咸阳地热WH1井砂岩地层回灌试验研究与应用

地热是一种新型绿色能源,我国地热资源丰富,部分区域地热开发已经形成一定规模,具有一定的研究基础,地热尾水回灌形成可持续循环利用技术是目前遇到的突出难题,在砂岩地层回灌尤为困难。汾渭盆地的地热能源较为丰富,已经形成了规模开发,咸阳地热WH1井首次进行了砂岩回灌尝试,获得了施工及回灌等相关数据。对砂岩地层尾水回灌进行了试验,积累了施工经验,为后继施工打下了基础。     

陕西渭河盆地关中城市群地热尾水回灌试验研究

通过室内模拟实验,分析了地热回灌堵塞形成机理,提出了消除各种堵塞因子的方法,研制了由抽水系统、水处理系统、回灌系统和监测系统四部分组成的地热回灌系统装置。通过采取过滤、加压、化学除垢等方法进行的地热尾水回灌试验,取得了历史最大回灌量,验证了渭河盆地新近系热储层具有回灌性,为关中城市群地热资源可持续开发利用提供了科学依据。     

北工大分层回灌分层回扬地热井成井工艺

在北工大—口地热回灌井内，向2个地层分层回灌地热水尾水，并适时进行分层回扬，以利于回灌，实现了分层回灌分层回扬工艺。     

鲁北地区砂岩热储地热尾水回灌地温场变化特征分析

本文通过对德州水文家园砂岩热储地热回灌井全井段温度监测,在深度上分为5个区段论述了地温场的变化特征,重点对热储温度恢复的热量来源进行了分析。研究结果表明,在规模化生产性回灌时,低温地热尾水回灌会使得回灌井周边热储温度明显降低,并且恢复速率特别缓慢;通过定性分析和定量计算,认为大地传导热流和顶部地层传导热流在热储温度恢复中的作用极其微弱,而外围同层相对高温地层传导的热量和地热水流动带来的热量是其温度恢复的主要热量来源。基于该研究结果,在规模化回灌条件下,发生热突破是必然的,因此深入开展回灌工程采灌井合理井距研究、防止短时间内发生热突破是非常有必要的。     

北京西郊地下水库模式研究

在水文地质条件分析的基础上,探讨北京西郊地下水库调蓄工程的模式。北京西郊位于永定河冲洪积扇的中上部。文中首先论述了北京西郊的水文地质条件和水库的边界条件,地下水库的面积为333 km2,以1983年为最高水位,计算出地下水调蓄库容为8亿m3。地下水库的补给源主要有永定河洪水、官厅水库放水和弃水、用水低峰时南水北调的尾水、城市雨水等,主要调蓄方式为河道、砂石坑和大口井。提出了地下水库工程由回灌水预处理工程、回灌工程、地下水库工程和取水工程等组成,根据北京市西郊水文地质条件、水源以及回灌条件,提出了北京西郊地下水库调蓄工程的三种模式,阐述了各种模式的空间分布、调蓄水源、调蓄方式等,为地下水库工程前期论证和建设提供设计依据。     

超深层孔隙型热储地热尾水回灌堵塞机理

超深层孔隙型地下热水回灌难的问题已成为制约关中盆地地下热水可持续开发利用的瓶颈.本文以超深层孔隙型地热流体为载体,以热储原水-回灌尾水-热储介质-堵塞垢物之间水岩作用下矿物组分溶解沉淀规律为基础,以咸阳回灌1号井为例,应用室内堵塞实验模拟及水文地球化学模拟耦合方法,展开超深层孔隙型地热尾水回灌堵塞机理研究.结果表明:造成堵塞的主要因素有物理、化学、气体、微生物等,其中物理堵塞形式主要为颗粒运移和悬浮物堵塞,颗粒运移受回灌流速和储层物性影响明显,温度、压力是悬浮物堵塞的主控因素,而粘土膨胀影响甚微;化学堵塞程度随温度升高而加剧,主要化学沉淀为碳酸盐垢,且在回灌初期-中期达到沉淀量最大值;气体堵塞在回灌初期影响较大,之后随温度升高而减小;微生物堵塞的主要细菌类型为腐生菌,其堵塞程度与环境开放程度有关.     

