孔隙型地熱儲層提高回灌率數(shù)值模擬研究

劉澤宇

摘要：地熱能是一種綠色無污染，可循環(huán)利用的可再生資源，然而目前對于地熱回灌率普遍較低的問題是一直需要重點解決的問題。通過建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)模擬，在垂直井一注兩采和水平井垂直井開采過程中，通過采用不同的回灌方式能夠有效提高地熱儲層的生產(chǎn)效率。因此在實際應(yīng)用過程中需要結(jié)合地熱儲層的形式，合理選擇回灌方式，才能夠有效增加回灌率。

關(guān)鍵詞：孔隙型;地熱儲層;回灌率

目前資源短缺問題已經(jīng)成為全球所需要解決的重點問題之一，地熱能是一種綠色污染的可再生資源，由于其儲量大，分布廣，清潔環(huán)保穩(wěn)定性好等特點受到了社會各界的高度關(guān)注。這個資源高效合理地開發(fā)，能夠有效實現(xiàn)節(jié)能減排戰(zhàn)略目標。地熱回灌是人工將利用過的地熱尾水或者是常溫地下水進行回灌。通過對地熱水回灌，能夠有效保持熱儲層內(nèi)的流體壓力處于穩(wěn)定的狀態(tài)，防止地面發(fā)生沉降，另一方面能夠恢復(fù)和改善熱儲層的產(chǎn)熱能力，通過提高地熱資源的利用率，可以有效實現(xiàn)地熱廢水的有效利用，防止地熱廢水直接排放對周圍環(huán)境的污染。

1研究區(qū)域的實際概況

結(jié)合實際地質(zhì)情況可以看出，我國的地熱資源開發(fā)潛力非常巨大，但是綜合利用的效果較差，在溫度上研究區(qū)域的大多數(shù)溫泉溫度較為穩(wěn)定，浮動的范圍大概在10℃以內(nèi)有逐漸降低的，其實在流量上相對一部分的溫泉對比過去流量相對減少，但是由于各種原因的存在，流量也在發(fā)生著下降，大部分溫泉主要以洗浴健身為主，綜合利用能力很低，地熱尾水中含有大量的結(jié)構(gòu)粒子，地熱尾水的溫度較高，大部分的情況下會排放至附近的河當中，會對周圍的自然環(huán)境造成影響，且負離子對人體的傷害較大。目前我國孔隙型地熱儲層的回灌技術(shù)尚不成熟，沒有進行重點的研究。

2地熱回灌數(shù)值模型

結(jié)合相應(yīng)的數(shù)值模擬軟件，建立兩種不同井型的地熱回灌數(shù)值模型，數(shù)值模型的尺寸控制在合理的范圍之內(nèi)模型內(nèi)架設(shè)，非透水邊界并沒有外來水進行補充，接觸層內(nèi)的各項為同性，定壓開采。

模型假設(shè)隨著注水開發(fā)的不斷進行，注水周期會對周圍的儲存造成傷害，因此通過增壓回款、壓力回灌以及壓裂后增加回灌三種方法進行回灌能夠有效提高開采井的回灌率。

地熱回灌數(shù)值模型可以用參數(shù)體的形式充分反映出儲藏內(nèi)的孔隙度、滲透率等物性參數(shù)，儲層內(nèi)的孔隙度和滲透率可以充分表明儲集能力和滲流能力。因此建立模型中利用高斯模擬方法，輸入?yún)?shù)為變量統(tǒng)計參數(shù)、差函數(shù)參數(shù)以及條件數(shù)據(jù)。可以充分反映出研究區(qū)域內(nèi)的孔隙度，滲透率等數(shù)值，為數(shù)值模型的建立奠定基礎(chǔ)。

3存在的主要問題

將溫度較低的水灌入到熱儲中是一項非常復(fù)雜的技術(shù)，如果回灌井的位置不當，可能會引起熱塑發(fā)生冷卻，降低開采井的出水溫度，如果采用的回灌工藝存在的問題，回灌井的能力會逐漸下降，甚至喪失到回灌能力，為了能夠有效提高回灌效果，需要進行示蹤實驗，并對地熱田進行全方位的檢測。

