“同层采灌”模式下地热资源评价方法探索——以北京小汤山地热田评价为例
近年，以地热供暖为代表的利用地热资源热能的开发利用方式占据北方地区地热开发的主导位置，地热供暖要求资源开采规模大、可持续的特点使地热回灌成为必须条件，开采与回灌为同一热储层、供暖尾水全部同层回灌成为地热供暖开发的前提。
地热回灌有效减缓了流体压力（地热水位）的下降，保障了流体量的可持续开发，但大量低温流体的回灌也不可避免的会影响回灌井附近的流体温度。除了位于小汤山地热田核心区的回灌井之外，北京其他区域的回灌井出水温度都有不同程度的下降、最大下降幅度可达到10-15℃。长此以往，随着流体温度下降幅度、范围的不断扩大，如果热储层的加热能力不能使回灌的低温流体在适当的时间内完全加热至原有温度，有可能造成热储层温度的整体下降，同样影响地热供暖的可持续性。
因此，地热田或者开采区可接受的低温水回灌规模、强度等成为地热供暖开发必须考虑的问题，也就是应评价地热田或者开采区地热资源的热承载力。常规的地热资源评价都是以开采出的地热流体量和温度来换算为热能，实际上属于可采热能；如果超出热储层的加热能力（即热补给能力），当采出的流体温度越来越低时可采热能也就越来越小，即后期的可采热能与之前评价结果会有较大差距。因为在资源评价时没有考虑采出流体的温度变化，现有评价方法不能较好解决这个问题。
回灌条件下的热能计算评价方法还没有人进行研究和探讨，原因在于：（1）除北京之外地热大规模回灌的地区少、问题没有被发现；（2）资料欠缺，需要达到足够的勘查程度（热源认识基本清楚）、足够的监测资料（尤其是回灌条件下的温度变化资料）；（3）评价难度大，要将区域水量、热量等融为一个整体进行模拟和计算。2018年选择北京小汤山地热田进行热承载力评价的研究和探索，正是基于其勘查程度高、监测资料相对完善等，基本具备探索的资料基础。
小汤山地热田评价工作除开展常规的地质调查、地球物理勘探、地球化学勘探等补充勘查工作之外，还开展了专门的采灌试验，并对回灌前后流体水位、温度的变化进行了监测。在此基础上，构建地热田概念模型、数值模型，根据开采、回灌情况以及流体水位、温度变化数据进行调参、拟合，满足精度要求后利用数值模型进行采-灌布局优化、开采预测以及“同层采灌”模式下热田的地热资源评价。通过计算，小汤山热田同层回灌条件下的最大可开采量为1988万m^3/a、热能可供暖面积为320万m^2。
目前，小汤山地热田开采量约为230万m^3/a、回灌量约140万m^3/a，水位、温度变化与模拟结果基本一致，显示本次评价方式、方法有较好的实用性和可靠性。2022年开始实施的“十四五时期北京市地热资源可持续开发利用综合评价项目”就是利用小汤山地热田评价的成功经验，在其它地热田进行热能承载力的研究，为北京市推进可持续地热供暖提供资源数据基础。
