地?zé)峋逵?地?zé)峋吃趺茨芨伸o？

本篇文章給大家談?wù)劦責(zé)峋逵?地?zé)峋吃趺茨芨伸o？對(duì)應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)，希望對(duì)各位有所幫助。

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文章導(dǎo)航列表:

地?zé)峋吃趺茨芨伸o？

地?zé)峋鏊繙p少用什么化學(xué)物清洗

洗井作業(yè)

回灌流體水質(zhì)處理措施

什么是地?zé)峋責(zé)峋心男┯猛?/p>

地?zé)峋酀{

高溫泥漿降溫措施及冷卻降溫系統(tǒng)

地?zé)峄毓嗖僮骷夹g(shù)

德州市城區(qū)地?zé)崃黧w的水質(zhì)特征及水質(zhì)評(píng)價(jià)

地?zé)峋吃趺茨芨伸o？

洗井的方法大致有以下幾種：
1、噴射洗井，深水井井下出沙，通過(guò)花管孔眼清除井壁泥皮，疏通裂隙；
2、壓縮空氣洗井（正、反循環(huán)），震蕩、抽吸井內(nèi)沖洗液，疏通裂隙并排除沉沙；
3、水泵抽水洗井，地?zé)峋鲁錾常宄壮辽常?
4、酸洗井，將鹽酸壓入碳酸鹽類巖層的裂縫中，擴(kuò)大地下水出水通道；
5、多磷酸鹽洗井，與井內(nèi)泥皮發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使其沉淀，輔以其他方法使其排除孔外；
6、液態(tài)CO2洗井；
7、活塞洗井，清除井壁泥皮，抽吸裂縫泥沙；
8、壓水洗井；
9、洗井、增水

地?zé)峋鏊繙p少用什么化學(xué)物清洗

洗井作業(yè)

物探測(cè)試、下管、固井作業(yè)結(jié)束后(或大口徑填礫止水)就應(yīng)立即開展洗井工作,這一環(huán)節(jié)在地?zé)峋删杏葹橹匾?。常用的洗井方法有機(jī)械洗井和化學(xué)洗井。機(jī)械洗井方法主要有活塞洗井法、高壓噴射洗井法、氣舉法、水力震蕩法、氣水混合洗井法和潛水泵洗井法。化學(xué)洗井方法主要有鹽酸洗井法、二氧化碳洗井法、多磷酸鹽洗井法和氫氟酸洗井法。

(一)機(jī)械洗井法

1.活塞洗井法

活塞洗井法是在水文水井中常用的一種方法?；钊Ｓ眯匠橥仓谱?下入深度一般為～m(視井身結(jié)構(gòu)和儲(chǔ)層情況調(diào)整),一般用0.～1.5m/s速度上下提拉,促使井內(nèi)產(chǎn)生瞬時(shí)真空和形成水力沖擊,將孔壁泥皮、環(huán)空中的泥餅破壞并將含水層中的細(xì)小顆粒攜入井中,從而疏通含水通道使井達(dá)到正常的出水量的目的。這種方法因操作簡(jiǎn)單,成本低,有一定的效果,一般在較淺的水井中應(yīng)用?；钊淳牟焕幵谟谝蚓薮蟮某槲?huì)把地層中的細(xì)小顆粒大量引向井的四周,以致引起嚴(yán)重的涌砂或堵塞井壁進(jìn)水通道,甚至損傷井管等。

在地?zé)峋淳鳂I(yè)中一般很少采用活塞洗井,因地?zé)峋^深,鉆機(jī)設(shè)備無(wú)撈砂滾筒,鉆機(jī)提升系統(tǒng)多為8～股鋼絲繩,提升速度慢,很難在儲(chǔ)層中形成壓力激動(dòng)。

2.高壓噴射洗井

高壓噴射法是最有效的洗井方法之一,國(guó)內(nèi)外普遍采用這種方法。它能夠使過(guò)濾器得到全部有效的吹洗,射流擾動(dòng)附近含水層,造成一定的壓力波動(dòng),能得到很好的效果,是地?zé)徙@井洗井工藝中必不可少的工藝措施。但高壓噴射的噴嘴應(yīng)為近似鉆頭噴嘴,優(yōu)化噴射流型,以提高射流的噴射速度,提高洗井效率。

