DB13∕T 5927-2024 地热资源开发监测技术规范(河北省).pdf

ICS 73.020 CCS D 10 13 河北省地方标准 DB 13/T 59272024 地热资源开发监测技术规范 2024-02-02 发布 2024-03-02 实施 河北省市场监督管理局 发 布 DB 13/T 59272024 I 前言 本文件按照GB/T 1.12020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。本文件由河北省地质矿产勘查开发局提出并归口。本文件起草单位：河北省地质矿产勘查开发局第三水文工程地质大队（河北省地热资源开发研究所）、河北省建筑科学研究院有限公司、河北工程大学、中国煤炭地质总局第一水文地质队。本文件主要起草人：李郡、王艳艳、赵朝兵、崔娅杰、赵兴考、张银妹、苏永强、陈穆贤、王来宾、李梦雅、董卿卿、李永、张永树、程松涛、鲍玲玲、程英好、赵红亚、张欢、赵阳、张贞瑞。DB 13/T 59272024 1 地热资源开发监测技术规范 1 范围 本文件规定了地热资源开发监测的术语和定义、总体要求、监测井、监测要素及要求、监测设备、监测系统、资料整理与成果报告编制等。本文件适用于河北省地热资源（不包括通过热泵技术开采利用的浅层地热能）开发监测工作。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/T 11615 地热资源地质勘查规范 GB 50174 数据中心设计规范 NB/T 10097 地热能术语 3 术语和定义 NB/T 10097界定的以及下列术语和定义适用于本文件。动态监测 dynamic monitoring 地热资源在勘探、开采及停采阶段，连续记录水位、井口温度、井口压力、开采量、回灌量和蒸汽比例等，并定时分析地热流体化学组分的过程。来源：NB/T 10097-2018,2.4.23,有修改 专用监测井 specialized monitoring well 不参与地热资源开采、回灌，专门用于监测地热流体的压力（水位）、化学组分及热储温度等要素的地热井。生产监测井 production monitoring well 参与地热资源开采、回灌，同时监测地热流体的压力（水位）、化学组分、温度、开采量及回灌量等要素的地热井。稳态测温测压 static temperature and pressure measurement 对稳态条件下（温度、压力处于自然条件下的稳定状态）的地热井从水位液面至井底进行的温度、压力连续测量。4 总体要求 动态监测工作应在充分收集监测区基础地热地质资料，了解监测区地质构造、热储类型、热储分布与赋存特征、开发利用现状与规划布局等情况的前提下开展。宜根据监测需要布设各类监测井，监测井应能控制监测区热储层的自然动态规律及开采引起的动态变化。动态监测宜采用自动监测，人工监测作为必要的补充手段。自动监测宜实现数据的自动采集、自动存储、远程传输。监测设备宜采用成熟、可靠的设备，测量精度应在允许偏差范围内，并按要求进行安装和维护。DB 13/T 59272024 2 监测数据应及时归档、整编。监测数据宜纳入统一的地热监测系统，进行监测数据的显示、分析、存储和预警。5 监测井 专用监测井 5.1.1 专用监测井应突出井位控制作用，能有效控制不同的地热地质单元，以重要构造位置、集中开采地区、主要开采热储为监测重点。5.1.2 专用监测井布设应考虑区域内已有监测井设置情况，全面分析并掌握地热动态规律，与生产监测井统筹考虑和部署。5.1.3 专用监测井应成井结构合理、成井质量良好、资料完整翔实。热储层段应覆盖监测区内主要利用热储，井孔与热储层之间具有良好连通条件，能灵敏反应热储层动态变化情况。5.1.4 专用监测井应采用自动监测，定期对监测设备进行人工校正，以保证数据的准确性。5.1.5 专用监测井应安装自动监测设备和井口保护装置，具备连续监测条件。井口保护装置应坚固耐用、不易被破坏。5.1.6 应根据年度新增地热井情况，在保证现有监测数据连续平稳的基础上，合理调整下一年度的监测布局。生产监测井 5.2.1 生产监测井宜覆盖监测区正在开发利用的所有开采井及回灌井，进一步掌握监测范围热储层动态特征。5.2.2 新建的开采（回灌）井宜将监测系统作为地热利用系统的组成部分列入建设计划，同步设计、施工和验收。5.2.3 生产监测井宜采用自动监测，当场地受限无法采用自动监测时，可采用人工监测，并及时填写人工监测记录表，表格样式参见表 A.1。