Ⅰ 地熱回灌操作技術
經過在沉積盆地型地熱田中多年回灌實踐和探索,總結出一套回灌運行操作技術方法。它不僅是國內外其他地區類似地熱田回灌開采運行中成功的先進技術,同時也是結合當前國家地熱勘查、評價相關規范和法規,充分考慮回灌工作的發展趨勢而形成的。回灌是一項系統的復雜工程,實際日常生產運行中,綜合影響因素和注意事項較多,各環節都應有科學合理和可操作性強的技術要求和規程,才能使相關工作都做到有章可循,以規避各類隨意行為,防止事故發生,提高地熱回灌率。
1.回灌前准備工作的技術要求
(1)合理選擇適宜的回灌方式
為了保證回灌系統在真空密封狀態下進行,宜採取通過回灌水管內進水的方式進行回灌(需要反復進行回揚方式除外),回灌管應下至回灌井內靜水位以下5~10m的深度,整個運行系統應嚴格密封。地熱回灌應遵循原水同層回灌(成井目的層相同)的原則;不能做到同層回灌的異層采灌系統,回灌流體質量應好於回灌層的流體質量,保證回灌水對熱儲層無傷害。
(2)回灌系統管路檢查
地熱回灌管網系統應保持密閉狀態,且應始終保持正壓,各種監測儀表、儀器的運轉正常,過濾器的精度須達到規定要求。回灌運行前,要對整個系統管網系統進行徹底沖洗,保證系統管道及設備在充分清潔後再使用,以消除系統管路內的雜質被傳輸到回灌井內,影響回灌效果。
2.回灌啟動時的技術要求
在回灌運行正式啟動時灌量不宜過大,應從小到大逐漸增加灌量,如一開始就採用大流量回灌,容易造成井下濾層破壞。並且注入量由小到大可以盡可能的排除井管內的空氣,避免井管內空氣由於來不及逃逸而隨回灌流體壓入儲層內,產生氣堵。密切觀測回灌過程中壓力變化,調節回灌量,以壓力表、水位數據的變化情況來判斷回灌能力,待確認回灌通暢時,再逐漸增加灌量,直至正常運行。加壓回灌時,壓力也應從小到大逐漸增加。在運行一段時間後,回灌井內水位基本穩定(波動范圍在5~10cm/30min)或水溫無明顯變化時,分別在開采井井口、回灌井井口同時取樣送檢進行流體質量化驗分析。
3.回灌運行中的技術要求
在回灌運行過程中,應確保整個回灌系統的密閉狀態,對管網中的介面部分應隨時進行密封檢修。回灌運行時要密切監視開采井、回灌井的水位、開采量、回灌量、水質及過濾器兩端壓力、管路壓力等數據變化情況,正確判斷回灌系統的運行狀況,針對各種堵塞情況及時採取有效措施,如對於回灌管路的堵塞,可直接用連續反沖洗方法處理;對於回灌井本身產生的堵塞,可用間歇停泵空壓機氣舉洗井或回揚反沖洗的方法進行處理。
回灌運行時如果灌量隨著時間的延長而逐漸下降,同時反沖洗井效果不甚理想時,可採用加壓回灌、間歇回揚方式,以增加回灌量。在常壓自然回灌的基礎上,待回灌水管和放氣閥溢水後,關閉放氣閥從小到大緩慢加壓進行壓力回灌運行操作。如果壓力回灌時,灌量仍在不斷減小,說明系統堵塞嚴重或回灌井濾水管內表面上隨回灌流體進入的雜質不斷增加,回灌阻力增大,需要暫時停止回灌操作而採取間歇回揚洗井措施來疏通濾層,清除井下集聚沉澱的雜質,恢復回灌能力。當回灌井出水量恢復至初始出水量及水清砂凈後,停止回揚,再進行下一次常壓回灌與加壓回灌。抽水回揚後由於井內流體動水位下降,井管內充滿空氣,需要及時排氣。
4.停灌期間系統設施的養護
在地熱回灌系統停止使用期間,要認真封閉開采井、回灌井井口,對系統各部分進行密封處理,並且利用自動控制的氮氣保護裝置,將停用的地熱井液面以上的井管部分充滿惰性氣體,隔絕空氣,防止空氣滲入井管,造成氧化腐蝕。
5.地熱回灌系統中相關監測工作
