论文部分内容阅读
地下热水人工回灌是实现地热能源、水资源可持续循环利用的必然途径，而堵塞是制约地下热水人工回灌的瓶颈问题。若要实现循环利用的目的，就必须在地下热水回灌堵塞机理研究中有所突破。而地下水尤其是热储流体回灌堵塞机理研究由于其影响因素的复杂性及多变性，至今热储流体回灌堵塞机理仍是尚未攻克的世界性难题。本文以全国地热城咸阳城区热储回灌为例，在岩心矿物及其物性分析、悬浮物粒径特征及矿物成分分析、室内回灌模拟实验、PHREEQC软件模拟、回灌前后水质对比、气体与微生物分析及现场实证等结果的基础上，分析热储回灌过程中的堵塞机理。讨论各堵塞影响因素及其堵塞程度随时空的变化规律，研究热储回灌过程中堵塞机理。进而为咸阳城区地热回灌防治堵塞提供理论依据，并试图为地压型热储回灌堵塞机理研究提供参考和思路。研究结果表明：研究区内造成堵塞的因素主要有物理堵塞、化学堵塞、气体堵塞、微生物堵塞及复合堵塞。其中物理堵塞主要由悬浮物堵塞、颗粒运移及粘粒膨胀引起。岩心总体渗透率先急剧下降，后变为缓慢下降。悬浮物堵塞程度随温度和压力的升高而加剧，且回灌介质表面堵塞程度岩心较内部严重。A、B两块岩心安全流量分别为0.75mL/min、4mL/min，并据此计算研究区各井单位时间内的最大允许回灌量。将不同矿化度的尾水通过岩心流动仪器，发现岩心渗透率并未发生较大变化，因此回灌中粘土膨胀致堵不明显。以热储流体水文地球化学理论模拟与室内回灌堵塞模拟实验相结合，通过PHREEQC软件模拟地热水由热储层—抽水井—管道输送—回灌井—热储层过程中矿物溶解沉淀规律，并结合室内模拟回灌实验结果及研究区现场实证。得出地热水由于环境改变而结垢或溶解的规律，在抽水—输送—回灌每个过程中都有结垢现象发生，且结垢矿物有所区别，特殊的是方解石的结垢贯穿始终。气体堵塞程度随温度及压力的增加而加剧。研究区内微生物堵塞主要由腐生菌、铁细菌和硫酸盐还原菌引起。文中对研究区的复合堵塞机理进行分析，回灌井内主要为化学—微生物—物理型复合堵塞，回灌热储层内复合堵塞以化学—物理—气体类型为主。研究区内各堵塞因素的影响程度由大到小依次为颗粒运移、化学堵塞、悬浮物堵塞、气体堵塞、粘粒膨胀。最后，针对每个堵塞因素及复合堵塞的堵塞机理制定相应的防治回灌堵塞建议及要求。剖析本文在研究地压型热储回灌堵塞机理中的不足，并对今后热储回灌堵塞机理研究提出希望和建议。