5.2.4 生产监测井宜在供暖期进行流体压力（水位）、温度、开采量、回灌量等数据的连续监测，在非供暖期可采用水位统测的测量方式获取水位的动态变化。5.2.5 生产监测井宜每年开展水位统测，监测频率不低于 2 次/年，统测时间宜在供暖开始前和供暖结束后，一般为本年度 10 月和次年 4 月。5.2.6 对有开发利用活动的温泉，宜监测温泉的流量、温度及化学组分。6 监测要素及要求 流体压力（水位）监测 6.1.1 流体压力（水位）监测方式包括自动监测和人工监测。6.1.2 自动监测数据采集频率不应低于 1 次/天。对于间歇开采（回灌）的监测井，监测频率宜适当加密。6.1.3 人工监测数据采集频率不应低于 3 次/月，同一眼井的测量日期应相对固定。6.1.4 水位测量时应同时测量基点高度（起测点与自然地面的垂直距离）及基点标高（起测点标高），起测点高于自然地面记为基点高度正值，低于自然地面记为基点高度负值，精确到 0.01m。开采量（回灌量）监测 6.2.1 有开发利用活动的地热井均应开展开采量、回灌量监测。6.2.2 开采量（回灌量）监测应采用自动监测，瞬时流量监测频率不应低于 1 次/小时，日累计流量监测频率不应低于 1 次/天，月累计流量监测频率不应低于 1 次/月。6.2.3 开采量、回灌量监测应记录每个监测年度的累计量。流体温度监测 6.3.1 流体温度监测应包括开采井出水温度和回灌井回灌温度。6.3.2 流体温度监测应采用自动监测方式，监测频率不应低于 1 次/6 小时。DB 13/T 59272024 3 水质监测 6.4.1 监测井应定期开展水质监测，以水质全分析为宜，监测频率不应低于 1 次/年。6.4.2 监测发现水质出现较大变化及有其他异常时，应加密取样。6.4.3 根据监测需要，可增加必要的同位素分析；凡有气体逸出的地热井（泉）宜增加气体分析；地热回灌尾水样宜增加硫、铁、悬浮物、微生物等专项分析。6.4.4 地热流体分析样品的采集与保存方法应遵照 GB/T 11615 相关章节附录执行。稳态测温测压监测 6.5.1 选取具有代表性的监测井开展稳态测温测压，主要布设在集中开采区，以能全面反映监测区热储温压动态变化为宜。6.5.2 稳态测温测压应在非供暖期进行，监测频率不应低于 2 次/年，供暖季前、后各 1 次。6.5.3 历年监测频率和时间应相对一致，时间差不宜超过 1 个月。7 监测设备 一般要求 7.1.1 监测设备的选用应综合考虑设备类型、工作原理、使用方式、应用场景等，以满足监测需要。7.1.2 监测设备中与地热流体接触的部位应选择耐高温、耐腐蚀、耐压的材料制成，具有远程传输功能的设备应选择通讯信号良好、远离干扰源、干燥通风并具有单独线路持续供电的场所安装，不宜与开采热水泵同一供电线路。7.1.3 设备安装应参照安装说明书，进行初始化测试，保证设备运行和数据传输正常。7.1.4 监测设备应定期进行校验和检查，保障监测设备的正常使用，确保数据的连续性和可靠性。水位计 7.2.1 水位计宜采用压力式水位计，量程不应小于预判最大水位变幅的 1.2 倍，精度应不大于满量程的0.5。7.2.2 压力式水位计的压力传感器或出气管口应稳定安装在最低水位以下不小于 30 cm 处，并应采取措施防止泥沙堵塞、水体流动对测量精度的影响。7.2.3 压力式水位计下入前应在地面测试，确定运行正常后再下入井内，并在下入时注意检查传感器及线缆有无破损。流量计 7.3.1 流量计宜采用电磁流量计、超声波流量计或具有传输功能的机械式流量计等流量监测设备，流量计量程选择应能够满足系统运行期间的流量变化。7.3.2 流量计应安装在靠近井口且能准确计量流量的主管道位置，流量计与井口之间不应有分支管线。7.3.3 流量计可水平和垂直安装。垂直安装时，流体应自下而上流动。7.3.4 流量计应避免安装在管道的最高点和带有自由出口的竖直管道上。7.3.5 流量计应在传感器的前后设置直管段，入口直管段长度应大于 5 倍管道直径，出口直管段长度应大于 3 倍管道直径，且各直管段不应有阀门。7.3.6 开采井流量计上游宜设置防止倒流的止回阀，管道震动较大时，应安装降低管道震动的减震器，止回阀应比减震器靠近井口安装。7.3.7 回灌井流量计与井口之间应设置阀门，用以控制回灌管线压力，保证流量计传感器前后的直管段内充满地热水。温度仪 7.4.1 温度仪量程应不低于监测的最高温度，精度应不低于 0.1。7.4.2 温度仪应安装在温度变化灵敏、远离强磁场且具有代表性的位置，避开阀门等阻力部件附近及水流流束呈死角或震动较大的位置。