3.氣舉洗井法

氣舉洗井法是地?zé)峋┕ぶ谐Ｓ玫囊环N洗井方法,一般采用7m³/min或9m³/min的空壓機(jī),通過(guò)下入井內(nèi)～m深的風(fēng)管向井內(nèi)壓入壓縮氣體,壓縮空氣與水混合形成密度較小的氣水混合液噴出,造成井管內(nèi)外的壓力差,井底壓力劇烈激蕩,沖擊破壞井壁泥皮,誘導(dǎo)地層水涌入井內(nèi),攜帶巖屑顆粒連續(xù)懸浮,同時(shí)可將孔底沉淀物排出地面,從而達(dá)到洗井的目的。

氣舉洗井法對(duì)粉細(xì)砂含水層或者含水層顆粒級(jí)配雖粗,但內(nèi)含大量細(xì)顆粒及粉細(xì)砂夾層,洗井效果明顯。關(guān)鍵一點(diǎn)是風(fēng)管下入深度非常重要,風(fēng)管如果下的過(guò)深,對(duì)地層形成過(guò)大的壓差,極易造成地層砂的紊亂,過(guò)濾器外部的鉆井液、泥餅等有害物質(zhì)被地層砂擠牢而無(wú)法洗出,增加洗井難度和時(shí)間,天津塘沽地?zé)峋淳畷r(shí)就曾經(jīng)發(fā)生過(guò)類似情況。建議采取漸進(jìn)、疏導(dǎo)式洗井。

4.水力振蕩洗井解堵技術(shù)

該工藝是把水力振蕩器對(duì)準(zhǔn)目的層,在地面將液體泵入井內(nèi)并通過(guò)水力振蕩器產(chǎn)生高頻水力脈沖波。水力脈沖波可在流體內(nèi)建立起振動(dòng)場(chǎng),以強(qiáng)烈的交變壓力用于目的層,在目的層內(nèi)產(chǎn)生周期性的張應(yīng)力和壓應(yīng)力。對(duì)巖石孔隙介質(zhì)產(chǎn)生剪切作用,使巖石孔隙表面的粘土膠結(jié)物被振動(dòng)脫落,解除孔眼的堵塞。對(duì)堵塞于近井地層孔隙中的雜質(zhì),在脈沖振蕩波的作用下,雜質(zhì)與孔隙間的結(jié)合力將在疲勞應(yīng)力下遭到破壞,使其振蕩脫落,并在洗井時(shí)被排出,解除目的層雜質(zhì)堵塞,恢復(fù)近井帶地層滲透率,達(dá)到水井正常產(chǎn)水量或回灌量的目的。

國(guó)內(nèi)常用的赫姆霍爾茲(Helmholtz)腔形水力振蕩器在油田廣泛應(yīng)用。同時(shí)得到啟發(fā),使用這項(xiàng)工藝將有助于在將來(lái)回灌井施工過(guò)程中采用這項(xiàng)新技術(shù)解決地層的堵塞問(wèn)題。

通過(guò)近年來(lái)工作實(shí)踐,分析、對(duì)比各種洗井方法的實(shí)際效果,并進(jìn)行篩選使其得到優(yōu)化和規(guī)范。如天津地區(qū)新近系館陶組地?zé)峋饕淳襟E如下:

1)首先用清水將井內(nèi)泥漿置換干凈;

2)打入～m³濃度為1%的三聚磷酸鈉浸泡過(guò)濾器部位小時(shí)(對(duì)該溶液按1%,1.5%、2%濃度進(jìn)行溶解試驗(yàn),結(jié)果1%濃度效果最好);

3)下入高壓噴射噴頭,高壓沖洗過(guò)濾器部位并產(chǎn)生振蕩和壓力波動(dòng)達(dá)到破壞過(guò)濾器部位的堵塞物或泥餅等吸附雜質(zhì),達(dá)到清洗的目的;

4)按照空壓機(jī)洗井程序,先下入鉆桿m,用氣舉產(chǎn)生負(fù)壓的方法,誘導(dǎo)地下熱儲(chǔ)層水進(jìn)入井內(nèi)排出井外而達(dá)到洗井的目的。然后下入鉆桿～m依次氣舉洗井,待水清砂凈后,洗井工作結(jié)束。

(二)化學(xué)洗井法

1)鹽酸洗井原理是鹽酸與含水層(段)孔(裂)隙內(nèi)及井內(nèi)的碳酸巖屑、巖塊、含鈣質(zhì)成分的其他雜質(zhì)發(fā)生反應(yīng),生成可溶性鹽類、氣體或其他可溶于水的物質(zhì),從而疏通滲水通道。

