DB37/T 4310-2021 地热尾水回灌技术规程

ICS73.020

CCSD1037

山东省地方标准

DB37/T4310—2021

地热尾水回灌技术规程

Technicalregulationsforgeothermalreturnwaterreinjection

2021-02-02发布2021-03-02实施

山东省市场监督管理局发布

DB37/T4310—2021

目次

前言................................................................................III

引言.................................................................................IV

1范围...............................................................................1

2规范性引用文件.....................................................................1

3术语和定义.........................................................................1

4总则...............................................................................3

5回灌目的层可回灌性论证与地质设计...................................................3

5.1回灌目的层可回灌性论证.........................................................3

5.2回灌目的段的确定...............................................................4

5.3回灌井地质设计.................................................................5

6回灌井钻井技术设计与施工...........................................................6

6.1回灌井钻井技术设计.............................................................6

6.2施工工艺及要求.................................................................8

7热储层优化与增产增灌技术..........................................................11

7.1通用要求......................................................................11

7.2酸化压裂技术..................................................................11

7.3加砂压裂技术..................................................................12

8地面回灌系统设计与安装............................................................13

8.1地面回灌系统设计..............................................................13

8.2地面回灌系统安装要求..........................................................13

9回灌试验..........................................................................14

9.1通用要求......................................................................14

9.2梯级流量试验..................................................................15

9.3梯级温度试验..................................................................15

10回灌工艺.........................................................................15

10.1通用要求.....................................................................15

10.2回灌方式.....................................................................15

10.3回扬.........................................................................16

10.4回灌数据统计分析.............................................................17

10.5生产性回灌方案...............................................................17

11回灌监测与评价...................................................................17

11.1通用要求.....................................................................17

11.2回灌监测的内容...............................................................17

11.3回灌评价.....................................................................18

12系统维护与保养...................................................................19

12.1回灌运行前的养护.............................................................19

12.2回灌运行期的养护.............................................................19

I

DB37/T4310—2021

12.3停灌后的养护.................................................................19

13资料编制与管理...................................................................20

13.1成果报告编制与验收...........................................................20

13.2资料提交.....................................................................20

附录A（资料性）合理采灌井距........................................................21

A.1相对独立的砂岩热储对井同层回灌................................................21

A.2受其他采灌井影响的砂岩热储对井同层回灌........................................21

A.3岩溶热储对井同层回灌..........................................................21

附录B（资料性）砂岩热储大口径填砾井井身结构........................................22

附录C（资料性）砂岩热储固井射孔井井身结构..........................................23

附录D（资料性）定向钻井井身结构....................................................24

附录E（资料性）常用套管尺寸及规格..................................................25

附录F（资料性）回灌系统运行流程图..................................................27

附录G（规范性）回灌井回灌监测记录表................................................28

附录H（规范性）开采井回灌监测记录表................................................29

附录I（资料性）回灌目的层可回灌性论证报告提纲......................................30

I.1可回灌性论证报告的作用及要求..................................................30

I.2可回灌性论证报告提纲..........................................................30

I.3可回灌性论证报告附件..........................................................30

附录J（资料性）年度回灌总结报告提纲................................................32

J.1年度总结报告的作用及要求......................................................32

J.2年度总结报告提纲..............................................................32

J.3年度总结报告附件..............................................................32

参考文献.............................................................................33

