Ⅰ 地热回灌操作技术
经过在沉积盆地型地热田中多年回灌实践和探索,总结出一套回灌运行操作技术方法。它不仅是国内外其他地区类似地热田回灌开采运行中成功的先进技术,同时也是结合当前国家地热勘查、评价相关规范和法规,充分考虑回灌工作的发展趋势而形成的。回灌是一项系统的复杂工程,实际日常生产运行中,综合影响因素和注意事项较多,各环节都应有科学合理和可操作性强的技术要求和规程,才能使相关工作都做到有章可循,以规避各类随意行为,防止事故发生,提高地热回灌率。
1.回灌前准备工作的技术要求
(1)合理选择适宜的回灌方式
为了保证回灌系统在真空密封状态下进行,宜采取通过回灌水管内进水的方式进行回灌(需要反复进行回扬方式除外),回灌管应下至回灌井内静水位以下5~10m的深度,整个运行系统应严格密封。地热回灌应遵循原水同层回灌(成井目的层相同)的原则;不能做到同层回灌的异层采灌系统,回灌流体质量应好于回灌层的流体质量,保证回灌水对热储层无伤害。
(2)回灌系统管路检查
地热回灌管网系统应保持密闭状态,且应始终保持正压,各种监测仪表、仪器的运转正常,过滤器的精度须达到规定要求。回灌运行前,要对整个系统管网系统进行彻底冲洗,保证系统管道及设备在充分清洁后再使用,以消除系统管路内的杂质被传输到回灌井内,影响回灌效果。
2.回灌启动时的技术要求
在回灌运行正式启动时灌量不宜过大,应从小到大逐渐增加灌量,如一开始就采用大流量回灌,容易造成井下滤层破坏。并且注入量由小到大可以尽可能的排除井管内的空气,避免井管内空气由于来不及逃逸而随回灌流体压入储层内,产生气堵。密切观测回灌过程中压力变化,调节回灌量,以压力表、水位数据的变化情况来判断回灌能力,待确认回灌通畅时,再逐渐增加灌量,直至正常运行。加压回灌时,压力也应从小到大逐渐增加。在运行一段时间后,回灌井内水位基本稳定(波动范围在5~10cm/30min)或水温无明显变化时,分别在开采井井口、回灌井井口同时取样送检进行流体质量化验分析。
3.回灌运行中的技术要求
在回灌运行过程中,应确保整个回灌系统的密闭状态,对管网中的接口部分应随时进行密封检修。回灌运行时要密切监视开采井、回灌井的水位、开采量、回灌量、水质及过滤器两端压力、管路压力等数据变化情况,正确判断回灌系统的运行状况,针对各种堵塞情况及时采取有效措施,如对于回灌管路的堵塞,可直接用连续反冲洗方法处理;对于回灌井本身产生的堵塞,可用间歇停泵空压机气举洗井或回扬反冲洗的方法进行处理。
回灌运行时如果灌量随着时间的延长而逐渐下降,同时反冲洗井效果不甚理想时,可采用加压回灌、间歇回扬方式,以增加回灌量。在常压自然回灌的基础上,待回灌水管和放气阀溢水后,关闭放气阀从小到大缓慢加压进行压力回灌运行操作。如果压力回灌时,灌量仍在不断减小,说明系统堵塞严重或回灌井滤水管内表面上随回灌流体进入的杂质不断增加,回灌阻力增大,需要暂时停止回灌操作而采取间歇回扬洗井措施来疏通滤层,清除井下集聚沉淀的杂质,恢复回灌能力。当回灌井出水量恢复至初始出水量及水清砂净后,停止回扬,再进行下一次常压回灌与加压回灌。抽水回扬后由于井内流体动水位下降,井管内充满空气,需要及时排气。
4.停灌期间系统设施的养护
在地热回灌系统停止使用期间,要认真封闭开采井、回灌井井口,对系统各部分进行密封处理,并且利用自动控制的氮气保护装置,将停用的地热井液面以上的井管部分充满惰性气体,隔绝空气,防止空气渗入井管,造成氧化腐蚀。
5.地热回灌系统中相关监测工作