东营市城区馆陶组热储回灌性能分析

东营市城区馆陶组热储为新近系松散碎屑岩层状热储,目前地热资源开采量约95万m3/a,回灌是解决热储压力下降与地热尾水排放对环境造成不良影响的最佳措施,该文采用自然回灌试验方法探讨回灌条件下馆陶组热储的渗透性能,并与德州市城区馆陶组热储压力回灌试验成果进行了对比,对该热储的回灌性能进行了分析,为指导该区地热回灌提供了科学依据。     

基于等效渗流通道模型的地热尾水回灌理论模型

深层地热能是一种清洁环保的可再生能源,尾水回灌是深层地热可持续开发利用的重要保证,但目前国内地热尾水回灌还处在起步阶段,地热尾水回灌方案优化设计的理论模型尚不成熟。文章结合示踪试验,提出了基于等效渗流通道模型的热储参数反演与开采井热突破预测的完整理论框架。应用多孔介质溶质运移理论,修正了等效渗流通道中的溶质浓度解析解,并联合移动渐近线法提出了热储参数反演理论模型;推导了等效渗流通道中的对流传热解析模型,可对开采井中的水温变化进行预测。依托山东省德州市平原县魏庄社区地热对井示踪试验,应用该理论框架进行了示踪试验反演及开采井热突破预测,并对影响开采井热突破的主要因素进行了敏感性分析。     

地热对井运行系统中回灌井堵塞原因浅析及预防措施

人工回灌做为提高地热资源利用率、防止地面沉降、减少尾水排放、实现地热资源的可持续利用的最有效手段,已在地学界达成共识。基岩岩溶裂隙型热储对井回灌取得的良好效果使人们看到了回灌技术的广阔应用前景,但有些热储尤其是孔隙型热储回灌量的衰减问题一直未能得到彻底解决,各种因素引起的堵塞是主要原因。本文根据天津市历年的回灌试验,就造成地热回灌堵塞的多种原因进行了分析,并提出了可能的解决办法。     

江苏海安滨海新区砂岩热储回灌试验研究

地热回灌是实现地热资源循环开发利用的重要途径。为提高江苏海安滨海新区地热资源利用率,减缓储层压力下降,减少地热尾水排放引起的环境污染,促进地热资源循环开发利用,在该区开展砂岩热储同层对井回灌试验,分析影响回灌的主要因素,结果该区易于回灌与热储层孔隙度大、渗透率高具有良好的对应,回灌切实可行,为研究区地热资源的可持续开发利用提供依据。     

天津市中心城区老旧地热回灌系统技术改造方法探析

天津市中心城区部分地热回灌井运行时间较长,井下堵塞情况普遍,很多井的回灌效果出现了衰减现象。为了保证回灌井的回灌能力,可以采用酸化洗井、增加过滤设备等措施对老旧回灌系统进行技术改造。此措施能有效避免回灌物理堵塞,减缓回灌量衰减,提高回灌率、维护回灌井的持续有效运行,并能满足更高标准的两采一灌的回灌需求,从而为解决周边地热单井的地热尾水回灌需求创造有利条件。     