II

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前言

本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定

起草。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。

本文件由山东省自然资源厅提出并组织实施。

本文件由山东省自然资源标准化技术委员会归口。

本文件起草单位：山东省地勘局第二水文地质工程地质大队（山东省鲁北地质工程勘察院）、山东

地子新能源科技有限公司、山东省地质矿产勘查开发局八〇一水文地质工程地质大队、山东海利丰清洁

能源股份有限公司。

本文件主要起草人：周群道、康凤新、王成明、刘志涛、秦耀军、韩建江、赵季初、刘帅、隋海波、

郑婷婷、万军伟、王明珠、黄星、战静华、马正孔、张平平。

III

DB37/T4310—2021

引言

地热能是一种绿色低碳、可循环利用的清洁能源，广泛应用于供暖、理疗、种植、养殖等领域。加

快地热能勘查开发利用，对于调整能源结构、推进节能减排、改善大气质量、减轻冬季雾霾具有重要的

现实意义。地热供暖尾水的大量排放不但造成了资源浪费并导致热储压力不断下降、抽水耗能不断增加，

高盐分的地热尾水对周边地表水、地下水及土壤环境也带来了负面影响。

为实现地热资源的绿色可持续开发利用，必须对地热供暖尾水进行回灌处理，从而避免因地热尾水

直接排放引起的热污染和化学污染，并维持热储压力、缓解地热水水位的大幅持续下降，保证地热田的

可持续开采，即地热尾水回灌是地热资源可持续开发的主要保障措施。然而，我省地热地质条件的复杂

性，造成了尾水回灌难度大，热储层易发生堵塞而使回灌量迅速衰减。鉴于此，为适应我省地热资源大

规模开发利用的需求，经大量回灌试验研究和生产性回灌实践探索，针对我省地热尾水回灌的难点及要

点，提出了相应的技术方法及工艺流程，制定了本文件。

IV

DB37/T4310—2021

地热尾水回灌技术规程

1范围

本文件规定了回灌目的层可回灌性论证与地质设计、回灌井钻井技术设计与施工、储层优化与增产

增灌技术、地面回灌系统设计与安装、回灌试验、回灌工艺、回灌监测与评价、系统维护与保养、成果

验收与资料提交等内容的技术要求。

本文件适用于砂岩热储、岩溶热储地热尾水回灌。

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。

GB/T11615地热资源地质勘查规范

DZ/T0260地热钻探技术规程

DZ/T0330砂岩热储地热尾水回灌技术规程

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

砂岩热储sandstonegeothermalreservoir

热储层具有一定的胶结或成岩性，且有一定有效孔隙度和渗透性的多孔介质，其中存储的地热流体

可供开发利用。

3.2

岩溶热储karstgeothermalreservoir

裂隙岩溶发育的碳酸盐岩（石灰岩、白云岩、大理石等）硫酸盐岩（石膏、硬石膏、芒硝等）和卤

化物岩（岩盐、钾盐、镁盐等）。

3.3

地热尾水geothermalreturnwater

供暖或发电利用为主的密闭系统，提取热量后的地热流体。

3.4

地热尾水回灌geothermalreturnwaterreinjection

将地热尾水通过回灌井灌入热储层的过程。

3.5

自然回灌naturalreinjection

天然压力条件下的回灌。

3.6

加压回灌pressurizedreinjection

以人工增加压力的方式进行的回灌。

1

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3.7

回灌系统reinjectionsystem

地热回灌中，包括开采井、回灌井以及连通开采井和回灌井之间的管路装置、过滤设备、排气设施、

