河北保定容城凸起地热田储层属性与资源潜力

21世纪人类将面临资源、环境与灾害的严重挑战。地热资源作为绿色新型能源,可减少传统燃料的消耗,实现CO₂减排,日益受到人们的青睐。河北保定市容城凸起地热田为我国东部代表性中低温地热田,其热储类型为基岩岩溶裂隙热储(主要为蓟县系雾迷山组及长城系高于庄组),具有储量大,可回灌等特点。根据现有数据和地质资料进行的地热资源潜力评估表明:容城凸起(56 km²研究区范围)基岩(3 000 m以浅)热储地热资源量为416×10¹⁶ J, 相当于标准煤239×10⁶ t,折合热能1 320 MW,可采地热资源量为62×10¹⁶ J,相当于标准煤36×10⁶ t,折合热能198 MW。     

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.     

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。     

回灌与回扬物理过程的解析推导及灌压变化规律

以回灌过程中渗透系数衰减模型为基础,推导了不同回扬次数的渗透系数解析表达式;将其应用于Theis公式,获得了考虑渗透系数衰减以及暂时性堵塞率条件下回灌与回扬物理过程中含水层压强的解析表达式,更准确地刻画了回灌与回扬的物理机制。计算结果表明：在连续回灌不回扬过程中,井内灌压增长符合指数曲线特征,而采取回扬措施后,由指数连续上升转变为间断式阶梯上升;回扬次数越多,灌压下降越明显,但灌压变化幅度随回扬次数的递增而减小。根据解析解定义的两种堵塞率的结果,可以实现利用实验判断不同成分回灌水源对含水层堵塞机理的分析,从而达到科学制定回灌水源标准的目的。     

“北京市小汤山地热田地热回灌综合研究”项目获2011年度国土资源科学技术奖二等奖

近日,国土资源部下发了《关于2011年度国土资源科学技术奖获奖项目的通知》,北京市国土资源局组织上报的"北京市小汤山地热田地热回灌综合研究"     

基于浅层地下水回灌的基坑工程沉降防治分析与计算

采用下负荷面剑桥模型,联合渗流方程,建立土-水完全耦合平衡方程计算模型,探讨浅层地下水人工回灌在基坑工程降水过程中抑制基坑周边地面沉降的作用,并以邻近上海地铁一号线的淮海中路3号地块基坑降水为例,对基坑工程实测沉降和回弹数据进行数值拟合,理论结果与实际数据吻合。本方法对基坑工程地下水回灌防止地面沉降有一定参考指导作用。     

人工回灌过程中含水介质物理堵塞的试验研究

采用土柱渗流试验,模拟人工回灌过程中含水层的物理堵塞过程。通过测定回灌过程中含水介质渗透系数的时-空变化,系统分析和评价回灌液悬浮物浓度和水动力条件对堵塞的影响,并探讨含水介质的物理堵塞机理。研究表明,随着回灌液中悬浮物浓度的增大,悬浮物首先在含水介质的表层沉积,当悬浮物浓度为50、100、200mg/L时,回灌结束后砂柱表层介质的渗透系数分别降至初始的21%、13%和4%,表明表层发生了不同程度的堵塞现象;悬浮物浓度的大小对深部介质的渗透性影响较弱。另外,当进-出水面的水头差△H较小(即水力坡度较小)时,物理堵塞主要发生在砂柱表层,当△H为19.25cm时,回灌结束后表层渗透系数降为初始的7%;随着△H的增大,物理堵塞深度和程度越大,当△H为48.64cm时,19~34cm深度砂层渗透系数变成初始的60%。     

人工回灌物理堵塞特征试验及渗滤经验公式推导

人工回灌是提高水资源利用水平的重要工程措施,然而回灌过程中的堵塞问题会影响入渗效率和入渗工程的使用寿命。为了深入研究堵塞的机理,以控制堵塞问题,通过砂柱试验模拟了地下水人工回灌物理堵塞过程,通过测定含水率的变化分析了由堵塞引起的砂柱饱和-非饱和状态的转化。试验中出流速率经过了迅速增大到一峰值后快速减小,然后又缓慢变小的过程,即：仅经过72 h的回灌,砂柱的出流速率减小为2.18 m/d;72 h后砂样出流速率的减小明显放缓;192 h时,砂样出流速率为0.81 m/d,约为出流速率最大值的1/10。试验结果表明：回灌水悬浮物颗粒进入砂样空隙中引起渗透性减弱,和逐渐沉积在砂柱顶部形成的淤泥层是造成堵塞的直接原因,而淤泥层的形成是造成渗滤速率迅速下降的关键因素;淤泥层的弱透水性使砂样由上至下含水率发生了变化,导致了砂样导水率和水力梯度都降低,促使回灌渗滤速率迅速减小;回灌时间越长,淤泥层厚度越大,出流速率越小。由10组对比试验的结果,综合考虑引起雨洪渗滤系统堵塞的各种因素,建立了无砾石滤料雨洪水回灌过程计算渗滤速率变化的经验模型,拟合结果决定性系数为0.932。     

基坑工程降水回灌一体化装置研制

为保证基坑降水工程中回灌水满足济南泉域地下水系统的水质要求,研制了基坑工程降水回灌一体化装置。该装置包括回灌主机和集水箱2个部分,主要组件由水泵、过滤器、压力罐、电控系統、集水箱、回灌井管材等构成。介绍了回灌设备工作原理、技术特色。通过济南轨道交通R1线大杨庄站基坑降水工程的成功应用,验证了该基坑工程降水回灌一体化装置取得的良好环境效益和社会效益。     

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。