为分析地热回灌的综合效应,其中一项较为重要而又基础的研究内容就是对比分析回灌前后地热井储层参数的变化特征。地热回灌过程中的相关数据监测,并不仅仅局限于监测地热田本身和地热开发对热储层参数的影响,对与开采井、回灌井有关参数的定期监测应同时进行。水位、水温、水质是最基本的监测内容。回灌运行前、停灌期间对开采井、回灌井进行静水位及对应液面温度观测尤为重要。同时为保证回灌进展顺利,在地热回灌系统运行过程中,相关回灌开采动态信息也要定期实时监测,因为通过对运行数据的监测和数据分析,可以更多的掌握和分析出不同地层构造对回灌量的影响程度,回灌对维持储层压力、抬升区域水位的综合影响。观测项目要包括:回灌运行时开采井、回灌井动水位及对应液面温度;开采量(开采总量和瞬时开采量)、回灌量(回灌总量和瞬时回灌量);井口压力;过滤器进口与出口端压力值及压差;排气罐口压力、气体组分和携带物、气体释放量、水质等。水位的监测频率以每月1~2次为宜;各种压力应随时监测;气体分析应在回灌初期进行。有些数据依靠普通的仪表仪器或常规取样化验即可获得,但深层次的研究数据则需要特别手段,如悬浮物、细菌的定性定量分析需借助油田精细检测技术,深部热储层的温度、压力情况需通过井下测温测压技术等。
回灌流体的水质、储层回灌前后流体化学性质及成分的变化是地热回灌中需要重点长期监测的一项内容。地热回灌各阶段所获得的水质跟踪监测数据可及时发出警示,提醒及时采取相应防范措施。另外尽管在地面设施上已充分考虑了当温度压力变化可能造成的化学物理堵塞问题,但低温回灌流体注入储层后,与地层局部热流体混合再发生的化学变化是一个很复杂很隐蔽问题,导致的潜在堵塞、腐蚀或结垢影响需作详细地专项分析,长期跟踪检测。回灌系统水质监测项目应包括:全分析、酸性样、碱性样、气体样、悬浮物、溶解氧含量、侵蚀性二氧化碳、过滤器残渣样、细菌样(铁细菌、硫酸盐还原菌、腐生菌)等。回灌初期、中期各取样监测一次;过滤器前、后要分别取样;回扬早、中、晚期分别取样;特殊情况如出现异常或专项试验研究则要加密取样和进行针对性取样。
回灌对热储层地温场的影响是在进行大规模回灌的情况下首先要监测的内容。由于地热井开采时的流体温度(即使是最大稳定流温)也并不能完全真实地代表深部热储层的温度,因此要取得地热回灌对热储温度场影响方面的实测数据,应有针对性的在某一回灌连续性较好的地点,在回灌停止时间段内,选取不同目的层的回灌井进行井下连续稳态测温测压工作,获得热储层内各井段在一个停灌周期内的井温、压力资料。回灌井测井工作应从停灌后立即开始至下一次回灌来临之前这一时间段内连续进行。最好每月进行一次;如考虑工作成本,也要做到每2个月测井一次。通过这些连续性的测井资料,才能更好的了解回灌后储层温度场、压力场逐月变化情况和发展势态。
Ⅱ 第二开采方案
第二开采方案为在第一开采方案中加上新规划的9个开采井和6个回灌井(图5-20),其中中新元古界热储层中有6个开采井(TC-04、TC-05、TC-06、TC-07、TC-08、TC-09)和5个回灌井(TG-02、TG-03、TG-04、TG-05,TG-06),奥陶系热储层中有3个开采井(TC-01、TC-02、TC-03)和1个回灌井(TG-01)。回灌方式有两种,一种是同层“一采一灌”的对井,即在一个新开采井或原有开采井的邻近施工一个回灌井,两井的井口相距数十米,但井底的距离大于500m,用开采井开采出来的热水经使用后或经热交换器后再通过回灌井回灌到原来的热储层中。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为五对同层“一采一灌”对井,开采井开采中新元古界热储层热水,再通过回灌井回灌到相同的热储层中。另一种是异层“一采一灌”对井,用开采井开采中新元古界热储层热水,经使用后或经热交换器后,再通过邻近的回灌井回灌到奥陶系热储层中,TC-03和TG-01就是这样的对井。对这两种回灌方式,曾在TG-04和TG-01井进行过回灌试验,证实是可行的,其中TG-04井已投入使用,运行正常(李明朗等,1999)。