2)二氧化碳洗井是將二氧化碳液體送入井中,化學(xué)反應(yīng)原理除和鹽酸洗井法相同外,還有物理作用,由于壓力降低及其增溫后迅速氣化膨脹,在短時(shí)間內(nèi)其體積增大數(shù)十倍至數(shù)百倍,這時(shí)二氧化碳以強(qiáng)大的高壓氣流噴出井口,使井產(chǎn)生強(qiáng)大的內(nèi)向激流和外向激流(前者發(fā)生之后的瞬間),使堵塞于孔(裂)隙中的物質(zhì)在外向激流的作用下隨二氧化碳?xì)饬鳑_出,被攜帶出地表。

3)多磷酸鹽洗井法常用的試劑有:六偏磷酸鈉[(NaPO₃)₆]、三聚磷酸鈉[Na₅P₃O](又稱五鈉)、焦磷酸鈉(Na₄P₃O₇)(又稱四焦磷酸鈉)和磷酸三鈉(Na₃PO₄)等。多磷酸鹽是配合物的一種,多磷酸根陰離子配合泥漿中的Ca²⁺,Mg²⁺,使其轉(zhuǎn)化成惰性離子不再與別的離子化合沉淀,本身亦不會(huì)聚結(jié)沉淀,因而它可破壞泥漿中的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),降低表面張力,加速井壁泥皮活化,使其呈分散和懸浮狀態(tài)。

4)氫氟酸(土酸)洗井法是利用氫氟酸與孔(裂)隙中的硅質(zhì)巖屑發(fā)生反應(yīng),生成可溶性鹽類物質(zhì)及氣體,從而達(dá)到解除孔(裂)隙堵塞、擴(kuò)大滲水空間的目的。

總之,化學(xué)洗井法是應(yīng)用化學(xué)成分同沖洗液中的成分進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)(也包括綜合反應(yīng)),以達(dá)到破壞鉆井施工中形成的假孔壁及孔壁外的泥漿,使泥皮與泥漿脫離井管及含水層。有利于在洗井中排出井外。優(yōu)點(diǎn)是選用易溶于水的化學(xué)試劑物質(zhì)成分,與孔壁及泥漿反應(yīng)均勻,可使整個(gè)受侵害的含水層段都被清洗。它解放了鉆探中沖洗液的限制,無(wú)論什么樣的沖洗液,只要選用相應(yīng)的化學(xué)試劑都可以達(dá)到破壞的目的,這樣有利于復(fù)雜水文地質(zhì)條件下鉆孔的施工。同時(shí),化學(xué)試劑洗井不破壞含水層的原始結(jié)構(gòu),能保持含水巖層原始的滲透系數(shù)。但化學(xué)試劑洗井的不足之處是洗井前需做試驗(yàn),試劑投放困難以及成本較高。

(三)聯(lián)合洗井法

為了做好洗井改進(jìn)工作,在成井工藝上應(yīng)采取一些技術(shù)措施。首先在鉆進(jìn)過(guò)程中改進(jìn)鉆井液性能,減少對(duì)熱儲(chǔ)層的滲入和堵塞傷害;然后在下管前采取通井破壁措施,人為去除濾管與儲(chǔ)層之間的泥皮;在洗井之前,需用清水將井內(nèi)鉆井液替換干凈,以降低對(duì)地層造成的壓差;最后采用聯(lián)合洗井方法。聯(lián)合洗井方法有兩種方式。方式一是用兩種或兩種以上不同的機(jī)械洗井法組合,同時(shí)或先后相互配合,彼此可以揚(yáng)長(zhǎng)補(bǔ)短,從而克服某個(gè)單獨(dú)洗井方法的不足,明顯提高洗井工作效果。如孔隙型較淺的地?zé)峋?小于m)一般采用拉活塞和氣舉洗井法;較深的地?zé)峋?～m)一般采用高壓噴射和氣舉法洗井。如巖溶裂隙型地?zé)峋话悴捎脷馀e法洗井,必要時(shí)再采用鹽酸或二氧化碳洗井法。方式二是用化學(xué)試劑洗井與機(jī)械洗井結(jié)合,化學(xué)試劑首先破壞井壁及泥皮,再用氣舉等機(jī)械方式?jīng)_洗,這是目前洗井中較好的方法。

