地热资源开发利用过程中,开采与回灌作业会持续改变热储层内部的物理状态,地下水位、井筒温度、开采及回灌流量等参数的动态变化,能够直接反映热储环境的演化情况,开展地热水资源动态监测,是地热资源管控、地热井运维管理的基础性工作。过去很多地热项目依靠人员定期到井口开展人工抄读,数据采样间隔长,很难捕捉参数短时间内的波动变化,也难以形成完整连续的时序数据集,自动化地热水资源监测系统能够完成多类参数自动采集、远程传输,为地热开发的管理、评估工作提供完整实测素材。
整套地热水资源监测系统由现场感知单元、就地采集终端、网络传输链路以及后台管理部分组成。现场感知单元包含温度传感组件、流量监测仪表、液位监测设备以及能耗采集部件,分别完成井内温度、环境温度、开采回灌流量、井下水位、设备功耗等多维度信息采集。就地采集终端承担现场数据汇总处理任务,设备供电模式较为丰富,既可以使用外部市电,也可搭配太阳能组件、蓄电池组工作,适配野外地热井缺少稳定市电供应的作业场景。采集终端将各类传感设备输出的信号汇总处理之后,依托无线网络链路,把现场数据传输至后台服务端,管理人员可以借助电脑客户端、移动终端访问系统,查看各个地热井的实时运行状态,实现分散地热井的集中化管理。
系统可以面向辖区内多口地热开采井、回灌井开展统一管控,覆盖开采取水、尾水回灌全流程监测业务。对于开采井,监测内容包含井内不同位置温度、井口出水流量、井下水位变化等;回灌井则重点采集回灌流量、回灌水温度、井筒水位等信息,同时同步记录站内环境温湿度、设备能耗相关数据。系统具备定时采集存储的能力,采集周期可以结合项目实际需求进行设定,将采集到的各项参数自动保存,即使出现网络临时中断,待通讯恢复之后可以补齐中断期间留存的数据,保障数据集的完整性。后台管理模块支持历史数据查询,可生成对应变化曲线,也可以输出报表进行打印,当监测参数超出预设阈值,系统会发出告警提示,便于管理人员及时掌握地热井运行的异常状况,第一时间开展处置工作。
在地热资源管理业务场景中,这套监测系统的数据可以服务多个业务方向。自然资源、地热管理相关部门可以依托平台汇总全域地热井监测信息,掌握区域地热资源开采强度,对比开采量与回灌量的匹配关系,分析热储层水位、温度长期变化趋势,支撑地热资源开发方案制定。对于地热运营企业,连续的监测数据可以用于评估回灌作业实际效果,识别回灌堵塞、井筒工况异常等问题,辅助运维人员调整开采、回灌的作业节奏,降低过度开采带来的热储环境扰动风险。同时长期积累的监测数据集,也可以用于地热资源相关研究工作,为热储演化分析提供实测基础资料。
在现场设备布设与运维环节,井下测温电缆的使用需要遵守对应的操作要求。条件允许的情况下,将感温电缆布置于井内管护管道之中,便于后期检修;如果线缆直接放置于井筒空间,下放作业要做好线缆防护,避免外皮破损,维持线缆的防水耐压能力。传感器对应的测温点位要充分等待热平衡之后,再确认采集读数。线缆接线环节区分电源线正负极以及信号线,严格按照接线说明开展作业。系统总线需要规避短路故障,根据总线布线距离选择适配的供电电压,现场接入的传感节点数量控制在合理区间。日常运维过程中,需要定期检查采集终端供电状态、天线通讯状态,检查线缆密封部位完好程度,核对平台数据更新是否正常,定期完成数据归档整理,保障整套地热水资源监测系统长期稳定运行,支撑地热开发活动规范化开展,助力地热资源可持续利用。