在预测计算中,原有开采井仍按模拟计算期间的开采量开采,新的开采井的开采量,单个井为20万m3/a,“一采一灌”对井中的开采井为25万m3/a,回灌井的回灌水量为20万m3/a,其中奥陶系热储层回灌井TG-01的回灌水温为30℃,其余回灌井的回灌水温为40℃。上述开采井的开采量中80%在采暖期(11月~次年3月),20%在非采暖期(4~10月),而回灌水量则100%在采暖期。图5-21、5-22给出了观测井在未来5年内的压力和温度变化曲线。可以看出,观测井的井底压力也有轻微的下降,下降幅度5年内也不超过2个大气压。钻井的温度在逐渐下降(表5-2),5年内降低值不超过10℃,其中XQ-09、HX-09、HX-14井降低值较大,达10℃以上。
图5-18(2)第一开采方案预测钻井压力变化曲线图
横坐标为时间(1998年9月~2003年8月);纵坐标为压力(大气压)
图5-19(1)第一开采方案预测钻井温度变化曲线图
横坐标为时间(1998年9月~2003年8月);纵坐标为温度(℃)
图5-19(2)第一开采方案预测钻井温度变化曲线图
横坐标为时间(1998年9月~2003年8月);纵坐标为温度(℃)
预测结果表明,按第一开采方案即现状开采方案开采5年,观测井的井底压力只有轻微下降,而观测井的井底温度总体上呈下降趋势,下降幅度稍大,一些钻井达到10℃左右。第二开采方案虽然增加了新的开采井和回灌井,但开采5年的预测结果,与第一开采方案的结果差别不大。预测结果说明了以下问题:(1)热水开采井的开采量不太大(大者4000m3/d,小者400m3/d,一般1000~1340m3/d),开采热水对热储层的压力场和温度场的影响不十分明显,但总体上使地热系统的压力和温度逐渐降低(仅个别钻井如HX-10井的温度先略有回升后又缓慢下降);(2)利用采暖期开采5个月和非采暖期(基本)停采7个月的周期性开采方式开采基岩地下热水,有利于热水的恢复,减缓热水系统压力和温度的下降;(3)热储层的厚度大、分布范围广,也有利于减缓在目前开采条件下热水系统的压力和温度的下降。
图5-20第二开采方案规划开采井位置图
1—开采井;2—回灌井
总的来看,天津市基岩地下热水资源是丰富的,但也是有限的。目前采用的采、停交替的开采方式和采取局部回灌冷水的措施是可行的、合理的。至于回灌冷水是否会引起其它环境问题,需要实际观察。
图5-21(1)第二开采方案预测钻井压力变化曲线图
横坐标为时间(1998年9月~2003年8月);纵坐标为压力(大气压)
图5-21(2)第二开采方案预测钻井压力变化曲线图
横坐标为时间(1998年9月~2003年8月);纵坐标为压力(大气压)
图5-22(1)第二开采方案预测钻井温度变化曲线图
横坐标为时间(1998年9月~2003年8月);纵坐标为温度(℃)
图5-22(2)第二开采方案预测钻井温度变化曲线图
横坐标为时间(1998年9月~2003年8月);纵坐标为温度(℃)
Ⅲ 回灌井点设计应用
1.防止井点降水引起沉降的措施
1)可在基坑与相邻建筑物之间设置防水帷幕,如采用水泥搅拌桩、地下连续墙等。
2)减少抽水时间,防止反复抽取地下水。
3)设置地下水回灌系统,使基坑附近建筑物下部的地下水位基本保持不变。
2.回灌水系统的设计
在基坑场地外缘设置井点回灌系统,是减小基坑降水对周围环境影响有效方法。回灌井点是在降水区与邻近建筑物之间的土层中埋置一道回灌井点,采用回灌地下水方法,使得基坑降水井点的影响半径不超过回灌井点的范围,保持基坑附近建(构)筑物下部地基土层的地下水位基本不变。
回灌井点的布置和管路设备与抽水井点相似,仅增加回灌水箱、阀门和水表等。