地?zé)峋话惚容^深,井徑小,過(guò)濾管相對(duì)較長(zhǎng),洗井時(shí)激動(dòng)壓力影響到儲(chǔ)層時(shí)衰減較大,如果洗井方式或洗井強(qiáng)度沒(méi)有增大、變化,會(huì)造成部分過(guò)濾通道沒(méi)有完全打開。這時(shí)抽水雖然達(dá)到水清砂凈,但是一種假象,其表現(xiàn)在降深大,水溫低,水位恢復(fù)慢,單位涌水量偏小。確定洗井是否徹底,應(yīng)與周圍同層地?zé)峋疁?、水量、水位?dòng)態(tài)情況進(jìn)行比較,上下浮動(dòng)范圍很小即可,且沒(méi)有持續(xù)上升或下降趨勢(shì)(供水水文地質(zhì)勘查規(guī)范,)。

回灌流體水質(zhì)處理措施

因?yàn)榛毓嗔黧w中的固體懸浮顆粒、化學(xué)沉淀、微生物等是產(chǎn)生堵塞的主要因素,所以保證回灌流體的質(zhì)量、減少懸浮物,避免形成微生物是解決堵塞的關(guān)鍵。

1.回灌水質(zhì)基本要求

水質(zhì)穩(wěn)定,回灌水與儲(chǔ)層流體相混不應(yīng)產(chǎn)生沉淀,不應(yīng)使巖石礦物產(chǎn)生水化反應(yīng)。

不得攜帶大量固體懸浮物,以防堵塞回灌井濾水管網(wǎng)或滲流裂隙通道。

不應(yīng)是存放時(shí)間長(zhǎng)、流經(jīng)途徑過(guò)長(zhǎng),已滋生有各種細(xì)菌的二次污染水。

嚴(yán)格控制水中溶解氧的含量,對(duì)輸水管路、注水設(shè)施腐蝕性要小,如果回灌流體腐蝕率不達(dá)標(biāo)時(shí),應(yīng)首先檢測(cè)溶解氧含量,因?yàn)楫?dāng)水中有溶解氧時(shí)可加劇腐蝕。

控制水中侵蝕性二氧化碳的含量。當(dāng)水中侵蝕性二氧化碳等于零時(shí)此水穩(wěn)定;大于零時(shí)此水可溶解碳酸鈣并對(duì)注水設(shè)施有腐蝕作用;小于零時(shí)此水有碳酸鹽沉淀出現(xiàn)。

限制回灌水中硫化氫的含量。系統(tǒng)中硫化物增加是細(xì)菌作用的結(jié)果,硫化物過(guò)高的水也可導(dǎo)致水中懸浮物增加。

回灌水的pH值應(yīng)控制到7±0.5為宜。

控制回灌水中總鐵的含量,尤其是水源中亞鐵離子的含量,由于Fe²⁺的不穩(wěn)定性或在鐵細(xì)菌作用可轉(zhuǎn)化為Fe³⁺而生成Fe(OH)₃沉淀,另外若水中含硫化物(S^2-)時(shí),可生成FeS沉淀,使水中懸浮物增加。

表7 3是推薦的部分回灌流體主要控制指標(biāo)。從中可看出,地?zé)峄毓鄬?duì)水源質(zhì)量要求非常嚴(yán)格,一般要求同層原水回灌,而且對(duì)其水質(zhì)的要求也因熱儲(chǔ)層性質(zhì)不同而異:孔隙型熱儲(chǔ)層的孔隙率雖然遠(yuǎn)大于基巖裂隙率,但其孔隙直徑卻比裂隙小,回流的懸浮物和化學(xué)沉淀更易聚集堵塞含水層,并極易滋生各類細(xì)菌,所以對(duì)水質(zhì)要求更嚴(yán)格,一般要求回灌水質(zhì)的鐵離子含量＜0.3mg/L,雷茲諾指數(shù)＞7.0,pH=8.0±,若地?zé)崴泻腥芙庋?則應(yīng)根據(jù)溶解氧的成分和含量對(duì)回灌水質(zhì)提出相應(yīng)要求。而在碳酸鹽巖類的基巖裂隙型熱儲(chǔ)層中回灌,除上述要求外,還要限制

的含量,防止磷酸鈣堵塞裂隙。

表7-3 地?zé)峄毓嗨扑]主要控制指標(biāo)