加压设备和监测设施等组成的系统。

3.8

回灌井reinjectionwell

用于将地热尾水灌入同一热储层的地热井。

3.9

回灌监测reinjectionmonitoring

利用仪器仪表和其它装置对地热流体的采、灌进行监测，主要内容包括：地热流体压力、流量、温

度及化学成份等，监测周期和频率可根据需要而定。

3.10

回扬flowreversal

为清除回灌井中的沉淀物和热储层中的堵塞物，利用回扬设备在回灌井中进行的抽水工作。

3.11

热突破geothermalbreakthrough

地热尾水的回灌造成开采井温度降低的现象。

3.12

合理采灌井距reasonabledistancebetweenproductionandreinjectionwells

在50年开采、回灌周期内，开采井不产生热突破的前提下，采、灌井在回灌目的热储层的适宜距离。

3.13

回灌率reinjectionratio

回灌量占开采量的比例。回灌率可分为瞬时回灌率、累计回灌率和某个区域的回灌率。

3.14

单位回灌量specificreinjectionrate

每米水位升幅的回灌量。

3.15

大口径填砾井largediametergravelpackingwell

滤水段孔径不小于Ф400mm、管径不小于Ф177.8mm、保持合理孔管环状间隙，环隙填充一定规格

砾料的地热井。

3.16

储层优化reservoiroptimization

通过储层改造，提高储层开采井、回灌井性能的工艺。

3.17

堵塞比cloggingratio

回灌末期单位回灌量的减少量与回灌初期单位回灌量之比。

3.18

疏通比clearanceratio

回扬末期单位涌水量与回灌前单位涌水量之比。

3.19

热储层损害geothermalreservoirdamage

储层空隙被缩小或被堵塞而造成渗透性能降低的现象。

2

DB37/T4310—2021

4总则

4.1地热尾水回灌主要流程包括回灌目的层可回灌性论证、回灌井地质设计、回灌井钻进技术设计、

回灌井施工（储层优化与增产增灌技术）、地面回灌系统设计、地面回灌系统安装、回灌试验、生产性

回灌、回灌监测、回灌评价和系统维护与保养等，工作流程如图1所示。

图1地热尾水回灌工作流程图

4.2地热资源开发时，应配套施工回灌井和建设地面回灌系统，实施采灌平衡，维持开发热储层压力。

4.3应进行同层回灌，维护热储层原有水质。

4.4应不改变热储层结构，基本不影响开采井水温。

4.5回灌工程的施工与实施过程中应满足绿色勘查的要求。

5回灌目的层可回灌性论证与地质设计

5.1回灌目的层可回灌性论证

5.1.1地热地质参数

5.1.1.1砂岩热储

砂岩热储地热地质参数的勘查，应符合下列要求：

a)应进行综合测井，解译回灌热储的地层岩性、渗透率、孔隙度、单层厚度、热储厚度、含水

率、泥质含量、含油饱和度等参数；

b)应开展稳定流抽水试验，确定回灌热储层的涌水量、降深等出水能力参数；应开展非稳定流

抽水试验，确定回灌热储层的渗透系数、弹性释水系数、导水系数等参数；

c)前期未做勘探工作时，应进行砂粒大小和级配的实验分析工作：

1)砂岩分类，用主要粒径颗粒质量占总质量百分比判定，见表1；

2)砂粒级配，用不均匀系数（Cu，Cu=d60/d10）判定，见表2。

注1：d60为热储层砂、土试样筛分中能通过网眼的颗粒，其累计质量占试样总质量的60%时的最大颗粒直径。

注2：d10为热储层砂、土试样筛分中能通过网眼的颗粒，其累计质量占试样总质量的10%时的最大颗粒直径。

3

DB37/T4310—2021

表1砂岩分类与定名

砂岩分类砂粒级配

砾砂岩粒径大于2mm的颗粒质量占总质量25%～50%

粗砂岩粒径大于0.5mm的颗粒质量超过总质量50%

中砂岩粒径大于0.25mm的颗粒质量超过总质量50%