為分析地熱回灌的綜合效應,其中一項較為重要而又基礎的研究內容就是對比分析回灌前後地熱井儲層參數的變化特徵。地熱回灌過程中的相關數據監測,並不僅僅局限於監測地熱田本身和地熱開發對熱儲層參數的影響,對與開采井、回灌井有關參數的定期監測應同時進行。水位、水溫、水質是最基本的監測內容。回灌運行前、停灌期間對開采井、回灌井進行靜水位及對應液面溫度觀測尤為重要。同時為保證回灌進展順利,在地熱回灌系統運行過程中,相關回灌開采動態信息也要定期實時監測,因為通過對運行數據的監測和數據分析,可以更多的掌握和分析出不同地層構造對回灌量的影響程度,回灌對維持儲層壓力、抬升區域水位的綜合影響。觀測項目要包括:回灌運行時開采井、回灌井動水位及對應液面溫度;開采量(開采總量和瞬時開采量)、回灌量(回灌總量和瞬時回灌量);井口壓力;過濾器進口與出口端壓力值及壓差;排氣罐口壓力、氣體組分和攜帶物、氣體釋放量、水質等。水位的監測頻率以每月1~2次為宜;各種壓力應隨時監測;氣體分析應在回灌初期進行。有些數據依靠普通的儀表儀器或常規取樣化驗即可獲得,但深層次的研究數據則需要特別手段,如懸浮物、細菌的定性定量分析需藉助油田精細檢測技術,深部熱儲層的溫度、壓力情況需通過井下測溫測壓技術等。
回灌流體的水質、儲層回灌前後流體化學性質及成分的變化是地熱回灌中需要重點長期監測的一項內容。地熱回灌各階段所獲得的水質跟蹤監測數據可及時發出警示,提醒及時採取相應防範措施。另外盡管在地面設施上已充分考慮了當溫度壓力變化可能造成的化學物理堵塞問題,但低溫回灌流體注入儲層後,與地層局部熱流體混合再發生的化學變化是一個很復雜很隱蔽問題,導致的潛在堵塞、腐蝕或結垢影響需作詳細地專項分析,長期跟蹤檢測。回灌系統水質監測項目應包括:全分析、酸性樣、鹼性樣、氣體樣、懸浮物、溶解氧含量、侵蝕性二氧化碳、過濾器殘渣樣、細菌樣(鐵細菌、硫酸鹽還原菌、腐生菌)等。回灌初期、中期各取樣監測一次;過濾器前、後要分別取樣;回揚早、中、晚期分別取樣;特殊情況如出現異常或專項試驗研究則要加密取樣和進行針對性取樣。
回灌對熱儲層地溫場的影響是在進行大規模回灌的情況下首先要監測的內容。由於地熱井開采時的流體溫度(即使是最大穩定流溫)也並不能完全真實地代表深部熱儲層的溫度,因此要取得地熱回灌對熱儲溫度場影響方面的實測數據,應有針對性的在某一回灌連續性較好的地點,在回灌停止時間段內,選取不同目的層的回灌井進行井下連續穩態測溫測壓工作,獲得熱儲層內各井段在一個停灌周期內的井溫、壓力資料。回灌井測井工作應從停灌後立即開始至下一次回灌來臨之前這一時間段內連續進行。最好每月進行一次;如考慮工作成本,也要做到每2個月測井一次。通過這些連續性的測井資料,才能更好的了解回灌後儲層溫度場、壓力場逐月變化情況和發展勢態。
Ⅱ 第二開采方案
第二開采方案為在第一開采方案中加上新規劃的9個開采井和6個回灌井(圖5-20),其中中新元古界熱儲層中有6個開采井(TC-04、TC-05、TC-06、TC-07、TC-08、TC-09)和5個回灌井(TG-02、TG-03、TG-04、TG-05,TG-06),奧陶系熱儲層中有3個開采井(TC-01、TC-02、TC-03)和1個回灌井(TG-01)。回灌方式有兩種,一種是同層「一采一灌」的對井,即在一個新開采井或原有開采井的鄰近施工一個回灌井,兩井的井口相距數十米,但井底的距離大於500m,用開采井開采出來的熱水經使用後或經熱交換器後再通過回灌井回灌到原來的熱儲層中。HX-32和TG-02、TC-04和TG-03、HX-25和TG-04、TC-05和TG-05以及TC-06和TG-06為五對同層「一采一灌」對井,開采井開采中新元古界熱儲層熱水,再通過回灌井回灌到相同的熱儲層中。另一種是異層「一采一灌」對井,用開采井開采中新元古界熱儲層熱水,經使用後或經熱交換器後,再通過鄰近的回灌井回灌到奧陶系熱儲層中,TC-03和TG-01就是這樣的對井。對這兩種回灌方式,曾在TG-04和TG-01井進行過回灌試驗,證實是可行的,其中TG-04井已投入使用,運行正常(李明朗等,1999)。