回灌可采用回灌井点、砂沟、砂井等形式。回灌井点是在抽水井点设置线以外,设置注水井点管,将井点中抽取的水经过沉淀后用压力注入管内,一般采用的压力为100kN/m2。从而形成一道供水墙,以防止基坑外建筑物一侧的土层中地下水位过度下降,而基坑内仍可保持干燥。这种情况下抽水管的抽水量约增加10%,可适当增加抽水井点的数量。
回灌井与降水井的距离不宜小于6m,回灌井的间距应根据降水井的间距和被保护物的平面位置确定。回灌井宜进入稳定水面下1m,且位于渗透性较好的土层中,过滤器的长度应大于降水井过滤器的长度。回灌水量和压力的大小,均需通过井流理论进行计算,回灌水量可通过水位观测孔中水位变化进行控制和调节,不宜超过原水位标高。回灌水箱的高度可根据灌入水量配置。回灌井点布置如5-7所示。
图5-7 回灌井点布置图
回灌水量的计算一般与井点降水计算相同,多采用潜水完整井流公式:
基坑降水设计
式中:Q—回灌水量(m3/d);
K—渗透系数(m/d);
R—影响半径(m);
r—回灌井点的基坑等效半径(大多线状布置,一般可按长条形计算,r=S/4)(m);
h——要求回灌后达到的动水位(可选保持原地下水位高度)(m);
H—不采用回灌时,由于基坑降水引起的回灌井点处的静水位(m)。
回灌井点的设计可采用本设计软件或相应地下水井流公式,首先计算由于基坑降水引起的回灌井点处的地下水位(公式(4-10))。要求回灌井点管滤管顶标高低于该水位以下1.0m,回灌井点滤管的长度要大于抽水井点管的长度。
单井回灌量可取抽水井出水量的1~1/2,以此来确定回灌井点数量。为了弥补回灌量计算上的误差,应及时观测地下水位变化,适时调整回灌量,使观测井水位基本保持不变即达到要求。
Ⅳ 什么是回灌井点简述一下~~急求!!!
回灌井点就是为消除降水时可能引起的地面沉陷,在井点降水的同时,将抽出的地下水通过回灌井点持续地再灌入地基土层内,使降水井点的影响半径不超过回灌井点的范围
Ⅳ 什么情况需降水回灌
降水的同时,由于挖掘部位地下水位降低,导致其周围地区地下水位随之下降,使土层因失水而产生压密,因而经常会引起临近建(构)筑物、管线的不均匀沉降而开裂。为了防止这一情况的发生,通常设置井点回灌的方法。
井点回灌是在降低地下水位的同时,将抽出的地下水(或工业废水),通过回灌点持续地再灌入地基土层内,使降水井点的影响半径不超过回灌井点的范围。这样,回灌井点就以一道隔水帷幕,阻止回灌井点外侧建筑物下跌地下水流失,地下水位基本保持不变,土层压力仍处于原始平衡状态,从而可以有效防止降水井点对周围建(构)筑物、地下管线的影响。
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Ⅵ 回灌井点和降水井点区别,回灌井点作用
一、指代不同
1、回灌井点:注入并处置具有腐蚀性或有害液体的井。
2、降水井点:指疏放矿山坑道或采场中积水的小井。
二、作用不同
1、回灌井点:只抽不灌,不但不利于保护地热资源,同时也将含有某些有害成分的地热水牌的地表的水体或渗透到地下,造成不同程度的环境化学污染。有些排水温度超过环保的规定还会造成热污染。所以,回灌开采被看作是地热持续发展的重要措施。
2、降水井点:在矿山开采过程中,有可以利用的地下坑道排水系统,使采场或坑道中的水,沿着水沟导入每隔一定距离的降水井,经与降水井连通的地下坑道流入水仓,再由水泵经专门排水井排到地面或由排水坑道直接流出地面。
三、优缺点不同
1、回灌井点:多使用废弃的老油井处理含油盐水或原污水。缺点是会使地下水污染,还会促使地下土层滑移。
2、降水井点:起的是降低地下水位作用或者疏干地下水的作用,有深有浅,深度按照降水要求,深的降水井,甚至可以达到五六十米。降水井类型有轻型井点、管井、真空井点等。根据原理的不同,还分成很多种。