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打地热井一眼的造价成本

随着地热开发利用的不断发展，地热井的数量和抽水量都逐年增加，有的地方已达到甚至超过资源评价所限定的抽水量ji限。大量抽水而不回灌，势必造成水位持续下降，井的使用寿命将减少，不利于地热的持续发展。只抽不灌，不但不利于保护地热资源，同时也将含有某些有害成分的地热水牌的地表的水体或渗透到地下，造成不同程度的环境化学污染。有些排水温度超过环保的规定还会造成热污染。所以，回灌开采被看作是地热持续发展的重要措施之一。然而，由于不同的地热区其地质构造是不同的，所以回灌方式也不**。为了预测回灌开采后地下温度场等各种场的变化趋势以及冷锋面推进的速度，近年来还通过建立热储蓄模型和发展计算机数值模拟技术来加速回灌开采的研究。此外，回灌还会带来对地下新鲜清洁水的污染问题，所以回灌开采并不是一件十分容易的事情。国内外除地热电站所在的热田一般都打回灌井并开发研究外，多数中低温地热直接利用地热田进行回灌开采的还较少。目前，一些有比较丰富地热资源的城市，如天津市，由于地热采暖的抽水量很大，水位下降较快，因而城市地热管理部门已加强地热回灌开采的技术研究，并提出了在城市打地热井必须同时打回灌井的要求。

打地热井一眼的造价成本保持热储的流体压力, 维持地热田的开采条件 一般来说, 地热的开采会导致热储压力降低, 如果开采量过大, 使补给和开采失去平衡时, 热储压力会持续降低, 使地热田的生产能力降低, 甚至丧失生产能力和引起地面沉降。回灌对于维持或恢复热储压力, 稳定地热田的开采条件, 预防地面沉降具有重要作用。在zui早的回灌工程中, 其目的主要是处理地热废水, 但是后两个方面的目的在近年来已经受到了日益重视[1]  。

把温度较低的水灌入热储中是一项非常复杂的技术。如果回灌井的位置不当可能引起热储的冷却, 降低开采井的出水温度或产汽量;如果采用的回灌工艺存在问题, 回灌井的回灌能力可能逐渐降低, 甚至zui后丧失回灌能力。为了研究回灌的效果, 需要进行示踪试验, 并对地热田进行全面的监测把水灌入热储中会改变热储的状态, 有时影响范围可以达到很大的距离。回灌的影响从回灌点开始以不同的形式向外扩展, zui主要的是压力传导、流体的机械运动和热传导。正确理解三者的机理和关系对回灌工程的设计是非常重要的。在三者之中, 压力传导界面的运动是zui快的, 因为它是流体分子能量的传递, 其影响可能几天、几小时甚至几分钟就能到达开采井。化学界面的运移慢于压力传导, 因为它是回灌的物质分子的实际运移, 一般需要几星期或几天才能到达开采井。温度界面的运移是zui慢的, 因为回灌水在其运移过程中会被逐渐加热。

在回灌工程设计中, 非常重要的一点就是避免由于回灌水过快地到达开采井,从而引起开采井温度的降低。反之, 如果回灌井距离开采井或地热田开采区过远, 又不能起到保持热储压力, 稳定地热田生产能力的作用。地热回灌是高度依赖场地的, 也就是说每个回灌工程之间会因为开采井和回灌井之间的地质条件不同而存在差异, 甚至存在很大的差异。因此, 在生产性回灌之前必须进行回灌试验, 并在回灌试验的过程中进行示踪试验, 以研究回灌水在热储中运移的规律,研究回灌对于稳定热储压力和改善地热田生产技术条件方面的作用, 研究合理的回灌量和运行方式。

预测温度界面的运移速度在回灌工程设计中的重要性是可想而知的。但是, 在不掌握回灌水运移路径的性质之前, 是很难对此进行计算的。因此, 经常根据示踪试验成果来预测回灌引起开采井冷却的可能性。

堵塞问题

在地热回灌中, 经常由于堵塞而使井的回灌能力降低。堵塞的原因包括物理的和化学的。物理堵塞主要是由于水中含有的悬浮物颗粒, 在回灌压力的作用下附着在回灌井壁上或进入热储的裂隙中而影响回灌能力。此外, 回灌水中的气泡也可能影响回灌的速度。

为了避免或减轻物理堵塞, 可以用过滤的方法去除水中的悬浮物, 然后再进行回灌。当回灌井的水位低于地表时, 应在回灌井中安装回灌管, 使回灌水通过回灌管直接到达井水位以下, 以避免回灌水在井筒中自由下落过程中混入气泡, 从而影响井的回灌能力。化学堵塞是由于物理化学状态的改变或回灌水与地热水之间的化学反应而产生沉淀(主要为二氧化硅或碳酸钙等), 从而降低井的回灌能力。在高温地热田, 发电后的地热水的化学组分浓度增加, 温度和压力降低, 可能形成过饱和溶液, 产生沉淀析出。空气的作用也可能加速沉淀作用。因此, 在设计回灌系统时, 应研究合理的回灌水温度和工作压力, 尽可能避免产生化学沉淀而影响井的回灌能力。还应注意保证系统的密闭性,尽量避免回灌水和空气接触。在可能产生沉淀的化学组分含量较高时, 可以通过调节回灌水的pH值避免化学沉淀的产生。

回灌效果的监测和研究

为了掌握回灌的效果, 及时发现回灌引起的不利影响, 应该对开展回灌的地热田进行更为严格的监测。对于回灌井, 需要观测回灌的水量、水温、井口压力(水位)和水质。对于开采井, 观测项目包括开采量、出水温度、压力(水位)和出水的水质, 还要监测示踪剂的浓度。此外, 还应对周围的地热井进行监测, 除了正常的水量、水温、压力和水质监测外, 也应采取一些水样监测示踪剂的浓度。当回灌停止或暂停时, 应以一定的时间间隔测量回灌井和开采井内的温度剖面, 以观测回灌井停灌后的升温情况和开采井中可能的冷却。

根据监测数据可以发现回灌的短期效果, 要研究回灌的*效果就需要建立适当的模型。一种较为简单适用的模型就是根据示踪试验得到的参数, 求取解析解。对于复杂的情况, 需要建立数值模型。地热田的大量开采必然会造成热储寿命缩短，地下水位下降，并导致地面沉降，如果将开发利用后的地热弃水回灌地下，就可大大减轻上述弊端并控制地热水对地面的化学污染。对以热水为主的热水型地热田，回灌困难zui大，因为要回灌处理的废热水数量很大。在评价回灌方案时，要考虑回灌水的数量、温度和化学成分。实践证明，回灌废热水以保持热储层的压力和总开采量并不困难，重要的是不要因回灌温度较低的水而使生产井的水温降低。