2.保證回灌水質(zhì)的具體措施

(1)縮短水源循環(huán)路徑

水質(zhì)較好、氯離子含量低的地?zé)崃黧w可采用較為經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)單的直接供暖方式,但由于地?zé)崃黧w與供熱循環(huán)管網(wǎng)的金屬設(shè)備長(zhǎng)期直接接觸,因此對(duì)其水質(zhì)要求非常高,一旦系統(tǒng)漏氣或管道材質(zhì)低劣,極易造成氧化、腐蝕,使循環(huán)水水質(zhì)發(fā)生較大變化,因此直接供熱的尾水不宜作為回灌水源。對(duì)井系統(tǒng)一般要采用間接供熱方式,地?zé)崃黧w通過(guò)換熱設(shè)備將所含熱量傳給供暖系統(tǒng)循環(huán)水,而換熱后地?zé)崃黧w直接進(jìn)入回灌系統(tǒng),不直接接觸二次供暖循環(huán)系統(tǒng),從而避免地?zé)崃黧w與外循環(huán)管網(wǎng)直接接觸造成的水質(zhì)污染,也避免地?zé)崃黧w對(duì)外循環(huán)管網(wǎng)特別是室內(nèi)散熱終端的腐蝕。地?zé)崃黧w的變化主要是損失掉一部分熱量,溫度降低以及溫度降低后部分氣體的逸出,其他化學(xué)成分和性質(zhì)基本不受影響,作為回灌水源通過(guò)回灌井注入熱儲(chǔ)層中,基本能做到“原水”回灌。

(2)回灌管網(wǎng)的材質(zhì)

對(duì)井系統(tǒng)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn),如果回灌運(yùn)行時(shí)采用直供鋼制管道,當(dāng)?shù)責(zé)崴鹘?jīng)鐵制管道和終端設(shè)備后,排放口處尾水中鐵離子的含量要大大高于地?zé)衢_采井出口處的含鐵量,并發(fā)現(xiàn)鐵細(xì)菌,當(dāng)工作系統(tǒng)處于開口狀態(tài)時(shí),系統(tǒng)腐蝕是較嚴(yán)重的。因此為有效防止腐蝕和物理、生物堵塞,在回灌輸水管道的材料上,應(yīng)首選非金屬管材(玻璃鋼管材或PP-R管材)或內(nèi)外涂塑復(fù)合鋼管,并做到回灌運(yùn)行時(shí)全系統(tǒng)中應(yīng)始終保持正壓,形成一個(gè)完整的嚴(yán)格密閉系統(tǒng)。

(3)過(guò)濾器

由于回灌水中的懸浮物、腐蝕后的生成物、沉淀物含量過(guò)高或細(xì)菌過(guò)多會(huì)堵塞多孔介質(zhì)的孔隙,從而使井的回灌能力不斷減小直到無(wú)法回灌,因此通過(guò)預(yù)處理控制回灌水水質(zhì)是防止回灌井堵塞、保證回灌效果的主要措施。

化學(xué)沉淀所引起的堵塞與懸浮物堵塞存在著交叉、重疊部分,某一方面的解決,也可能使另一問(wèn)題迎刃而解。對(duì)這些問(wèn)題提出理論上的合理解釋,有助于優(yōu)化解決回灌中出現(xiàn)的不同原因的堵塞問(wèn)題?；毓嗔黧w中的固體懸浮物質(zhì)或化學(xué)沉淀物與液體的密度不同,重力作用影響明顯,比流體運(yùn)動(dòng)慢的顆粒就可能駐留在砂巖的某個(gè)位置而不隨流體運(yùn)動(dòng),聚集到一定程度,就會(huì)以某種形式沉積下來(lái),在儲(chǔ)層中尤其是砂巖地層中會(huì)堵塞多孔介質(zhì)孔隙,從而使其回灌能力不斷減小直到無(wú)法回灌。井壁上吸附的細(xì)小顆粒或流體中所含的塊狀物雖然可通過(guò)回?fù)P和酸處理的手段來(lái)消解,但地層內(nèi)因顆粒駐留而形成的環(huán)狀阻塞區(qū)域則是反抽等措施不能完全消除的。另外地?zé)峁┡到y(tǒng)長(zhǎng)年運(yùn)行,管道不可能經(jīng)常更換,由于管路的老化、銹蝕,會(huì)使流經(jīng)的地?zé)崃黧w質(zhì)量受到不同程度的影響,這種成分復(fù)雜的循環(huán)水作為水源來(lái)回灌,其效果必然會(huì)受到影響。在地?zé)峄毓嘞到y(tǒng)中增設(shè)過(guò)濾器是常用的水質(zhì)凈化處理措施,可有效的除掉回灌流體中懸浮固相物、沉淀物和滋生的細(xì)菌,降低因水源質(zhì)量不佳對(duì)回灌效果的不良影響。另外環(huán)境溫度或腐化等因素而在回灌流體中滋生的細(xì)菌所引起的堵塞較難處理,由于一般的加入消毒殺菌藥劑處理對(duì)熱儲(chǔ)層的影響較大,因此較好的辦法是采用超濾膜過(guò)濾掉水源中的細(xì)菌,這種過(guò)濾膜的濾徑級(jí)別精度要求較高,尤其適合運(yùn)用于極易產(chǎn)生細(xì)菌堵塞的孔隙型熱儲(chǔ)回灌系統(tǒng)中。