DB 13/T 59272024 4 7.4.3 温度仪传感器的感应部分应处于管道中心流速最大的地方，传感器保护管末端超过管道中心线约 5 mm10 mm。7.4.4 温度仪宜与地热管道垂直安装，温度仪的传感器中心线应与管道中心线垂直相交。7.4.5 温度仪与地热管道成 45斜安装时，应逆着地热水流向，温度仪的传感器中心线应与管道中心线相交。7.4.6 温度仪在地热管道的拐弯处安装时，应逆着地热水流向，温度仪的传感器中心线应与管道中心线重合。数据采集传输设备 7.5.1 数据采集传输设备应实现生产运营基础数据的在线、自动采集，可设置传输频率，数据采集误差1，可存储数据时长应不少于 2 个月。7.5.2 传输网络可采用互联网或无线通信网络，互联网宜采用专线。7.5.3 仪器应自带备用电池或配装不间断电源（UPS），在外部供电切断情况下能保证数据采集传输仪连续工作 6 h。数据采集传输仪应保证在供电（特别是断电后重新供电）后自动启动运行，并且所存数据不丢失。7.5.4 数据采集传输设备宜具备数据加密等系统安全防护功能。7.5.5 数据采集传输设备应安装在室内通风处，避免暴晒且具备防潮防尘功能，应满足温度-20 60、湿度 20 80、防护等级不低于 IP65 的环境适应性要求。运行与维护 7.6.1 监测设备安装后应对设备运行状况进行全面检查，包括模拟设备参数变化、数据采集传输设备的各项参数设置、数据发送和固态存储器数据的写入、读取及监测数据的一致性检查等。及时填写设备安装/校准表，表格样式参见表 A.2。7.6.2 每年宜开展不少于 2 次的现场巡视检查和数据校准工作，精度不符合要求的，应及时校正或更换，按井填写巡检表，表格样式参见表 A.3。7.6.3 监测设备宜安装相应的防护装置，由专人定期检修维护，避免人为破坏和恶劣环境条件的影响。8 监测系统 一般要求 8.1.1 监测系统宜具备数据采集、查询维护、数据分析、异常报警、数据共享以及数据安全防护等功能，并具有可扩展性。8.1.2 监测系统宜采用安全、稳定的数据传输方式，支持多种通信协议，可实现远程同步多设备数据采集。8.1.3 建议搭建数据控制中心，提供网络、视频、通信、监测、控制、远程操作、大屏展示等基础设施，数据控制中心建设和硬件配置应符合 GB 50174 的规定。系统功能 8.2.1 宜具备对监测井的地图定位、建井信息录入、查询等功能。8.2.2 宜具备对自动监测设备管理功能，能随时查看各监测井设备运行状态。8.2.3 宜具备自动监测数据校正、整编和人工监测数据的导入导出、查询、修改功能。8.2.4 宜具备数据实时分级预警功能，可设置不同监测项目预警限值和报警途径。8.2.5 宜具备监测系统数据管理体系，对地热监测井管理人员进行分级，设置分级管理权限。8.2.6 宜具备数据备份功能。运行与维护 8.3.1 监测系统完成后，应根据设计要求进行设备、系统、软件的联合调试、性能测试和试运行。8.3.2 宜编制监测工作实施方案，定期排查、定期保养，及时维修维护和排除监测系统故障，保障监测系统安全、正常使用。DB 13/T 59272024 5 8.3.3 在对远程监测设备进行维修调试、安装拆除等工作时，应由专人配合对监测数据平台上的相应设备链接进行修改，保持平台的实时更新。9 资料整理与成果报告编制 资料整理 9.1.1 人工监测及数据应符合下列要求 监测应及时，信息应准确，字体应工整、清晰；应比照前后监测信息，分析异常。如有异常，应检查监测仪器设备，必要时进行复测；原始记录不得毁坏和丢失。9.1.2 自动监测及数据应符合下列要求 应比照前后监测信息，分析异常，检查监测设备，必要时进行复测；对监测的原始信息数据及时进行存储和备份，编制系统运行日志，对出现的问题及处理结果进行记录。9.1.3 宜定期对监测数据进行整理分析，各数据的分析参见附录 B。成果报告编制 9.2.1 可根据工作需要，按月度、供暖（非供暖）季、年度进行阶段性成果资料整理和总结，编写年度监测报告。9.2.2 年报编写主要内容宜包括地热开发利用现状、地热资源动态变化特征及影响因素等，分析存在问题，提出地热开发利用及管理、保护的建议措施，编写提纲参见附录 C。