在預測計算中,原有開采井仍按模擬計算期間的開采量開采,新的開采井的開采量,單個井為20萬m3/a,「一采一灌」對井中的開采井為25萬m3/a,回灌井的回灌水量為20萬m3/a,其中奧陶系熱儲層回灌井TG-01的回灌水溫為30℃,其餘回灌井的回灌水溫為40℃。上述開采井的開采量中80%在採暖期(11月~次年3月),20%在非採暖期(4~10月),而回灌水量則100%在採暖期。圖5-21、5-22給出了觀測井在未來5年內的壓力和溫度變化曲線。可以看出,觀測井的井底壓力也有輕微的下降,下降幅度5年內也不超過2個大氣壓。鑽井的溫度在逐漸下降(表5-2),5年內降低值不超過10℃,其中XQ-09、HX-09、HX-14井降低值較大,達10℃以上。
圖5-18(2)第一開采方案預測鑽井壓力變化曲線圖
橫坐標為時間(1998年9月~2003年8月);縱坐標為壓力(大氣壓)
圖5-19(1)第一開采方案預測鑽井溫度變化曲線圖
橫坐標為時間(1998年9月~2003年8月);縱坐標為溫度(℃)
圖5-19(2)第一開采方案預測鑽井溫度變化曲線圖
橫坐標為時間(1998年9月~2003年8月);縱坐標為溫度(℃)
預測結果表明,按第一開采方案即現狀開采方案開采5年,觀測井的井底壓力只有輕微下降,而觀測井的井底溫度總體上呈下降趨勢,下降幅度稍大,一些鑽井達到10℃左右。第二開采方案雖然增加了新的開采井和回灌井,但開采5年的預測結果,與第一開采方案的結果差別不大。預測結果說明了以下問題:(1)熱水開采井的開采量不太大(大者4000m3/d,小者400m3/d,一般1000~1340m3/d),開采熱水對熱儲層的壓力場和溫度場的影響不十分明顯,但總體上使地熱系統的壓力和溫度逐漸降低(僅個別鑽井如HX-10井的溫度先略有回升後又緩慢下降);(2)利用採暖期開采5個月和非採暖期(基本)停采7個月的周期性開采方式開采基岩地下熱水,有利於熱水的恢復,減緩熱水系統壓力和溫度的下降;(3)熱儲層的厚度大、分布范圍廣,也有利於減緩在目前開采條件下熱水系統的壓力和溫度的下降。
圖5-20第二開采方案規劃開采井位置圖
1—開采井;2—回灌井
總的來看,天津市基岩地下熱水資源是豐富的,但也是有限的。目前採用的采、停交替的開采方式和採取局部回灌冷水的措施是可行的、合理的。至於回灌冷水是否會引起其它環境問題,需要實際觀察。
圖5-21(1)第二開采方案預測鑽井壓力變化曲線圖
橫坐標為時間(1998年9月~2003年8月);縱坐標為壓力(大氣壓)
圖5-21(2)第二開采方案預測鑽井壓力變化曲線圖
橫坐標為時間(1998年9月~2003年8月);縱坐標為壓力(大氣壓)
圖5-22(1)第二開采方案預測鑽井溫度變化曲線圖
橫坐標為時間(1998年9月~2003年8月);縱坐標為溫度(℃)
圖5-22(2)第二開采方案預測鑽井溫度變化曲線圖
橫坐標為時間(1998年9月~2003年8月);縱坐標為溫度(℃)
Ⅲ 回灌井點設計應用
1.防止井點降水引起沉降的措施
1)可在基坑與相鄰建築物之間設置防水帷幕,如採用水泥攪拌樁、地下連續牆等。
2)減少抽水時間,防止反復抽取地下水。
3)設置地下水回灌系統,使基坑附近建築物下部的地下水位基本保持不變。
2.回灌水系統的設計
在基坑場地外緣設置井點回灌系統,是減小基坑降水對周圍環境影響有效方法。回灌井點是在降水區與鄰近建築物之間的土層中埋置一道回灌井點,採用回灌地下水方法,使得基坑降水井點的影響半徑不超過回灌井點的范圍,保持基坑附近建(構)築物下部地基土層的地下水位基本不變。
回灌井點的布置和管路設備與抽水井點相似,僅增加回灌水箱、閥門和水表等。
