深層孔隙型熱儲地熱尾水回灌堵塞機理及示蹤技術研究

【摘要】：為實現(xiàn)地熱資源可持續(xù)開發(fā)利用的良性循環(huán)，減少地熱尾水排放對環(huán)境造成的污染，地下熱水人工回灌是必然途徑，而堵塞是制約地下熱水人工回灌的瓶頸，特別是深層孔隙型熱儲地熱尾水回灌堵塞影響因素異常復雜且具有多變性，地下熱水的持續(xù)高效的回灌仍屬世界難題。為評價地熱尾水回灌效果，分析回灌水運移方向、速率等規(guī)律，查明熱儲層在回灌前后壓力場、水化學場、溫度場變化，明確開采井和回灌井之間“熱突破”情況，地熱回灌對井示蹤試驗是研究這些問題最重要、最直觀的工作方法之一，然而國內(nèi)深層孔隙型熱儲回灌示蹤試驗尚無成功先例。因此，深化和完善深層孔隙型熱儲地熱尾水回灌堵塞機理與防治措施，系統(tǒng)地開展地熱尾水回灌示蹤實驗的研究，對熱儲資源科學持續(xù)地開發(fā)利用與保護，延長地熱田的使用壽命以及建設環(huán)境友好型社會具有重要的理論與現(xiàn)實意義。 論文選取亟待進行地下熱水回灌的全國地熱名城咸陽深層孔隙型熱儲地下熱水為研究對象，在地熱地質(zhì)、水文地質(zhì)以及地熱對井回灌運行條件約束下，在現(xiàn)場調(diào)研取樣測試分析的基礎上，應用水文地球化學理論模擬—室內(nèi)模擬實驗—現(xiàn)場回灌實驗相結(jié)合的方法，開展了深層孔隙型熱儲地熱尾水回灌堵塞機理和示蹤實驗的研究。堵塞機理研究結(jié)果揭示了熱儲水-巖反應中各類礦物的溶解沉淀規(guī)律、查明了回灌過程中化學、懸浮物、顆粒運移、氣體以及微生物等多元影響回灌堵塞機理的程度及主次關系，并針對每種堵塞因素提供了相應的防治回灌堵塞建議。示蹤試驗選取硫氰酸銨作為示蹤劑，準備充分，操作規(guī)范，實驗期間尚未監(jiān)測到示蹤劑響應表明回灌井與開采井群連通性不理想，回灌短時期內(nèi)不會造成“熱突破”。 本文研究取得的結(jié)論和認識，為深層孔隙型地熱尾水回灌堵塞防治提供了技術支撐，為今后地熱對井回灌示蹤試驗積累了寶貴的經(jīng)驗，為深層孔隙型地熱資源的可持續(xù)利用提供了科學依據(jù)。 【關鍵詞】：孔隙型熱儲 地下熱水回灌 堵塞機理 示蹤試驗
【學位授予單位】：長安大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：P314;P641.2
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-20
• 1.1 選題目的及意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.1 地熱尾水回灌堵塞機理研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.2 熱儲層回灌示蹤研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 技術思路與創(chuàng)新點15-20
• 1.3.1 研究內(nèi)容15-16
• 1.3.2 技術思路16-18
• 1.3.3 創(chuàng)新點18-20
• 第二章 研究區(qū)概況20-29
• 2.1 自然地理20-21
• 2.2 地形地貌21-22
• 2.3 構(gòu)造22-24
• 2.3.1 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造22
• 2.3.2 控熱地質(zhì)構(gòu)造22-23
• 2.3.3 地層概況23-24
• 2.4 回灌區(qū)藍田灞河組物性特征24-29
• 2.4.1 回灌區(qū)灌、采井地熱地質(zhì)條件24-27
• 2.4.2 回灌區(qū)地熱井給水能力分析27
• 2.4.3 回灌區(qū)熱儲含水層滲透系數(shù)計算27-29
• 第三章 水文地球化學模擬研究29-38
• 3.1 熱儲環(huán)境模擬29-34
• 3.1.1 熱儲溫度模擬29-32
• 3.1.2 熱儲酸堿度模擬32
• 3.1.3 熱儲流體混入量模擬32
• 3.1.4 水文地球化學反應路徑模擬32-34
• 3.2 熱儲礦物溶解沉淀規(guī)律模擬34-37
• 3.2.1 溫度對礦物溶解沉淀規(guī)律的影響35-36
• 3.2.2 pH值對礦物溶解沉淀規(guī)律的影響36
• 3.2.3 氧化還原電位對礦物溶解沉淀規(guī)律的影響36-37
• 3.3 地熱尾水與原水混合模擬37-38
• 第四章 地熱尾水回灌堵塞機理模擬實驗38-63
• 4.1 化學堵塞39-48
• 4.1.1 室內(nèi)化學堵塞模擬實驗39-44
• 4.1.2 實驗室模擬-理論的耦合44-46
• 4.1.3 化學堵塞礦物成分對比46-47
• 4.1.4 回灌現(xiàn)場WH2 井回揚水成分對比分析47-48
• 4.2 懸浮物堵塞48-55
• 4.2.1 回灌目的層巖樣分析48-49
• 4.2.2 熱儲孔喉與尾水懸浮物粒徑分析49-52
• 4.2.3 室內(nèi)懸浮物堵塞模擬實驗52-55
• 4.3 顆粒運移55-56
• 4.3.1 評價方法55
• 4.3.2 實驗方法55-56
• 4.3.3 實驗結(jié)果56
• 4.4 熱儲巖心應力敏感性實驗研究56-58
• 4.4.1 巖心力學性質(zhì)實驗57
• 4.4.2 巖心應力敏感性實驗57-58
• 4.5 氣體堵塞58-60
• 4.5.1 實驗步驟及原理59
• 4.5.2 實驗結(jié)果及分析59-60
• 4.6 微生物堵塞60-61
• 4.6.1 實驗步驟及原理60
• 4.6.2 實驗結(jié)果及分析60-61
• 4.7 各堵塞因素堵塞程度分析61-63
• 第五章 地熱井回灌示蹤試驗63-80
• 5.1 地熱回灌背景64-67
• 5.1.1 地熱井回灌概況64-66
• 5.1.2 地熱井系統(tǒng)運行模式66-67
• 5.2 回灌區(qū)地熱井水化學特征67-70
• 5.2.1 回灌區(qū)地熱井水化學類型特征67-68
• 5.2.2 回灌區(qū)地熱井水化學宏量組分含量分布68-70
• 5.3 示蹤試驗方法與過程70-80
• 5.3.1 示蹤試驗準備70-76
• 5.3.2 示蹤試驗過程76-77
• 5.3.3 示蹤試驗結(jié)果77-80
• 結(jié)論與建議80-82
• 參考文獻82-84
• 攻讀學位期間完成的論文及參與的科研項目84-85
• 致謝85

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