砂岩热储地热尾水回灌悬浮物堵塞研究

砂岩热储人工回灌过程中介质堵塞问题严重影响到回灌效率,为查明回灌过程中悬浮物堵塞对回灌效率的影响。试验依据德城区鲁北院内回灌井现场尾水中悬浮物粒径分布特征,并以市政自来水为水源,粘性土颗粒为入渗介质,配制0.038 mm和0.050 mm的不同悬浮物粒径和0 mg/L、20 mg/L、50 mg/L、60 mg/L、100 mg/L的不同悬浮物浓度开展一维砂柱模拟回灌试验。试验结果表明:悬浮物堵塞会引起整柱相对渗透系数呈现"快速下降-趋于稳定"的趋势,且堵塞主要发生在表层,可能在一定程度上抑制了悬浮物颗粒向下迁移;悬浮物粒径的大小和浓度均可以影响热储介质堵塞发生时间,悬浮物粒径越大堵塞发生时间越早,浓度越高,堵塞时间越短。试验针对悬浮物堵塞试验研究成果及现实情况,提出了一些针对性的治理措施:(1)设计一级除砂器,除砂器不仅可以沉降颗粒较大的悬浮物,降低悬浮物浓度,也能对尾水进行降温,有益于缓解物理悬浮物堵塞。(2)经过除砂器后,尾水进入二级过滤器,设计粗过滤器的过滤级为50μm,而精过滤器的过滤级为10μm,过滤器的个数可以根据尾水回灌量确定。     

菏泽市岩溶地热井尾水回灌影响因素及流体可采量估算研究

通过在山东菏泽城区实施地下水回灌实验,对菏泽深覆型岩溶地区地热水的回灌影响因素进行分析研究,并初步估算出评价区可采量。结果可知:深覆型岩溶地热井尾水回灌效果的影响因素主要包括回灌压力、回灌水质、回灌水温、回灌工艺和热储层岩性特征等。在回灌条件下,估算可知允许开采量为6 408. 7 m^3/d,而本次单井地热井的抽水实验开采量值81. 48 m^3/r,远低于该值,说明菏泽城区地热资源丰富。研究结果为下一步的寒武-奥陶系岩溶热储开发打下基础。     

配伍性实验在西安市地热水回灌试验中的应用

西安市地热田储层为砂岩孔隙型储层,孔隙度和渗透率都比较低,很容易发生回灌堵塞现象。对西安市同层回灌水和异层回灌水的配伍性进行研究,配伍性实验结果表明:西安市地热尾水回灌到回灌井后主要的结垢类型为CaCO3,结垢量小于100 mg/L,配伍性较好,不会大量结垢而导致地热储层堵塞。     

沉积盆地砂岩热储回灌试验研究——以山东禹城市为例

禹城市为东营组热储地热资源开采利用集中区,因地热资源集中开采及地热尾水的直接外排,造成了水化学污染、热污染及热储层压力下降等一系列地质环境问题。本次在禹城市地热资源开发利用现状调查的基础上,在禹城市栖庭水岸开展地热回灌试验研究,回灌模式为自然同层对井回灌。根据本次回灌试验取得的数据,对回灌量与回灌压力关系、回灌对热储层水质影响、回灌对热储层温度影响规律进行了分析研究并根据拟合回灌量与水位升幅关系曲线计算了最大回灌量。分析结果表明:回灌量随压力的增大而增大,单位回灌量随回灌压力的增大呈减小趋势;回灌井因灌入了矿化度比其自身地热水矿化度高的水源,所以回灌后采集的回灌井地热水矿化度比回灌试验之前高,但因采灌井开采热储层属于同层热储,故回灌对热储层水质影响小;本次试验采灌井间距较大,故回灌对热储层温度无影响;计算确定该回灌井最大回灌量为70 m~3/h。本次回灌试验研究为禹城市地热资源可持续开发利用提供了依据。     

基于环境控制的深基坑工程管井回灌设计分析

为探讨管井回灌在深基坑工程中的设计及应用,分析了基于环境控制的深基坑工程管井回灌设计的特殊性,开展了悬挂式帷幕下不同回灌滤管类型的降水回灌渗流分析及对比,探讨了影响回灌管井平面布设以及管井滤管设计的关键因素,同时针对深基坑工程回灌的特殊性,提出了“双点位流态”控制设计原则、回扬控制措施的确定方法以及回灌水质应满足的3项原则。     

雄县地热田示踪试验的解释及分析

雄县地热田在2009--2010年地热回灌期间开展了示踪试验。示踪试验过程中没有从生产井和观测井群所取水样中检测到示踪剂,但是基于生产井和回灌井之间流动通道的若干假设,对示踪剂回收的浓度及峰值的出现时间进行了模拟预测,对通道的流体流速进行了估计。并且运用水平裂隙介质模型对由于长期地热采暖尾水回灌可能引起的热储冷却进行了预测,为回灌井和生产井的合理井间距的选择,提供一定的依据。     

