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群采群灌地热开发模式深度研究报告

   日期:2026-04-20 11:47:53     来源:网络整理    作者:本站编辑    评论:0    
群采群灌地热开发模式深度研究报告

核心摘要

群采群灌地热开发模式是中深层水热型地热供暖规模化应用的核心技术方案,通过多口开采井与回灌井协同运行实现"取热不取水、等量同层回灌"的可持续开发路径。本报告结合2026年咸阳秦都花苑项目实践及北京、山西、山东等技术规范,系统梳理该模式的技术原理、设计要点与工程实践。

一、什么是"群采群灌"模式

1.1 基本概念

"群采群灌"是指在同一地热田中布置多口开采井和多口回灌井协同运行的井群开发模式,典型配置如6采6灌(6口开采井+6口回灌井)。
核心理念:只取热量,不消耗地下水,实现100%同层回灌,确保热储层动态平衡。

1.2 术语解析

术语

含义

开采井

从热储层抽取高温地热水的生产井

回灌井

将降温后的地热尾水回注热储层的注入井

群采群灌

多口开采井与多口回灌井协同运行的井网模式

采灌比

回灌量与开采量的比值,目标值≥1.0

热突破

回灌冷水过早进入开采井导致产能下降的现象

二、技术原理 

2.1 地热梯级利用流程 

地热梯级利用是"群采群灌"模式能效最大化的关键: 

一级换热:地热水(50-75℃)经板式换热器直接加热采暖循环水 

二级利用:降温后地热水(35-40℃)进入水源热泵继续提取余热 

三级回灌:16-25℃尾水通过回灌井返回热储层 

典型案例(山东平原县项目):

• 取水温度:56℃(1500m深)

• 直供换热后:38℃

• 热泵提温后:16℃

• 最终回灌温度:确保热储层温度场稳定 

2.2 采灌平衡原理 

采灌平衡是地热可持续开发的核心: 

水量平衡:开采量 = 回灌量(等量回灌原则) 

热平衡:通过控制开采量、回灌量及井间距,维持热储层温度场稳定 

水质保护:同层回灌,避免地下水串层污染 

三、设计要点

3.1 井间距设计 

根据DB11/T 2039-2022等技术规范: 

参数

技术要求

开采井与回灌井间距

根据地质构造、热储性质、回灌量、水温差等综合确定

相邻地热井最小间距

不宜小于50m

井底水平间距(苏北案例)

389m(岩溶裂隙型热储)

3.2 采灌比设计

场景

灌采比

说明

标准场景

≥1.0

回灌量≥开采量

苏北示范项目

1.29

一抽一灌可持续方案

行业基准

0.85+

确保85%以上回灌率

3.3 关键设计参数

参数

典型值

地热井深度

1500-3000m

单井出水量

80-150 m³/h

地热水温度

50-75℃

回灌温度

≥25℃(DB11/T 2039要求)

单井供热面积

2-10万㎡

3.4 井群规模计算

根据《中深层地热供热技术规范》DB14/T 2386-2021: 

1. 确定项目总供热负荷

2. 根据地温梯度、单井取热量确定单井产能

3. 计算所需开采井数量

4. 根据回灌井回灌能力确定回灌井数量

5. 优化井位布局,避免热突破 

四、工程实践案例 

4.1 咸阳秦都花苑项目(2026年) 

指标

参数

建设主体

中石油煤层气公司

矿权面积

2.6平方公里

井数量

12口(6采6灌)

供暖面积

187万平方米

装机容量

45.2MW

建设模式

"6采6灌"绿色开发模式

4.2 西安热电"地热+"项目

指标

参数

井数量

20口中深层地热井

布局方式

群式布设(工厂化钻井)

最大供热能力

75.75MW

年供热量

78.54万吉焦

供热面积

232万平方米

年节约燃气

2600万立方米

年减排CO₂

约19万吨

4.3 聊城临清"群井联动"示范

 研究结论(山东大学、山东省地矿工程勘察院):