目前在天津的基巖回灌工藝中,回灌水源經(jīng)除砂處理后,在地面凈化措施上一般要求再增加濾徑不小于μm的管道過(guò)濾或其他過(guò)濾裝置(粗濾),濾芯為第三代纏繞棒式或?yàn)V袋式,可多次沖洗重復(fù)使用,此種過(guò)濾裝置能有效將管道及系統(tǒng)殘留的相對(duì)直徑較大的顆粒過(guò)濾;而在孔隙型回灌井中則要求同時(shí)安裝精、粗兩級(jí)過(guò)濾系統(tǒng),精過(guò)濾器精度應(yīng)達(dá)到3～5μm,不僅要濾掉大部分懸浮顆粒,有效地減少物理堵塞,還可以有效地?cái)r截或吸附一部分微生物,防止細(xì)菌堵塞。

(4)隔氧保護(hù)措施

由于地?zé)峋畠?nèi)水位隨系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間和采灌量變化影響較大,井內(nèi)氣體空間容積有可能會(huì)變化幾倍,內(nèi)部的壓力也會(huì)相應(yīng)的變化。盡管采用再嚴(yán)格的隔氧措施,在井內(nèi)容積變化較大時(shí),閥門、孔板等截流部件可能出現(xiàn)局部負(fù)壓,如果閥門和截流器件密封不嚴(yán),很難控制氧的滲入;同時(shí)地?zé)峋度脒\(yùn)行后,管道和設(shè)備有含氧不凝氣體,其中的氧也有可能混入到地?zé)崃黧w液面上的空間中。環(huán)空中長(zhǎng)期有氧氣的存在,容易產(chǎn)生兩個(gè)方面的嚴(yán)重后果:一是井管的內(nèi)壁、泵管的內(nèi)外壁會(huì)慢慢生成銹片,當(dāng)潛水電泵啟動(dòng)引起井管和泵管震動(dòng)時(shí),這些銹片會(huì)脫落并掉入井底,可能堵塞井下濾水管和儲(chǔ)層通道,而且這種堵塞還可能是不可逆的,因?yàn)殇P片的體積和重量較大,連回?fù)P也很難將其抽出清除;二是泵管法蘭連接螺栓長(zhǎng)期處于腐蝕環(huán)境中,加之泵管的震動(dòng),易斷裂使?jié)撍妹撀?造成事故。

氮?dú)獗Ｗo(hù)是目前應(yīng)用較多的地?zé)峋栏夹g(shù),利用自動(dòng)控制的充氣裝置,將井內(nèi)液面之上的井管充滿惰性氣體(如氮?dú)?,以氮?dú)庾鳛榫?可有效地維持井內(nèi)壓力,阻止空氣中的氧氣滲入到井內(nèi)。

(5)除砂器、除污器

為了保證地?zé)崃黧w中裹攜的巖屑微粒尤其是新近系孔隙型儲(chǔ)層(因?yàn)閹r性松散,細(xì)小的砂粒容易隨水流被吸出)的砂巖顆粒不被傳輸?shù)交毓嗑?生產(chǎn)井口處要求安裝除砂器、回灌井口增設(shè)除污器等水質(zhì)處理措施,以減小過(guò)濾器的工作負(fù)擔(dān)。在天津的對(duì)井井口一般都安有這種裝置,效果較好。