细砂岩粒径大于0.1mm的颗粒质量超过总质量75%

粉砂岩粒径大于0.1mm的颗粒质量不超过总质量75%

表2回灌热储层砂粒级配判定

不均匀系数（Cu）1＜Cu≤33＜Cu≤55＜Cu≤10Cu＞10

级配评价均匀质砂较均匀质砂较不均匀质砂不均匀质砂

5.1.1.2岩溶热储

岩溶热储地热地质参数的勘查，应符合下列要求：

a)应进行综合测井，解译回灌热储的岩溶发育段、裂隙岩溶率等参数；

b)应开展稳定流抽水试验，确定回灌热储层的涌水量、降深等出水能力参数；应开展非稳定流

抽水试验，确定回灌热储层的渗透系数、弹性释水系数、导水系数等参数。

5.1.2沉积环境

沉积环境的勘查，应满足下列要求：

a)达到可行性勘查阶段以上的地区，砂岩热储应进行回灌热储层沉积环境、分布特征、矿物组

份、颗粒形态（颗粒大小及组分含量、分选性、磨圆度、胶结状态）、平面及垂向的演化规

律、成岩作用及杂基的勘查研究；岩溶热储应进行岩石的组分结构、风化程度、裂隙岩溶率

及分布特征的勘查研究；

b)未达到可行性勘查阶段以上的地区，宜开展地热地质勘查和施工探采结合井工作。

5.1.3流体特征

流体特征的勘查，应满足下列要求：

a)应进行水质全分析、同位素分析，分析项目按GB/T11615执行，确定地热流体水化学性质及

补给条件等；

b)应进行悬浮物测试，确定其物理成分；

c)进行水位、水温监测，确定回灌热储层的流场及温度场特征。

5.2回灌目的段的确定

5.2.1砂岩热储

5.2.1.1回灌目的段应选择与开采井对应的热储层、段。

5.2.1.2回灌目的段应选择颗粒粗、级配好的砂岩热储层、段，并应根据其孔隙度、渗透率和单层厚

度再进行选取和可回灌性判定。砂岩段的可选性及可回灌性判定依据如下：

a)根据孔隙度（n）进行砂岩段选取和可回灌性判定，见表3；

4

DB37/T4310—2021

表3根据孔隙度选取砂岩段及可回灌性判定

n/%可回灌性可选性

n≤10%差不应选取

10%＜n≤15%较差不宜选取

15%＜n≤20%较好宜选取

n＞20%好应选取

b)根据渗透率（k）进行砂岩段选取和可回灌性判定，见表4；

表4根据渗透率选取砂岩段及可回灌性判定

k/×10-3μm2可回灌性可选性

k≤100差不应选取

100＜k≤200较差不宜选取

200＜k≤500较好宜选取

k＞500好应选取

c)根据单层厚度（h）进行砂岩段选取和可回灌性判定，见表5。

表5根据单层厚度选取砂岩段及可回灌性判定

h/m可回灌性可选性

h≤5差不应选取

5＜h≤10较差不宜选取

10＜h≤20较好宜选取

h＞20好应选取

5.2.1.3回灌目的段的选择，应满足下列要求：

a)砂岩段颗粒为细砂级（0.01mm）以上，不均匀系数小于5；

b)砂岩单层段孔隙度大于15%；

c)砂岩单层段渗透率大于200×10-3μm2；

d)砂岩单层段厚度宜大于10m；

e)满足a）至d）条件的砂岩层，累计厚度应大于80m。

5.2.2岩溶热储

5.2.2.1岩溶热储回灌井井位确定及施工前，应先开展物探勘查工作。

5.2.2.2回灌目的层应选择与开采井对应的热储层、段。

5.3回灌井地质设计

5.3.1设计要求

设计要求按DZ/T0330执行。

5.3.2设计内容

5

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5.3.2.1前言

5.3.2.1.1工程概况

工程概况按DZ/T0330执行。

5.3.2.1.2设计编写的依据

项目任务书（合同）、相关标准及规范、相关技术成果及资料等。

5.3.2.2设计井地热地质条件

地质构造概况、地层概况、钻遇地层预测、目的热储层特征预测、水位预测、水温预测、水量预测

等。

5.3.2.3合理采灌井距

5.3.2.3.1砂岩热储

应根据回灌目的热储层的渗透率、孔隙度、厚度，以及回灌量、回灌尾水温度、回灌时间等控制因

素，采用解析法或数值模拟法计算确定，参见附录A。

