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.     

地热回灌防腐过滤器及配套技术试验

利用专题立项开凿的地热生产井和地热回灌井,对第三纪孔隙型热储层进行了加压条件下的对井同层回灌试验。通过研发地热回灌防腐过滤器及配套技术,解决了先前在回灌过程中由各种物理、化学和生物因素引起的堵塞,导致回灌量减小、回灌井早期丧失回灌能力这一技术难题。     

新近系砂岩地热回灌堵塞问题的探讨

结合目前国内外普遍存在的砂岩地层回灌效率低的问题,文章剖析砂岩地层容易发生堵塞的地质构造特性,以及在回灌中由于水敏、速敏等作用引起储层物性变化,固体颗粒逐渐沉淀或被捕获,堵塞孔隙,渗流阻力增大,渗透率降低,使地热流体回灌能力减弱;分析当热储层的孔隙度一定时,不同基质颗粒的粒径成为影响地热流体产能和回灌的主要因素。总结目前在砂岩地层中常见堵塞的类型、成因分析以及解决各类堵塞的方法。     

天津地热流体中的沉积物成分分析

地热流体在利用过程中,可在过滤装置、管道、井管、井口、回灌井的滤水管等多个环节形成多种成分的沉积物:包括岩屑的机械沉积和地热流体中过饱和矿物的化学沉淀。本文对天津地区地热利用过程中不同部位沉积物的矿物成分分别取样,利用SEM或XRD方法进行矿物鉴定,结果表明各部位的沉积物成分不尽相同。利用多年积累的数据,对地热流体的赋存条件、多种矿物的SI值模拟及沉积原因进行了分析,研究了不同部位沉积物的来源及其形成机制。结合地热利用系统及成井工艺的综合分析,阐述了沉积物的防治措施及目前尚难避免的沉积环节。     

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。     

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。     

地下热水回灌过程中渗透系数研究

地下热水回灌是处理地热开发利用中所引发的热储层压力降低和弃水污染环境等问题的有效方法。第三系热储层的回灌过程中，由于物理阻塞和化学阻塞，导致热储层的渗透性下降。回扬可在短时间内消除或缓解堵塞问题，提高回灌效率。将利用回灌试验数据求得的渗透系数进行回归，得到渗透系数衰减方程。用数值方法模拟渗透系数对回灌的影响，对比渗透系数为常数与渗透系数变化两种情况，结果表明渗透系数衰减是第三系回灌能力下降的主要原因，渗透系数是影响回灌的重要因素。     

PHREEQC模拟宝坻区地表水回灌雾迷山组地热井探析

天津市蕴藏着丰富的中低温地热资源,但是近年来地热集中开采区内热储压力持续下降,为了提高地热资源的可持续利用强度,对地热回灌方法的研究势在必行。本文从水文地球化学角度入手,分析了不同比例地表水与地热流体混合后流体主要离子组分的变化情况及结垢性,并以潮白河河水回灌宝坻区雾迷山组地热井(BD-02井)为例,采用PHREEQC软件对混合作用进行了不同比例模拟,结果显示混合比例达到1:1时,主要离子组分含量稳定,未对原地热流体水质造成影响。河水与地热流体混合时,碳酸盐矿物、含铁矿物、温石棉和滑石的饱和指数呈现降低趋势,不会出现结垢的现象,回灌能长期稳定进行。     

天津地区新近系地热回灌井不同完井工艺应用效果对比

针对新近系地层国内外普遍存在回灌效率低的问题,通过对滤水管和射孔两种不同完井工艺对回灌效果的影响入手,开展两种完井工艺地热回灌的试验研究。研究表明,在地层沉积环境和地层参数相同的情况下,射孔完井工艺回灌量大,回灌持续性好,不易产生堵塞,比滤水管完井工艺效果显著,对提高新近系地热回灌井的回灌效率具有明显的促进作用。     