砂岩热储回灌对储层影响评价——以鲁西北坳陷地热区为例

地热流体经供暖利用后尾水温度降低,经过滤、排气处理后的尾水中仍含有不同粒径的悬浮物、气体,因此回灌不可避免的会对储层造成负面影响,如堵塞储层导致回灌量衰减、热储温度降低甚至产生热突破等,这严重阻碍了地热回灌的长期可持续运行。评价回灌对储层的影响,对下一步全面推进、科学回灌及合理可持续开发利用、保护地热资源具有重要意义。本文以近几年鲁西北坳陷区开展的馆陶组热储回灌试验为基础,设立了一套评价指标,即用回灌前、后水质的变化率评价回灌对热储流体的影响,温度的变化率评价回灌对热储温度的影响,单位涌水量变化率、渗透系数的比值和单位回灌量比值评价回灌堵塞程度并确定了分级标准。评价结果表明,回灌不会改变储层流体的化学类型;回灌堵塞主要发生在回灌井周围,相比回灌前,回灌后回灌井的单位涌水量降低14.3%～59.0%、渗透系数为原来的41%～86%,末期单位回灌量为初期回灌量的51%～92%,回灌堵塞程度为轻度到严重。采灌井距180～500m,历经一个供暖季回灌对热储温度的影响较小,但回灌导致回灌井周边热储温度明显降低,历经一个非回灌期224d,从35. 7℃恢复到40. 53℃,恢复速率为0. 036～0. 022℃/d,还需658d才能恢复到原热储温度(55℃)。本区热储水位仍呈下降趋势,但回灌可延缓热储水位的下降速度。     

碳酸盐岩热储抽灌井光纤测温及地温变化研究

碳酸盐岩热储层具有地热资源丰富、开采条件好、单井涌水量大等特点,是中深层地热资源开发利用的主要热储层之一。在地热长期开采、尾水回灌过程中,既要保持抽灌井之间的水力联系,又要避免热突破的发生,对抽灌井热储层温度长期监测和热源分析计算,是地热资源可持续开发利用的重要课题。文章介绍了抽灌井分布式光纤测温技术,监测了碳酸盐岩热储抽水回灌对地温的影响,根据监测数据分析、计算了热储温度恢复的热源及热量。研究结果表明：受抽灌井间距较小和碳酸盐岩热储优势通道的影响,供暖后第6天,抽水井热储温度明显下降,平均降幅1.6℃,抽灌井产生了热突破;因长期大量低温尾水回灌,第二个供暖季之前回灌井热储温度未能恢复到初始温度,抽水井温度基本恢复;经分析计算,储层热量恢复的主要来源为地热水对流聚热,其次为高温储层、地热水传导聚热。基于该研究结果,在大规模回灌条件下,回灌井温度降低,抽灌井发生热突破是必然的发展趋势,深入开展抽灌井合理井距研究、防止短时间内发生热突破,对促进地热资源可持续开发利用是非常必要的。     

北京西郊玉泉山泉水复涌条件及方案预测分析

由于地下水的大量开采及永定河补水的减少,玉泉山泉水自1975年断流.随着南水北调工程的实施,在西山地区进行回灌和压采区域地下水成为可能.利用GMS数值模型,以河道补给、人工回灌、关井压采等手段设计4种调蓄方案,分析玉泉山泉复涌可行性及复涌后对地质环境的影响.研究表明,方案四可优先作为玉泉山泉复涌的调蓄方案,该方案主要利用在永定河引水渠和南旱河沿岸进行大口井回灌,回灌量约为8000万m3·a-1,同时,岩溶水集中水厂停采,其余开采量保持现状不变.在此方案下,区域水位平均每年上升0.84 m,预计到2050年末,玉泉山泉水位51.9 m,达到出流水位.