277-地热回灌井的设计与运行.pdfVIP

地热回灌井的设计与运行 东营市建筑设计研究院 王冰 王爱清 东营市东营区城市管理和行政执法局 张雷 地热尾水回灌可以有效的避免区域内水位下降、水土污染和热污染等一些列环境地质问 题。由于地热尾水回灌技术复杂，回灌过程中常发生回灌过滤器堵塞，导致回灌量迅速减少， 回灌井丧失回灌能力、提前报废，由于回灌技术落后，造成投资损失，不能实现可持续开采 利用。研究发现，各种物理、化学和微生物因素形成结晶、结构和微生物孳生，是造成地热 井回灌过滤器堵塞、回灌水量减少的主要原因。从研发地热尾水回灌防腐过滤器及其相应配 套技术入手，避免地热尾水回灌过程中在过滤器处形成结晶、结垢和微生物孳生堵塞，加大 回灌过滤层表面积、加压等技术措施，可以增加回灌量并延长回灌时间，达到一次投资多年 受益，实现地热资源的可持续开采至关重要。 1 回灌系统设计 1.1 回灌防腐过滤器设计 选用 Φ177.8x8.05mm 的J55 石油套管为基础管，根据地层压力情况，设计滤水管开孔 大小及孔距，在满足地层压力的前提下，确定滤水管最大孔隙率，以增加回灌水通道面积。 在开孔的使用套管外侧，螺旋形等距离缠绕覆塑丝，作为滤水管的透水层、阻砂层。覆塑丝 是由铅丝外覆耐高温聚乙烯加工而成。耐高温聚氯乙烯具有耐酸碱、抗微生物、耐高温、耐 磨性能，能有效防止地热尾水的腐蚀，并能有效防止铁细菌(FB)、腐生菌(TGB)、硫酸盐还 原菌(SRB)等微生物的孳生蔓延，从而起到避免结晶、结构和微生物孳生造成的滤水管堵塞。 1.2 回灌井孔设计 0-350m 开凿孔径为 Φ445mm 钻孔，350-1800m 开凿孔径为 Φ394mm 钻孔。 1.3 回灌井身设计 0-300m 下入 Φ339.7x9.05mm 的石油套管； 300-1100m(封井位置) 下入 Φ177.8x8.05mm 的石油套管； 1100-1790m 孔端，与热储层相对应处，安放 Φ177.8x8.05mm 的石油套管； 其中，①防腐滤水管长度应不小于回灌热储层的厚度 ②最底部安放不小于10m 的沉砂管 ③抽水井也可以与回灌井设计相同，便于开采与回灌功能互换使用。 1.4 井距设计 王冰 1992.8，大学 邮编：257091 东营市府前街98# 东营市建筑设计研究院 446192459@ 联系电话：0546-8332194 回灌井距离开采井距离应大于2 倍的开采影响半径，开采影响半径计算依据：按单井允 许开采量开采100 年、消耗15%左右地热储量计算。 计算公式：R=(36500Qf/0.5H)-2 ，式中 R—地热开采井开采100 年排出热量对热储层的影响半径，m Q—地热井开采稳定产量，m³/d f—水比热/热储岩石比热的比值，介于3-5 之间 H—热储层厚度，mm 确定地热井稳定产量，以抽水试验确定，计算使用的压力降低值一般不大于0.3MPa， 降深约30.6m，最大不大于0.5MPa，降深约51m，年压力下降速率不大于0.02MPa。 1.5 回灌设施 回灌设施包括：悬浮物剔除过滤器、除砂器、5µm 精细过滤器、除气罐、增压泵、流量 计、井口密封装置、回灌井。 2 回灌试验方法及过程 回灌试验前首先分别对开采井和回灌井进行稳定抽水试验，检测：静水位、降深、最 大出水量、稳定出水量（即许可开采量）、单位涌水量、水温、水质等。抽水试验同时对另 一口井进行静水位观测及分析。然后进行试 灌，最后正式进行地热尾水人工回灌试验。该次回灌试验采用对井同层加压方式，即一眼 开采另一眼同时回灌。回灌储热层和开采储热层属于同一层位，回灌过程中将回灌井密封， 使回灌井处于真空状态，避免空气进入，同时通过加压泵向回灌井进行注水。回灌井密封装 置应安装自动排气阀。加压泵连接的回灌管道直接插入回灌井静水位下5-10m，回灌水源为 开采井换热后的尾水，水温5-30℃。回灌过程中对水温、水量、水压（降深）、气温等进行 观测（包括开采井）。 2.1 出水量、回灌量的相关分析 在实际回灌试验中，以55.7 m³/h 持续150 分钟回灌，回灌压力逐步上升到4.9MPa， 回灌量降低到35m³/h，持续一