回灌可採用回灌井點、砂溝、砂井等形式。回灌井點是在抽水井點設置線以外,設置注水井點管,將井點中抽取的水經過沉澱後用壓力注入管內,一般採用的壓力為100kN/m2。從而形成一道供水牆,以防止基坑外建築物一側的土層中地下水位過度下降,而基坑內仍可保持乾燥。這種情況下抽水管的抽水量約增加10%,可適當增加抽水井點的數量。
回灌井與降水井的距離不宜小於6m,回灌井的間距應根據降水井的間距和被保護物的平面位置確定。回灌井宜進入穩定水面下1m,且位於滲透性較好的土層中,過濾器的長度應大於降水井過濾器的長度。回灌水量和壓力的大小,均需通過井流理論進行計算,回灌水量可通過水位觀測孔中水位變化進行控制和調節,不宜超過原水位標高。回灌水箱的高度可根據灌入水量配置。回灌井點布置如5-7所示。
圖5-7 回灌井點布置圖
回灌水量的計算一般與井點降水計算相同,多採用潛水完整井流公式:
基坑降水設計
式中:Q—回灌水量(m3/d);
K—滲透系數(m/d);
R—影響半徑(m);
r—回灌井點的基坑等效半徑(大多線狀布置,一般可按長條形計算,r=S/4)(m);
h——要求回灌後達到的動水位(可選保持原地下水位高度)(m);
H—不採用回灌時,由於基坑降水引起的回灌井點處的靜水位(m)。
回灌井點的設計可採用本設計軟體或相應地下水井流公式,首先計算由於基坑降水引起的回灌井點處的地下水位(公式(4-10))。要求回灌井點管濾管頂標高低於該水位以下1.0m,回灌井點濾管的長度要大於抽水井點管的長度。
單井回灌量可取抽水井出水量的1~1/2,以此來確定回灌井點數量。為了彌補回灌量計算上的誤差,應及時觀測地下水位變化,適時調整回灌量,使觀測井水位基本保持不變即達到要求。
Ⅳ 什麼是回灌井點簡述一下~~急求!!!
回灌井點就是為消除降水時可能引起的地面沉陷,在井點降水的同時,將抽出的地下水通過回灌井點持續地再灌入地基土層內,使降水井點的影響半徑不超過回灌井點的范圍
Ⅳ 什麼情況需降水回灌
降水的同時,由於挖掘部位地下水位降低,導致其周圍地區地下水位隨之下降,使土層因失水而產生壓密,因而經常會引起臨近建(構)築物、管線的不均勻沉降而開裂。為了防止這一情況的發生,通常設置井點回灌的方法。
井點回灌是在降低地下水位的同時,將抽出的地下水(或工業廢水),通過回灌點持續地再灌入地基土層內,使降水井點的影響半徑不超過回灌井點的范圍。這樣,回灌井點就以一道隔水帷幕,阻止回灌井點外側建築物下跌地下水流失,地下水位基本保持不變,土層壓力仍處於原始平衡狀態,從而可以有效防止降水井點對周圍建(構)築物、地下管線的影響。
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Ⅵ 回灌井點和降水井點區別,回灌井點作用
一、指代不同
1、回灌井點:注入並處置具有腐蝕性或有害液體的井。
2、降水井點:指疏放礦山坑道或采場中積水的小井。
二、作用不同
1、回灌井點:只抽不灌,不但不利於保護地熱資源,同時也將含有某些有害成分的地熱水牌的地表的水體或滲透到地下,造成不同程度的環境化學污染。有些排水溫度超過環保的規定還會造成熱污染。所以,回灌開采被看作是地熱持續發展的重要措施。
2、降水井點:在礦山開采過程中,有可以利用的地下坑道排水系統,使采場或坑道中的水,沿著水溝導入每隔一定距離的降水井,經與降水井連通的地下坑道流入水倉,再由水泵經專門排水井排到地面或由排水坑道直接流出地面。
三、優缺點不同
1、回灌井點:多使用廢棄的老油井處理含油鹽水或原污水。缺點是會使地下水污染,還會促使地下土層滑移。
2、降水井點:起的是降低地下水位作用或者疏乾地下水的作用,有深有淺,深度按照降水要求,深的降水井,甚至可以達到五六十米。降水井類型有輕型井點、管井、真空井點等。根據原理的不同,還分成很多種。