地壓型熱儲回灌堵塞機理及其防治研究——以咸陽城區(qū)為例.pdf

1、地下熱水人工回灌是實現(xiàn)地熱能源、水資源可持續(xù)循環(huán)利用的必然途徑,而堵塞是制約地下熱水人工回灌的瓶頸問題。若要實現(xiàn)循環(huán)利用的目的,就必須在地下熱水回灌堵塞機理研究中有所突破。而地下水尤其是熱儲流體回灌堵塞機理研究由于其影響因素的復(fù)雜性及多變性,至今熱儲流體回灌堵塞機理仍是尚未攻克的世界性難題。本文以全國地熱城咸陽城區(qū)熱儲回灌為例,在巖心礦物及其物性分析、懸浮物粒徑特征及礦物成分分析、室內(nèi)回灌模擬實驗、PHREEQC軟件模擬、回灌前后水質(zhì)對

2、比、氣體與微生物分析及現(xiàn)場實證等結(jié)果的基礎(chǔ)上,分析熱儲回灌過程中的堵塞機理。討論各堵塞影響因素及其堵塞程度隨時空的變化規(guī)律,研究熱儲回灌過程中堵塞機理。進而為咸陽城區(qū)地熱回灌防治堵塞提供理論依據(jù),并試圖為地壓型熱儲回灌堵塞機理研究提供參考和思路。
　　研究結(jié)果表明:研究區(qū)內(nèi)造成堵塞的因素主要有物理堵塞、化學(xué)堵塞、氣體堵塞、微生物堵塞及復(fù)合堵塞。其中物理堵塞主要由懸浮物堵塞、顆粒運移及粘粒膨脹引起。巖心總體滲透率先急劇下降,后變?yōu)榫?/p>

3、慢下降。懸浮物堵塞程度隨溫度和壓力的升高而加劇,且回灌介質(zhì)表面堵塞程度巖心較內(nèi)部嚴重。A、B兩塊巖心安全流量分別為0.75mL/min、4mL/min,并據(jù)此計算研究區(qū)各井單位時間內(nèi)的最大允許回灌量。將不同礦化度的尾水通過巖心流動儀器,發(fā)現(xiàn)巖心滲透率并未發(fā)生較大變化,因此回灌中粘土膨脹致堵不明顯。
　　以熱儲流體水文地球化學(xué)理論模擬與室內(nèi)回灌堵塞模擬實驗相結(jié)合,通過PHREEQC軟件模擬地熱水由熱儲層—抽水井—管道輸送—回灌井—熱

4、儲層過程中礦物溶解沉淀規(guī)律,并結(jié)合室內(nèi)模擬回灌實驗結(jié)果及研究區(qū)現(xiàn)場實證。得出地熱水由于環(huán)境改變而結(jié)垢或溶解的規(guī)律,在抽水—輸送—回灌每個過程中都有結(jié)垢現(xiàn)象發(fā)生,且結(jié)垢礦物有所區(qū)別,特殊的是方解石的結(jié)垢貫穿始終。氣體堵塞程度隨溫度及壓力的增加而加劇。研究區(qū)內(nèi)微生物堵塞主要由腐生菌、鐵細菌和硫酸鹽還原菌引起。文中對研究區(qū)的復(fù)合堵塞機理進行分析,回灌井內(nèi)主要為化學(xué)—微生物—物理型復(fù)合堵塞,回灌熱儲層內(nèi)復(fù)合堵塞以化學(xué)—物理—氣體類型為主。研究區(qū)