规火力发电相比，由于地热发电不能进行人工干预，干蒸汽的过热度很小 用于热工转换的汽轮机就会很大程度上工作在汽液两相区，给汽轮机效率和叶片及 相关部件的安全性造成一定的问题。因此，用于地热发电的汽轮机必须进行专门设 计。但从国外正在运行的干蒸汽地热电站来看，随着科研力量和制造能力的进步， 汽轮机效率和可靠性都得到了保障，

1.干蒸汽发电 适用于具有较大过热度的地热干蒸汽，设备腐蚀结垢间题、地热汽轮发电机组 问题、回灌问题已经解决或得到很大程度的缓解，不再成其为约束性障碍。但我国 缺乏这样的资源，基本不具备发展的条件。

适用于具有较大过热度的地热干蒸汽，设备腐蚀结垢问题、地热汽轮发电机 问题、回灌问题已经解决或得到很大程度的缓解，不再成其为约束性障碍。但我 缺乏这样的资源，基本不具备发展的条件。

适用于具有一定压力的高温或中温（温度趋于上限）地热饱和蒸汽或汽水混合 物。受资源条件限制，发展的目标区域主要局限于滇藏地区以及川西地区。这种发 电方式的技术问题包括千蒸汽发电存在的设备腐蚀结垢、地热专用发电设备、回灌 间题、高效可靠的扩容闪蒸设备和汽水分离设备等。但根据我国目前的发电装备技 术水平，完全具有解决上述问题的潜在实力，并有研制出一流相关设备的可能。但 我国地热发电长期处于停滞状态，缺乏有效的市场需求，技术研发和装备生产尚处 于发展初期。 3.双工质循环发电 适用于压力较低但温度较高的高温或中温地热饱和蒸气、汽水混合物。这种方 式循环技术上我国已有一定的研究基础，完全具备相关设备的工业生产能力，但目

地热水直接利用是目前我国地热开发利用常见的方式之一，通过抽取地下热 水，直接使用。地热水具有较高的温度、含有特殊的化学成分与其他成分、少量生 物活性离子及放射性物质等，对人体功能条件具有明显的理疗和保健作用，在康复 疗养、养生健身方面有广泛的应用。另外在工业烘干、农业种植和养殖等方面也有 应用。 中低温地热水直接利用，早期以直接利用天然温泉为主，利用地区局限于温泉 天然露头区及其附近，随着深部地质勘查技术和钻井技术水平的提高，近年来逐步 发展为通过钻并直接取地热水的方式所替代，利用地区已不局限于天然温泉出露 区

（一）地热水直接利用的影响因素 在实际地热水直接开发利用过程中，需要考虑的因素包括： 1.资源量大小 可开采利用水量小于200m/d，开发利用规模小，规模效益不明显，经济社会 效益较低，同时应采用采灌相结合的方式防止资源枯竭，保证资源的可持续开发。 2.开采深度 开采并深度大于3000米地区，可开采量大小、水温高低、水质条件不确定因 素多，资源勘查开发风险高、初投资大。 3.水质条件 高矿化、富含铁锰等易氧化离子、有腐蚀、结垢的地热水，利用（排放）均需 作处理，增大了利用成本。 4.资源的可持续利用条件 中深层地热水受自身补给循环条件的限制，开采利用随开采量增大和开采时间 的延续水位逐年下降，有的需采取回灌措施，有的则需严格限制开采量。 5.交通条件 在交通条件好、小时车程内可达到的温泉区可最先得到开发利用。 6.当地经济发展水平

经济发达、较发达的我国东、中部地区及城镇周边地区，对中低温地热资源有 广泛的社会需求，用于发展温泉洗浴、温室农业和供应生活热水等，资源最先得到 了开发利用。 7.环境条件 当地历史文化、人文、自然景观资源等环境条件有优势的地区，整合地热资源， 共同开发，对推动当地经济整体发展更为有利。 （二）地热水直接利用应来取的措施 为避免环境污染和资源的有效利用，应采取以下措施：一是采取专门管理措施， 对地热资源的开发利用实行统一规划、统一升发、统一分配、统一处理，推动资源 的科学、合理利用；二是采取回灌和处理等方式对开采出的地热尾水进行处置，防 正尾水对环境的污染，保持地热水资源的可持续利用。

