深层孔隙型热储地热尾水回灌堵塞机理及示踪技术研究

【摘要】：为实现地热资源可持续开发利用的良性循环，减少地热尾水排放对环境造成的污染，地下热水人工回灌是必然途径，而堵塞是制约地下热水人工回灌的瓶颈，特别是深层孔隙型热储地热尾水回灌堵塞影响因素异常复杂且具有多变性，地下热水的持续高效的回灌仍属世界难题。为评价地热尾水回灌效果，分析回灌水运移方向、速率等规律，查明热储层在回灌前后压力场、水化学场、温度场变化，明确开采井和回灌井之间“热突破”情况，地热回灌对井示踪试验是研究这些问题最重要、最直观的工作方法之一，然而国内深层孔隙型热储回灌示踪试验尚无成功先例。因此，深化和完善深层孔隙型热储地热尾水回灌堵塞机理与防治措施，系统地开展地热尾水回灌示踪实验的研究，对热储资源科学持续地开发利用与保护，延长地热田的使用寿命以及建设环境友好型社会具有重要的理论与现实意义。 论文选取亟待进行地下热水回灌的全国地热名城咸阳深层孔隙型热储地下热水为研究对象，在地热地质、水文地质以及地热对井回灌运行条件约束下，在现场调研取样测试分析的基础上，应用水文地球化学理论模拟—室内模拟实验—现场回灌实验相结合的方法，开展了深层孔隙型热储地热尾水回灌堵塞机理和示踪实验的研究。堵塞机理研究结果揭示了热储水-岩反应中各类矿物的溶解沉淀规律、查明了回灌过程中化学、悬浮物、颗粒运移、气体以及微生物等多元影响回灌堵塞机理的程度及主次关系，并针对每种堵塞因素提供了相应的防治回灌堵塞建议。示踪试验选取硫氰酸铵作为示踪剂，准备充分，操作规范，实验期间尚未监测到示踪剂响应表明回灌井与开采井群连通性不理想，回灌短时期内不会造成“热突破”。 本文研究取得的结论和认识，为深层孔隙型地热尾水回灌堵塞防治提供了技术支撑，为今后地热对井回灌示踪试验积累了宝贵的经验，为深层孔隙型地热资源的可持续利用提供了科学依据。 【关键词】：孔隙型热储 地下热水回灌 堵塞机理 示踪试验
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P314;P641.2
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-20
• 1.1 选题目的及意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-15
• 1.2.1 地热尾水回灌堵塞机理研究现状13-14
• 1.2.2 热储层回灌示踪研究现状14-15
• 1.3 技术思路与创新点15-20
• 1.3.1 研究内容15-16
• 1.3.2 技术思路16-18
• 1.3.3 创新点18-20
• 第二章 研究区概况20-29
• 2.1 自然地理20-21
• 2.2 地形地貌21-22
• 2.3 构造22-24
• 2.3.1 区域地质构造22
• 2.3.2 控热地质构造22-23
• 2.3.3 地层概况23-24
• 2.4 回灌区蓝田灞河组物性特征24-29
• 2.4.1 回灌区灌、采井地热地质条件24-27
• 2.4.2 回灌区地热井给水能力分析27
• 2.4.3 回灌区热储含水层渗透系数计算27-29
• 第三章 水文地球化学模拟研究29-38
• 3.1 热储环境模拟29-34
• 3.1.1 热储温度模拟29-32
• 3.1.2 热储酸碱度模拟32
• 3.1.3 热储流体混入量模拟32
• 3.1.4 水文地球化学反应路径模拟32-34
• 3.2 热储矿物溶解沉淀规律模拟34-37
• 3.2.1 温度对矿物溶解沉淀规律的影响35-36
• 3.2.2 pH值对矿物溶解沉淀规律的影响36
• 3.2.3 氧化还原电位对矿物溶解沉淀规律的影响36-37
• 3.3 地热尾水与原水混合模拟37-38
• 第四章 地热尾水回灌堵塞机理模拟实验38-63
• 4.1 化学堵塞39-48
• 4.1.1 室内化学堵塞模拟实验39-44
• 4.1.2 实验室模拟-理论的耦合44-46
• 4.1.3 化学堵塞矿物成分对比46-47
• 4.1.4 回灌现场WH2 井回扬水成分对比分析47-48
• 4.2 悬浮物堵塞48-55
• 4.2.1 回灌目的层岩样分析48-49
• 4.2.2 热储孔喉与尾水悬浮物粒径分析49-52
• 4.2.3 室内悬浮物堵塞模拟实验52-55
• 4.3 颗粒运移55-56
• 4.3.1 评价方法55
• 4.3.2 实验方法55-56
• 4.3.3 实验结果56
• 4.4 热储岩心应力敏感性实验研究56-58
• 4.4.1 岩心力学性质实验57
• 4.4.2 岩心应力敏感性实验57-58
• 4.5 气体堵塞58-60
• 4.5.1 实验步骤及原理59
• 4.5.2 实验结果及分析59-60
• 4.6 微生物堵塞60-61
• 4.6.1 实验步骤及原理60
• 4.6.2 实验结果及分析60-61
• 4.7 各堵塞因素堵塞程度分析61-63
• 第五章 地热井回灌示踪试验63-80
• 5.1 地热回灌背景64-67
• 5.1.1 地热井回灌概况64-66
• 5.1.2 地热井系统运行模式66-67
• 5.2 回灌区地热井水化学特征67-70
• 5.2.1 回灌区地热井水化学类型特征67-68
• 5.2.2 回灌区地热井水化学宏量组分含量分布68-70
• 5.3 示踪试验方法与过程70-80
• 5.3.1 示踪试验准备70-76
• 5.3.2 示踪试验过程76-77
• 5.3.3 示踪试验结果77-80
• 结论与建议80-82
• 参考文献82-84
• 攻读学位期间完成的论文及参与的科研项目84-85
• 致谢85

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