基于水文地球化学模拟的地热尾水回灌化学堵塞研究

【摘要】：孔隙型热水回灌的堵塞机理研究在国内外文献报道中极为有限，迄今为止仍属世界性难题。论文选取咸阳城区为研究区，在回灌现场调研取样的基础上，应用水文地球化学模拟与室内堵塞模拟耦合方法，以井口热流体化学特征与井下热储环境相结合，以“热储原水-回灌尾水-热储岩石-过滤物-沉淀物”相互关系及其转化机理为主线，通过热储水-岩-气-微生物-沉淀物的测试分析及模拟实验，揭示井下井上、管道内外、热储化学组分的水-岩-气之间的相互作用过程、溶解沉淀变化规律及其对堵塞的影响程度，为地下热水回灌化学堵塞机理及防治提供技术支撑，为评价地下热水资源可持续开发利用提供科学依据。 室内实验、软件模拟及现场实证的耦合研究结果表明，化学堵塞的机理复杂，其影响因素众多，温度和PH的变化是导致化学堵塞形成的主导因素。而咸阳城区地热尾水回灌中最可能的化学堵塞物来源为方解石，其在地下热水的开采过程、输送过程及回灌过程均有产生，为主要的化学堵塞物；其次，地下热水开采过程中也会有一定量的无定形二氧化硅析出，即白色的鼻涕状物质；热水输送中因为铁质管道的腐蚀作用会在铁管产生各种铁垢；研究区开采井附近发现少量的硫酸盐垢，硫酸盐在研究区属于轻微结垢。 本文的研究中取得的一些结论和参数对于热水回灌后续的研究有一定的参考价值，对于地下热水回灌研究的推进具重要的理论意义和实际意义。 【关键词】：地下热水 尾水回灌 化学堵塞 反应性矿物 模拟
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：P641
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 课题的提出及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势10-12
• 1.3 研究方法、内容及创新点12-13
• 1.4 技术路线13-16
• 第二章 区域地理及地热地质16-24
• 2.1 自然地理概况16-17
• 2.2 地热地质17-24
• 2.2.1 控热构造17-18
• 2.2.2 地层概况18-21
• 2.2.3 热储特征21-22
• 2.2.4 回灌 1 号井22-24
• 第三章 研究区地下热水水文地球化学特征24-36
• 3.1 地下水水化学分布特征24-26
• 3.1.1 TDS 及宏量组分变化24-26
• 3.1.2 水化学类型分布26
• 3.2 水文地球化学作用26-34
• 3.2.1 溶滤作用26-29
• 3.2.2 脱硫酸作用29-30
• 3.2.3 混合作用30-33
• 3.2.4 蒸发浓缩作用33
• 3.2.5 阳离子交替吸附作用33-34
• 3.2.6 脱碳酸作用34
• 3.3 小结34-36
• 第四章 热储环境的水文地球化学模拟36-42
• 4.1 热储温度模拟36-40
• 4.2 热储 PH 值模拟40-41
• 4.3 热储混入量模拟41-42
• 第五章 热储矿物溶解沉淀规律研究42-67
• 5.1 热储反应性矿物确定42-43
• 5.2 影响矿物溶解沉淀规律的因素43-46
• 5.3 反应性矿物溶解沉淀规律研究46-67
• 5.3.1 碳酸盐类矿物46-52
• 5.3.2 硅酸盐矿物52-57
• 5.3.3 硫酸盐矿物57-63
• 5.3.4 金属矿物垢63-67
• 第六章 地热尾水回灌化学堵塞模拟研究67-81
• 6.1 室内实验模拟67-72
• 6.1.1 静态配伍实验67-69
• 6.1.2 动态配伍实验69-72
• 6.2 水文地球化学模拟72-76
• 6.2.1 静态配伍实验模拟72-73
• 6.2.2 动态回灌试验模拟73
• 6.2.3 室内-理论耦合模拟73-76
• 6.3 化学堵塞及其机理研究76-80
• 6.3.1 热水开采过程76-77
• 6.3.2 管道内化学堵塞77-79
• 6.3.3 回灌过程化学堵塞79-80
• 6.4 小结80-81
• 结论及建议81-83
• 参考文献83-86
• 攻读硕士学位期间参与的科研项目及完成的论文86-87
• 致谢87

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