（一）地热尾水回灌技术 地热水的直接利用普遍存在开发利用效率低、尾水量大、资源浪费严重的问题 废弃的高温、高矿化度地热尾水还对周围环境和地下水带来不利影响。此外，地热 水过量开采、只采不灌现象的普遍存在，不少地方出现了热储压力下降、资源枯竭 等问题，已产重影响了地热资源的可持续开发利用。为保证地热资源的可持续开发 利用，函需开展地热尾水回灌相关工作，建立地热水开采总量控制机制。（注明： 中深层开采不存在地面沉降，在浅部欠固结或半固结地层中过量采水会导致地面沉 降。） 1.工作原理 地热尾水回灌是指将利用后的地热尾水科学经济地回灌于地下，是实现地热资 源可持续开发的有力措施，对保护地热资源、减少资源浪费、延长生产并寿命以及 减少环境污染等方面均具有重要意义。采用的地热尾水回灌措施有同井分层回灌、 对井回灌、群井回灌三类。 （1）同井分层回灌。在同一眼地热井中存在两个及以上含热水层的情况下进 行的回灌，确定其中的一个或几个含热水层为生产层，其他含热水层为回灌层。 （2）对井回灌。打两眼地热井，其中的一眼为生产井，另一眼为回灌井，生 产层与同灌层可同层，也可不同层。同层回灌的开采井与回灌井必须保持合理距离。 （3）群井回灌。选择有利场地进行地热尾水的多井集中回灌，回灌量与全热 田的开采量应保持一定的比例。 尾水回灌有自然回灌和压力回灌两种方式。在地层能量出现亏空、渗透性好的 储层，可以进行自然回灌；对渗透性不好、地层压力较高的地层，可以通过储层改 造增强渗透性和加压泵适当加压等措施，达到地热尾水经济有效地回灌的目的。 2.技术要点和成熟度 地热尾水回灌过程中往往造成地下热水系统的压力、温度和水质甚至介质的变

情况选择合理的采灌井井距。 ②合理的采灌速度：当回灌井位置已经确定时，就要研究合理的回灌量，否则 容易出现热突破现象。 目前，对于裂隙发育好的灰岩储层，尾水回灌的难度相对较小，回灌率较高 但对于沉积砂岩储层，回灌仍是难题。

情况选择合理的采灌井井距。 ②合理的采灌速度：当回灌并位置已经确定时，就要研究合理的回灌量，否则 容易出现热突破现象。 目前，对于裂隙发育好的灰岩储层，尾水回灌的难度相对较小，回灌率较高 但对于沉积砂岩储层，回灌仍是难题。 3.技术经济性 地层压力和渗透性等地质条件是影响回灌效果及经济性的关键因素。地层压力 较高的储层，回灌难度较高，经济性随回灌压力升高而降低；待开采一段时间后， 地层压力降低后，回灌难度降低，经济性变好。对于裂隙发育较好的灰岩热储或渗 透率较高的砂岩热储，回灌难度较小，经济性好；裂隙发育较差或储层渗透性不好 的砂岩热储，经济性差。 电价及地热水价格是影响回灌经济性的重要因素。 4.使用条件和限制条件 中深层地热开发的回灌适用于地层条件回灌能力较好或对加压回灌成本承受 能力较高的地区。在靠海或水质符合排放标准的地区，可以采取外排的方式处置尾 水，待地层压力下降后再进行回灌。浅层低温能的开发利用必须达到100%回灌。 5.技术标准和规范 目前我国还没有出台专门的地热尾水回灌的技术标准，函需加强这方面的研 究，尽快制定相关标准和规范 （二） 地热尾水处理技术 1.工作原理 地热尾水处理是指通过物理、化学或生物等技术手段将地热尾水进行净化的技 术，使其达到不同水质标准的要求。常用的水处理方法有沉淀物过滤法、硬水软化 法、去离子法、反渗透法、蒸馏淡化法、电渗析法、生物法等、

表7主要处理方法的适用条件和限制条件表

表8地热水矿物提取工业利用浓度指标

（1）卤水含矿物质浓度 卤水中的矿物质浓度是影响矿物质提取的最主要因素，它决定了矿物质提取的 方法以及提取工艺的复杂程度。 （2）提取方法 当卤水中的矿物质浓度确定后，选择合适的提取方法决定了提取所需设备、投 资以及提取时间周期等。 （3）矿物质元素的市场价格 矿物质元素的用途以及市场价格决定了矿物质提取的收益以及设备的回收期 等，根据市场价格分析是否有提取的必要性

4.适用条件和限制条件

（1）硼提取的适用条件 方法：通常地热水浓缩液中所含B203的浓度达到2%~3%时，便可工业化提 硼。提取率一般在50%~60%之间。 方法二：萃取法通常适用于地热水浓缩液中硼含量在2g/L~18g/L的体系，具有 选择性好、杂质分离彻底、硼回收率高等优点。 方法三：浮选法要求地热水浓缩液含硼量(以H3BO3计)在5%~8%之间，可从混 合硼酸盐矿物中分离出硼酸。该法得到的硼酸纯度较低，般在70%~90%之间， 需进一步分离提纯。 （2）碘提取的适用条件 方法一：空气吹出法适用于含碘量相对较高的原料液。首先，卤水（地热水浓 缩液）中的碘离子与氧化剂反应生成单质碘。含碘空气再经过吸收、结晶和精制工 序可制得粗碘。 方法二：离子交换法针对地热水碘含量太低不足以析出碘的情况，先对碘进行 加酸富集氧化生成碘单质，在离子交换柱中吸附单质碘，步骤比较繁琐，成本较高 方法三：浮选法适于富集大量含碘极低、含氯化物高的溶液，不受碘浓度限制 受干扰少，条件易于控制，易于实现工业化。 （3）溴提取的适用条件