DB 13/T 59272024 6 A A 附录A （资料性）人工监测记录表/设备安装校验/定期巡检表式 表A.1 人工监测记录表 统一编号：地理位置：地理坐标：X:Y：开发利用方式：开采 回灌 日期 水位埋深（m）开采量/回灌量 出水温度/回灌温度（）瞬时开采（回灌）量（m3/h）累计开采（回灌）量（m3）调查人：记录人：审核人：DB 13/T 59272024 7 表A.2 监测井设备安装/校准表 统一编号：地理位置：地理坐标：X:Y：监测井类型：专用 开采 回灌 现场安装信息 监测类型 水位 水温 水量 设备型号 设备量程 设备精度 传感器 安装位置 保护装置 有 无 现场校准信息 人工监测 数据 自动监测 数据 误差 设备外观 良好 破损 保护装置 外观 良好 破损 传感器电量 采集频率/发送频率 更换设备 是 否 照片 是 否 备注 操作人 记录人 检查人 日期 DB 13/T 59272024 8 表A.3 监测井定期巡检表 统一编号：地理位置：地理坐标：X:Y：监测井类型：专用 开采 回灌 日期 监测设备外观 通讯网络 保护装置外观 监测数据 是否处理 良好 破损 正常 异常 良好 破损 正常 异常 是 否 巡检人：记录人：检查人：良好 破损 正常 异常 良好 破损 正常 异常 是 否 巡检人：记录人：检查人：良好 破损 正常 异常 良好 破损 正常 异常 是 否 巡检人：记录人：检查人：良好 破损 正常 异常 良好 破损 正常 异常 是 否 巡检人：记录人：检查人：良好 破损 正常 异常 良好 破损 正常 异常 是 否 巡检人：记录人：检查人：良好 破损 正常 异常 良好 破损 正常 异常 是 否 巡检人：记录人：检查人：良好 破损 正常 异常 良好 破损 正常 异常 是 否 巡检人：记录人：检查人：良好 破损 正常 异常 良好 破损 正常 异常 是 否 巡检人：记录人：检查人：良好 破损 正常 异常 良好 破损 正常 异常 是 否 巡检人：记录人：检查人：良好 破损 正常 异常 良好 破损 正常 异常 是 否 巡检人：记录人：检查人：DB 13/T 59272024 9 B B 附录B （资料性）成果资料分析 B.1 流体压力（水位）数据分析 B.1.1 根据开采条件下的热储水位动态变化规律，宜采用4月、10月份静水位数据，分别绘制水位埋深及标高等值线图。B.1.2 采用相邻两年内同期静水位（相同温度下）差值来确定区域水位年降幅，绘制区域水位年降幅等值线图。B.1.3 水位埋深及标高等值线图、年降幅等值线图应按热储分层绘制，确定水位降落漏斗区和年降幅高值区范围，综合分析漏斗演化趋势。B.1.4 根据监测数据绘制代表性监测井年内、多年水位动态曲线图，综合分析水位动态变化规律及动态影响因素。B.2 开采（回灌）量数据分析 B.2.1 按行政区、采矿权、热储类型及地质构造单元分类统计年度地热流体累计开采（回灌）量，分析地热流体开采强度及同比变化情况。B.2.2 依据统计的开采（回灌）量数据，结合区域水位监测数据，综合分析开采（回灌）量与水位埋深、年降幅变化的相关性。B.3 流体温度数据分析 B.3.1 分析地热流体温度随时间的变化规律时，应考虑年度和多年的周期性变化特征。B.3.2 在水温异常或变化较大情况下，结合实际开采活动（开采量、回灌量、井距等）分析影响因素。B.4 水质数据分析 B.4.1 采用舒卡列夫分类法确定不同地区的水质类型，绘制区域水化学类型及矿化度平面分布图。B.4.2 根据同一地区不同深度热储水质检测结果，绘制水化学组分及矿化度垂向变化分布图。B.4.3 不同构造单元、热储层地热流体水化学特征有较大差别，对特征组分应进行重点分析。可采用 Piper三线图示法，表示主要离子组分含量及水化学特征，分析其成分演化规律。B.4.4 绘制代表性监测井主要水化学组分或某些元素含量动态曲线图，分析水化学组分的动态变化。水化学组分有变化时，应分析原因，必要时提高取样监测频率。B.5 稳态测温测压数据分析 B.5.1 绘制井温曲线与地层剖面对应关系图，分析垂向上地温、地温梯度的变化特征。B.5.2 重点分析开采井、回灌井地温场动态变化，掌握在长期回灌条件下，回灌井引起的热储低温段的温度变化范围、周期内恢复速率及开采井热储温度变化时长。DB 13/T 59272024 10 C C 附录C （资料性）地热资源开发监测年报参考提纲 1 前言 2 地热开发利用现状及监测井布设 2.1 地热开发利用现状 2.2 专用监测井、生产监测井布设及运行维护情况 3 热储层监测项目动态特征 3.1 流体压力（水位）动态特征 3.2 流体温度动态特征 3.3 流体化学动态特征 4 热储层动态变化影响因素分析 5 结论和建议 5.1 结论 5.2 建议 6 附件 报告应附必要的监测、检验、试验数据、分析曲线、小结等。