5.3.2.3.2岩溶热储

应根据回灌目的热储层的裂隙岩溶率、热储层厚度，以及开采井影响半径、回灌量、回灌尾水温度、

回灌时间等控制因素，采用解析法或数值模拟法计算确定，参见附录A。回灌井宜布设在开采井的下游。

5.3.2.4钻井设备及场地布设

钻井主要设备和技术参数；地热井井控装置；施工场地面积、通水、通电、通路措施、场地平整；

钻井平台搭建、设备安装及钻前准备。

5.3.2.5回灌井钻井质量

5.3.2.5.1地质录井：岩芯录井、岩屑录井、泥浆录井、钻时录井；综合测井、抽水试验、回灌试验

等。

5.3.2.5.2成井质量：钻井液要求，过滤器类型、长度及质量要求，井壁管要求，洗井要求，井斜要

求等。

6回灌井钻井技术设计与施工

6.1回灌井钻井技术设计

6.1.1砂岩热储井身结构

6.1.1.1大口径填砾井井身结构

大口径填砾井井身结构参见附录B，应满足下列要求：

a)泵室段，孔径不小于550mm，管径不小于273.1mm，长度不小于300m；

b)井壁段，孔径不小于400mm，管径不小于177.8mm，长度根据实际需求确定；

c)滤水段，孔径不小于400mm，管径不小于177.8mm，长度根据开采井的层位和回灌目的层条

件确定；

6

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d)应保持合理的孔管环状间隙，若套管有重叠，重叠段应大于30m。

6.1.1.2固井射孔井井身结构

固井射孔井井身结构参见附录C，应满足下列要求：

a)泵室段，孔径不小于444.5mm，管径不小于339.7mm，长度不小于300m；

b)井壁段，孔径不小于311.2mm，管径不小于244.5mm，长度根据实际需求确定；

c)滤水段，孔径不小于311.2mm，管径不小于244.5mm，长度根据开采井的层位和回灌目的层

条件确定；

d)应保持合理的孔管环状间隙，若套管有重叠，重叠段应大于30m。

6.1.2岩溶热储井身结构

6.1.2.1泵室段，孔径不小于444.5mm，管径不小于339.7mm，长度不小于300m。

6.1.2.2滤水段，孔径不小于215.9mm，管径不小于177.8mm。

6.1.2.3地层稳定时可裸眼成井；地层不稳定时应下入套管成井，套管成井时应保持合理的孔管环状

间隙，套管重叠段长度应大于30m，并进行水泥固井。

6.1.2.4常用井身结构有三开井身结构、四开井身结构。

6.1.3钻井工艺

钻井工艺应满足下列要求：

a)各井段钻井方法、钻头类型、钻具组合、钻进参数和技术要求；取心井段与取心方法，取心

钻进的配备、使用及操作要求，按DZ/T0260执行；

b)受场地条件限制，采灌井距小于合理井距时，应采用定向钻井工艺；回灌目的层砂岩层垂向

上不满足5.2.1.3e）时，宜采用定向钻井工艺。定向钻井按DZ/T0260执行，井身结构参见

附录D。

6.1.4钻井液

6.1.4.1热储温度条件

应根据热储层的温度选择适宜的钻井液：

a)小于90℃的低温地热井，一般选用膨润土低固相钻井液；

b)90℃～150℃的中温地热井，一般采用膨润土、高岭土或海泡土及其混合土配浆，采用铬褐

煤、丙烯酸盐、特种树脂等处理剂处理并加温石棉；

c)大于150℃的高温地热井，主要用海泡土配浆，采用铬褐煤、丙烯酸盐、特种树脂和温石棉

进行处理。

6.1.4.2地层条件

应根据地层的条件选择适宜的钻井液：

a)地层稳定时，可选用清水、无固相钻井液；

b)地层松散、破碎时，应适当提高钻进液的黏度和切力，选用高密度优质钻井液；

c)在易水化膨胀坍塌的地层钻进时，应使用失水量低的钻井液，宜选用钾基钻井液、钙处理钻

井液等具有较强抑制性能的钻井液。

6.1.4.3水源条件

在缺水地区施工时，应选用节水钻井液。

7

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6.1.