• 群井联动模式可减少41.46%资源开采量

• 静态投资回收期约3年

• 20个供暖季总收益2574.2万元

• 有效解决地热井密集、开发不均衡问题 

4.4 山东平原县项目

指标

参数

地热井深度

1500-1800m

取水温度

56℃

取水井数量

23口

回灌井数量

31口

供热面积

202万平方米

惠及居民

20余万人

年减排CO₂

8.6万吨

全生命周期成本

降低30%

五、技术规范体系

5.1 主要标准规范 

标准编号

名称

发布单位

DB11/T 2039-2022

中深层地热供热技术规范(水热)

北京市市场监督管理局

DB14/T 2386-2021

中深层地热供热工程技术规范

山西省市场监督管理局

NB/T 10099

地热回灌技术要求

能源行业标准化

GB/T 11615

地热资源地质勘查规范

国家标准

CJJ 138

城镇地热供热工程技术规程

行业标准

5.2 回灌试验要求

 根据DB11/T 2039-2022附录B: 

1. 回灌试验前先进行抽水试验

2. 回灌水源应采取过滤、隔氧等措施防止堵塞

3. 自然回灌时采用泵管回灌,末端浸入水中深度宜大于5m

4. 应进行三组以上回灌试验,定流量法

5. 每级水位稳定时间不应小于48h

6. 回灌试验最大回灌量不宜大于本井抽水试验最大出水量 

六、对供热设计的启示 

6.1 项目选址评估 

选址应重点评估:

• 地温梯度:宜不小于3℃/100m

• 地热水温度:宜不低于50℃

• 回灌条件:易于实现等量回灌

• 热储类型:岩溶裂隙型、孔隙型等

6.2 井群布局建议

• 开采井与回灌井按梅花形或矩形网格布置

• 相邻井间距不小于50m

• 根据地形、热负荷分布优化井位

• 预留扩建余量

6.3 多能互补集成

"地热+"模式是规模化应用的主流路径:

• 地热+燃气锅炉(调峰互补)

• 地热+空气源热泵(极端天气保障)

• 地热+蓄热(削峰填谷)

• 地热+工业余热(能源综合利用) 

6.4 智慧供热集成 

根据DB11/T 2039-2022要求:

• 应设置智能监控系统

• 运用AI、云计算、大数据、物联网技术

• 构建地热井群运行参数实时监测

• 实现采灌动态优化调控 

七、经济性分析 

7.1 投资构成(100万㎡规模) 

投资项

占比

地热井钻井

约45%

管网建设

约30%

换热站及设备

约15%

配套设施

约10%

7.2 效益测算 

指标

数值

单位供暖面积初投资

350-450元/㎡

全生命周期成本

较燃煤降低30%

静态投资回收期

3-6年

20年运维期总收益

数千万至亿元级

7.3 政策支持 

• 北京:新能源供热30%-50%资金支持

• 陕西:每平方米30元一次性建设补助

• 多地:将地热纳入优先支持范畴 

八、总结与建议 

8.1 核心结论 

1. 技术成熟:"6采6灌"模式已在国内多个大型项目中验证,技术规范体系完善 

2. 经济可行:静态回收期3-6年,全生命周期成本优势显著 

3. 环保效益突出:100%回灌不消耗地下水,碳减排效果明显 

4. 规模化路径清晰:群采群灌+多能互补是地热供暖规模化发展方向

8.2 设计建议

阶段

建议

可研阶段

完成地热资源勘查,确定采灌方案

设计阶段

参照DB11/T 2039等规范进行井群设计

实施阶段

严格执行回灌试验,优化运行参数

运维阶段

建立智慧监控平台,实现动态调控

 报告日期:2026年4月20日

数据来源:陕西省自然资源厅、中国节能、中国地质调查局、清华大学建筑节能研究中心等

 
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