江西省宜春市明月山温汤地热回灌开采模式分析

摘要本文论述温汤地热历年回灌开采过程，通过回灌前后水质、水量及水温对比，分析回灌开采的必要性和可行性，同时指出目前工作的薄弱环节，供后续的开采方案参考。

关键词地热；回灌开采；温汤地热

中图分类号：TU984 文献标识码：A

温汤地热位于宜春市城区西南侧，主要出露地层岩性自新到老为第四系冲洪积及残坡积层、震旦系松山群老虎塘组变质砂岩以及松山群变质岩经加里东期地质作用形成的混合岩。区域上主要受北东向和北北东向断裂控制。温汤地热的开发利用利用已有800年的历史，特别从1972年采用回灌开采模式规模化开采以来，开采量从原来的860m3/d增大到目前的10239m3/d，形成了以温泉为特色的旅游产业。本文通过历次回灌前后水质对比分析，探讨回灌开采模式对温泉水质的影响。本文所指的回灌开采，即通过地热径流方向上游通过回灌井灌水的方式，使径流方向下游开采井获得更大开采量的地热开采方式。

1地热运移模型概述

温汤地热田受断裂控制，热储为断裂破碎带。温汤地区与地热生成有关系的两个断裂系统，即F1断裂系统和F2断裂系统，F1断裂系统倾向南东，倾角60°左右，F2断裂系统概括说来，温汤地热水沿隐伏张扭性断裂F22运移，运移方向与地表水方向大致相同，在压扭性断裂F11的阻挡及张扭性断裂F21的复合切割，在河流侵蚀部位，地热以泉的形式排泄。详见下图1:温汤地热地质构造图。

2历次回灌开采试验

温汤地热田自1972年规模化开采以来，先后于1973年、1982年、2005年和2008年进行系统的回灌开采试验。

2.11973年回灌开采试验

在温汤地热勘查基本完成后，1973年4月回灌井完工后（ZK38和ZK40），在回灌井进行长期的回灌试验，回灌持续最久的超过两个月，不同钻孔相继分别回灌总延续时间超过半年，回灌试验结果大致如下：

回灌愈向南东上游方向，回灌效果越好，但从开始回灌至观测孔水位上升至最高需4—6天，即回灌效果有延迟性。

回灌时整个研究区的水位均上升明显，但是以张扭带内的水位上升速度最快，张扭带内又以回灌孔上游地段涨幅度最大。说明冷水主要是流向地热田的南侧后再经深循环后再返至浅部的。

两个钻孔一个在上游，一个在下游，，当上游的钻孔先行回灌，下游钻孔水位渐渐接近地表时，下游钻孔回灌量很小，或者完全无法进行回灌。如果同时回灌或者下游钻孔先回灌，那么钻孔的回灌量相对要大一下，同时水位也相对要低一些，甚至不会超过地表。

回灌地表水的水温和地热水的温差越大， 回灌水量越多，回灌效果越好。

在F22张扭带中的诸钻孔，群组钻孔回灌比单孔回灌效果好，而且上游钻孔回灌效果优于下游钻孔。

回灌量愈大，温泉流量愈大；较大的回灌量可造成下游观测孔自流。

经长期回灌，总体地下水的温度和水位均有所提高，自流时地热水的温度不因回灌冷水降低，反而有所提高，回灌前最高水温为64.5℃，而回灌后自流水温为65.5℃，最高达到66.0~66.2℃，温度升高1~2℃。

2.21982年回灌开采试验

为扩大开采量来建设水产良种场，温汤地热在1981年8月~1982年1月进行了扩大热水流量勘查，新增两个灌水孔(即811孔和812)，加上原有的ZK40，使回灌量达6200m3/d。同时在下游新增两个抽水孔(即813和814，现已淤积报废)，涌水量达到3503m3/d。

2.32005年回灌开采试验

随着明月山温汤旅游的火热兴起，3503m3/d的开采量已不能满足市场需求，温汤地热在2005年9月10日~2005年9月11日进行了扩大热水流量勘查，新增两个灌水孔(即BK1孔和BK2)，加上原有的ZK40和811、812，使回灌量达10804m3/d。同时在下游新增两个抽水孔(即BK3和BK4)，涌水量达到7079m3/d。

2.42008年回灌开采试验

2008年6月8日~2008年6月12日，新增回灌孔2个（CK1和CK2）经延续48小时的回灌开采试验，回灌量23366 m3/d，同时在下游新增抽水孔2个（CK3和CK4），使开采量达到10239 m3/d。

截止2012年12月，仍然保留的历次回灌开采钻孔布置如图2：目前仍然保留的历次回灌抽水试验钻孔平面布置图。

3回灌开采对地热水的影响

自上世纪70年代，温汤地热田一直未间断过地热矿泉水的动态监测工作，特别是2005年至今，监测工作更为系统，通过近四十年的开采及水位、流量及水温监测结果、通过监测，大致可以得出三个结论：

1、地热水的水温没有因回灌量、开采量的扩大而降低，相反有增大趋势，但总体开采井地热水温常年保持在66℃左右。这可能是由于增大回灌量驱动深部地热水进入了开采地热水循环系统。

2、开采井的水位年变幅有限，在较小范围内波动；

3、地下水水质总体变化不大，且达到《饮用天然矿泉水》（GB8537-2008）标准，可直接饮用。

4增大回灌开采量预测

目前在平均降深2.21m的情况下，日开采量可达10239m3,而最大用水量为9000 m3/d，最小用水量为2000 m3/d。但随着温汤旅游业的发展，到温汤旅游的游客逐年增多，根据温汤旅游规划人员推算，在保证温汤地热水温、水质基本不变的前提下，2020年左右需通过回灌开采使开采量达到15000 m3/d。

一般说来，二氧化硅在深部与地热水在热储温度下，与矿物达到了化学平衡，且随后随地热流体的降低，这个化学平衡基本保持。这也是地球化学温标（SiO2温标）的理论基础所在，这也反应了，一般情况下可溶二氧化硅的含量是相对稳定的，所以，通过上表可看出，温汤地热可溶SiO2含量随着回灌开采量的增大，含量逐渐降低，这个现象值得注意，需要进一步加强研究，近年地热水回灌量、开采量均大幅度增加，这个过程未考虑地下水的运移周期，建议往后工作中，增测14C同位素，回灌开采试验周期适当延长，回灌开采量逐步分阶段增大，但肯定有一个“极限”的概念，以后加强工作确定这个“极限”。以确保温汤地热可持续开发利用。

5小结

综上所述，温汤地热通过上游回灌下游开采模式，在水温、水位和水质基本稳定的情况下，将开采量由原来不足1000m3/d增大到目前的10239m3/d，产生了良好的效益，取得了巨大成功。但二氧化硅随着回灌开采量增大，含量逐渐降低的现象值得注意，建议以后增测14C同位素，回灌开采试验时间适当延长，回灌开采量需逐步分阶段增大，以后加强工作，确定回灌开采的“极限”，确保温汤地热可持续开发利用。

参考文献：

[1]陈光明等. 宜春温汤镇地热田10000m3/d开采回灌抽水试验报告（R）.2008