要及时上报并分析原因。同时，设计试验，研究地热水与热储内围岩的化学反应 防止腐蚀和结垢现象的发生。

（1）室内应用效果监测 主要是室内温度和湿度的监测，针对各个地热站供热区域选择10~20个代表 性的房间安装测温仪，监测室内温度。同时在室外典型位置安装测温仪，监测室外 温度参数。 （2）运行参数及电耗监测 对采暖供回水温度、供回水压力、供回水流量等参数进行监测，可以实时得出 系统的供热量，根据回水温度进行热源投入的调整；监测供回水流量可以及时发现 系统失水，针对性的采取措施；供回水压力的监测可了解整个系统运行水力情况； 对系统电耗实时监测，可以分析系统的运行成本，特别是有热泵机组的系统，分别 对水泵和热泵电耗进行监测，可以实时了解水泵工作状态，热泵实际工作效率，为 运行调节进行数据支撑。

3.浅层地温能监测系统

浅层地温能的运行监测是主要是针对地下水地源热泵系统或地理管地源热泵 系统的监测。监测系统包括监测站和监测孔。 （1）监测站。主要功能是收集汇总、分析处理各监测点发回的数据，预测地 （温）能资源的变化趋势；进行客种换热方式和系统的试验，模拟不同功能建筑供 热、制冷状态下冷热负荷与地（温）能开采强度的关系；在不断试验的基础上优化 换热器材和供热系统，提高热泵系统的效率。 监测站点选择的主要原则如下： ①参考浅层地温能资源适宜性分区，在不同的水文地质单元和行政区划单元 内，监测站所在地在资源条件方面其有代表性； ②考虑地源热泵项自分布现状特征GB/T 30544.1-2014 纳米科技 术语 第1部分核心术语，监测点分布要具有产泛性； ③结合一定的行政区划，在管理上突出简便性； ④结合在施热泵项目的实际情况，具备可操作性

监测站网的布设应符合“控制中心一监测站”的构建模式。 ①功能。控制中心负责收集各监测站、监测点上传的监测信息。监测站负责完 成信息的采集和响应控制中心发出的控制命令，反馈系统运行的状态 ②数据传输方式。监测孔和监测站都安装监测地热温度的GPRS无线采集系 统。 ③检测内容。在每个监测孔布设温度传感器，监测系统运行、停止过程中，理 管群内部、外部不同深度地层的温度变化；在监测站内的地源热泵系统进出水总管 安装温度传感器，监测系统运行、停止过程中进出水总管的温度变化。 （2）监测孔。用以放置温度传感器，测试不同深度的地温，多组温度数据开 成了温度场。

深层地热水储存在岩石孔隙中，当水采出后，岩石骨架仍能有效承担上不地层 玉力，不会引起地面沉降；浅层水储存在上部松散层中，当水采出后，松散层可能 无法承受上部重量，有可能造成地面沉降，应加强监测。浅层地下水开采导致的地 面沉降监测主要包括以下内容： （1）专项监测 各监测网的专项监测包括地面沉降或回弹量测定，地下水水位、水量的动态变 化等。 （2）分层监测 水准测量和应用GPS测量监测地面沉降量的大小，分层监测含水系统各主要层 位的沉降量和孔隙水压力变化量。 具体检测方法按照相关标准和规范执行。

5.资料的采集、整理与保存

（1）实行专人或专门责任部1采集、整理和管理各项监测数据。 （2）监测数据按照以下精度进行采集： ①水位的监测精度要控制在小数点后2位有效数字，以米为单位。 ②开采量、供回水流量的监测精度应控制在小数点后2位数字，以m3为单位 ③水化学组分的监测精度以相关检测规范为准，检测单位应具备检测资质。 温度的监测精度应控制在小数点后1位数字，以℃为单位

③压力的监测精度应控制在小数点后2位数字，以Mpa为单位。 ③电耗的监测精度应控制在小数点后1位数字，以kWh为单位。 （3）统一数据格式 在录入前，要以不同类型仪器记录的数据进行格式统一，以便于后期使用 6.数据库建设和维护

建立可以实现录入、整理、查询和计算等功能的数据库，由专人对每眼井的监 测数据进行录入整理，原始数据也须妥善保存。 在数据库中应对审批单位、井编号、井位坐标、井口标高、并深、并身结构、 试井成果、测并成果、开钻和完井时间、施工队伍、施工工艺、技术负责、验收时 间及参加人、投入使用时间等基本信息作出说明，同时还需要附相应的照片。

（1）日报制度以每天实际记录数据为依据，全面反映当日各项技术参数。 （2）每月月底定期对本月的监测情况进行整理，做成月报呈报上级。月报的 内容应包括监测情况描述、异常情况、数据数量和质量、监测人和负责人、存在间 题、建议解决方案，后附本月的监测数据。发生异常情况需要附照片和处理意见。 （3）每年底（或供热季）结束之后，对当年（或供热季）的情况进行整理， 形成年报。年报以月报为基础DB52T 1079-2016 地理标志产品 盘县刺梨果脯，分析监测数据所反映的地热田各方面的变化，对当 年的监测情况进行描述和评价，提出监测中出现的问题，拟定解决方案。报告中需 要图表和照片辅助说明