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。     

西宁盆地地热水特征及回灌结垢风险

青海西宁盆地中低温地热资源丰富,但热储地层以含黏土矿物的弱胶结砂岩为主,地热水溶解性总固体较高,回灌过程中存在显著的结垢风险。基于对西宁盆地地热成因及资源分布特征分析,采用矿物溶解度法、饱和指数法等方法对典型地热水回灌结垢趋势及风险进行了综合判断。结果表明:西宁盆地“凹中凸”构造有利于地热水在深部热储富集和增温,同时将深部溶解的大量矿物质带到西宁地区中央凸起地带;西宁地区地热储层埋深主要在700～1600 m,水温30～70 ℃,主要为SO₄·Cl—Na水化学类型,溶解性总固体1.85×103～4.80×104 mg/L;回灌过程中结垢以碳酸钙结垢为主,当回灌水与地下热水性质相近时,结垢风险主要发生在回灌井筒中,地层结垢风险较小,而当回灌水与地下热水性质差异较大时,不配伍性将导致地层结垢风险大大提高,其中药王泉与DR2005原1∶ 1混合时结垢量最大可达177.57 mg/L,而其他地热水结垢量较小。根据以上特征,提出以下综合解决方案:物理防垢+管材防腐、系统增压防垢+管材防腐和地面预处理+管材防腐,并辅之以阴极保护防腐、优化排量、酸洗井筒等措施,可为今后保障地热水回灌能力措施的制定提供理论依据与技术支持。     

Clogging mechanism in the process of reinjection of used geothermal water: A simulation research on Xianyang No.2 reinjection well in a super-deep and porous geothermal reservoir

In the process of geothermal exploitation and utilization, the reinjection amount of used geothermal water in super-deep and porous reservoir is small and significantly decreases over time. This has been a worldwide problem, which greatly restricts the exploitation and utilization of geothermal resources. Based on a large amount of experiments and researches, the reinjection research on the tail water of Xianyang No. 2 well, which is carried out by combining the application of hydrogeochemical simulation, clogging mechanism research and the reinjection experiment, has achieved breakthrough results. The clogging mechanism and indoor simulation experiment results show: Factors affecting the tail water reinjection of Xianyang No. 2 well mainly include chemical clogging, suspended solids clogging, gas clogging, microbial clogging and composite clogging, yet the effect of particle migration on clogging has not been found; in the process of reinjection, chemical clogging was mainly caused by carbonates (mainly calcite), silicates (mainly chalcedony), and a small amount of iron minerals, and the clogging aggravated when the temperature rose; suspended solids clogging also aggravated when the temperature rose, which showed that particles formed by chemical reaction had a certain proportion in suspended solids.     

Hydro-geochemical simulation of the mixing balance of exploitation and reinjection of geothermal fluid

This paper targets its research at the exploitation–reinjection well of geothermal fluid of one geothermal heating project in Tianjin, China, examines such factors as ground temperature, CO_2 partial pressure and stratum lithology, and simulates the changes in the main component contents of geothermal fluids mixed at different proportions in the exploitation and reinjection well. The research findings show that the mixed fluids are increasingly similar in nature to the reinjected water as the reinjection process goes on. It's suggested that the manual method should be used to ensure the reinjected water has the similar mineralization as the exploited ground water in the process of reinjection and some acceptable adjustments should be made according to the specific component and water temperature. The study on water-rock balance calculation shows that PHREEQC can simulate the complicated chemical reactions related to water when the transfer of solute happens, so the necessary technological supports are given for the reasonable development and protection of geothermal resources.     

天津滨海新区地热资源循环利用研究——馆陶组热储回灌技术研究与示范

可持续回灌是地热资源循环采用的基本。本文通过热储敏感性、堵塞原因、成井结构以及地面装置分析了回灌衰减的原因。认为物理堵塞是回灌堵塞的主要原因,成井结构是维持可持续回灌的关键,标准的地面设备可避免由于物理和化学原因引起的堵塞。本文采用成功的成井结构和标准的地面装置开展馆陶组热储回灌地热资源循环采用的示范工程建设,回灌率达到100~123 m3/h,实现了天津滨海新区馆陶组热储回灌突破,保证了滨海新区馆陶组地热资源循环利用。     

岩溶热储井间连通性的示踪研究

岩溶热储储层的不均匀性强,采灌井之间的连通性不易确定。示踪技术可以将运移参数量化,有效刻画储层流体的特征,研究回灌井和开采井之间的水力联系,包括导水通道,流体流速等信息,对长期回灌可能引起的开采井的冷却进行预测,是岩溶热储井间连通性研究十分有效的技术。本文以华北牛驼镇地热田雄县地区为例,针对蓟县系雾迷山组岩溶热储,采用荧光素钠示踪剂,进行了1口井注入,10口井观测的群井示踪试验。采用裂隙介质溶质运移模型,对示踪试验数据进行了解释,得到优势通道的长度、渗透流速、纵向弥散度、回收率等储层性质,获得了试验区内采灌井之间的连通特征。对调整采灌井布局提出了建议。     

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。