3.1回灌及示蹤實驗

將水灌入到熱處中會直接改變到熱水的狀態(tài)，有時影響范圍可以達到很大的距離，回灌的影響是從回灌點開始以不同的形式進行擴散，其中最主要的是壓力傳導(dǎo)、流體傳導(dǎo)以及熱傳導(dǎo)。因此在實驗過程中，應(yīng)當正確理解三者之間的關(guān)系，以及對回灌工程的設(shè)計非常重要。在這三者之中，壓力傳導(dǎo)的界面是運動最快的，主要是因為流體分子的能量傳遞，在短短幾天的時間內(nèi)就可以快速達到開采井，化學(xué)界面的運動要慢于壓力傳導(dǎo)，主要是因為回罐物質(zhì)分子的運動一般需要幾個星期才能夠到達開采井，溫度界面的運移是最慢的，因為回灌水在其運行過程中會逐漸被加熱。

在回灌工程設(shè)計過程中非常重要的內(nèi)容就是避免回灌水過快地到達開采井，從而引起開采井溫度的降低，反之如果回灌井距離開采井過遠就不能保持熱儲壓力。地熱回灌是高度依賴場地的，也就是說每一個回灌工程之間會因為開采井與回灌井之間的地質(zhì)條件不同，而存在差異性。因此在生產(chǎn)之前必須對回灌井進行實驗研究，并且對回灌實驗過程中進行示蹤實驗，研究回灌水在儲層中的運行規(guī)律對穩(wěn)定熱儲壓力有著非常重要的作用。

3.2回灌效果的監(jiān)測與研究

為了能夠有效提高回灌的效果，及時發(fā)現(xiàn)在回灌過程中的不利影響因素，需要對整個回灌進行嚴格監(jiān)測。對于回灌井要觀察回灌井的水量、水溫以及井口壓力，對于開采井要不斷監(jiān)測開采量以及出水量，同時還需要監(jiān)測示蹤劑的濃度，另外還需要對周圍的地熱井進行監(jiān)測，除了正常的檢測之外，還需要對水樣中的示蹤劑濃度進行監(jiān)測，當回灌停止之后，應(yīng)當隔一段時間對回灌井和開采井內(nèi)的溫度進行監(jiān)測，這樣可以明確觀察回灌井在停止回灌之后的溫度情況。

4建議

地熱資源作為一種新型的礦產(chǎn)能源，資源分布較廣且非常容易開采的特點，但是只有在科學(xué)合理開采的前提下，地熱資源才能夠?qū)崿F(xiàn)可再生開采結(jié)合我國地域的資源開發(fā)利用現(xiàn)狀，在不斷提高地熱資源勘查力度的同時需要對各種地熱資源進行深入研究，發(fā)揮地熱泵技術(shù)的優(yōu)勢，開展地熱資源的綜合利用，重視油氣區(qū)地熱資源的利用，充分利用油氣廢氣和油氣田產(chǎn)水井，加大對高溫地熱能源的合理開發(fā)利用，對于增強型地熱系統(tǒng)，應(yīng)當采取相應(yīng)的技術(shù)力量在有利區(qū)域內(nèi)開展測試技術(shù)探索，此外在開發(fā)利用地熱資源的同時，有必要加強地熱回灌以及防腐措施的研究從而促進了地熱資源的可持續(xù)化發(fā)展。

5結(jié)束語

綜上所述，地下熱水的連續(xù)高效回灌能夠有效提高地熱儲層的開采效率，然而在實際運行過程中，地下熱水的高效回灌一直是一項重要的研究內(nèi)容，為了能夠?qū)崿F(xiàn)地熱資源的可循環(huán)開發(fā)，減緩地熱尾水對于周圍自然環(huán)境的污染，地下熱水人工回灌是重要的技術(shù)手段，但是我國很多地熱儲層在持續(xù)運行過程中會發(fā)生不同的問題，因此需要采取相關(guān)措施進行有效控制，才能夠有效提高地熱資源的開采效率。

參考文獻

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