(6)生活熱水不宜回灌

一般供應(yīng)生活熱水的系統(tǒng)為了進(jìn)行除鐵處理,需要設(shè)置曝氣裝置、過(guò)濾及儲(chǔ)水箱。由于流經(jīng)途徑較多且長(zhǎng),可能會(huì)由于儲(chǔ)存時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或條件的變化滋生細(xì)菌或產(chǎn)生其他污染(停留在水箱中℃左右的生活熱水溫度最適宜細(xì)菌滋生或促進(jìn)細(xì)菌的繁殖),盡管這種生活熱水未進(jìn)行任何化學(xué)處理,但由于系統(tǒng)原因,循環(huán)的生活熱水是不宜作為回灌水源的,應(yīng)單獨(dú)設(shè)置管路直接排放。

(7)其他措施

因化學(xué)變化引起的水質(zhì)問(wèn)題較復(fù)雜,處理起來(lái)也很棘手,應(yīng)根據(jù)所處地質(zhì)條件和回灌流體水質(zhì)具體分析可能的堵塞原因來(lái)制定相應(yīng)的對(duì)策。運(yùn)行中,視可能的堵塞原因運(yùn)用機(jī)械的或是化學(xué)的辦法,對(duì)回灌井進(jìn)行周期性的再生處理是保持其回灌能力的基本要求。其中可采用的機(jī)械方法有回?fù)P反抽、空壓機(jī)氣舉射入高壓空氣或水以及分段沖洗等;化學(xué)方法包括加酸、加藥殺菌以及加入氧化劑等。

機(jī)械處理方法不難理解,也比較保險(xiǎn),例如定期對(duì)回灌井采取回?fù)P洗井措施已成為多數(shù)回灌系統(tǒng)特別是孔隙型回灌系統(tǒng)保持回灌順暢的有效手段。但回?fù)P反抽有可能會(huì)使儲(chǔ)層細(xì)顆粒重組而引起負(fù)面影響,需通過(guò)科學(xué)試驗(yàn)制定出適宜合理的回?fù)P方案。

化學(xué)處理方法針對(duì)回灌中的細(xì)菌堵塞具有一定效果。有些碳酸鹽地區(qū)通過(guò)加酸來(lái)改變流體的pH值,以防止化學(xué)沉淀的生成。為防止生物膜形成產(chǎn)生細(xì)菌堵塞,有效的方法是進(jìn)行真空全封密回灌,避免水源在地面設(shè)備傳輸過(guò)程中受到污染,防止細(xì)菌入侵或空氣混入加速細(xì)菌滋生。但如果回灌井內(nèi)流體已受到細(xì)菌污染或井管壁或?yàn)V水管網(wǎng)附近已滋生了細(xì)菌,那處理起來(lái)更為困難,這時(shí)地面的粗濾甚至精濾處理已起不到任何作用,這種井下細(xì)菌堵塞已形成時(shí),常用的做法是采用回?fù)P反抽等機(jī)械方法進(jìn)行處理,但效果不想想時(shí),只能采用化學(xué)滅菌處理方法去除井內(nèi)流體中的有機(jī)質(zhì)或進(jìn)行消毒殺死微生物等手段,較常見的處理滅菌方法是向流體中加入氯消毒殺菌藥劑。但這種方法運(yùn)用在地?zé)峄毓嘀袘?yīng)特別謹(jǐn)慎,因?yàn)槿绻^(guò)量加入消毒藥劑會(huì)改變地?zé)崴|(zhì),不相容的化學(xué)添加劑和抑制劑也會(huì)影響流體水質(zhì),有污染熱儲(chǔ)層的可能。

什么是地?zé)峋責(zé)峋心男┯猛?/p>

地?zé)崮苁且环N新型的可再生能源，并且接下來(lái)將會(huì)不斷的飛躍，它的直接性利用和地?zé)岬陌l(fā)電都會(huì)有很大的發(fā)展。而地?zé)峋褪堑責(zé)釡厝_發(fā)主體工程中最重要的階段，將蘊(yùn)藏在地下的溫泉資源從可再生能源礦產(chǎn)，變成可利用的清潔能源。下面我們就來(lái)了解一下什么是地?zé)峋?，以及地?zé)峋心男┯猛镜南嚓P(guān)內(nèi)容。
什么是地?zé)峋?br/>1、了解地?zé)峋娜硕贾溃遣扇〉責(zé)豳Y源中最為重要的一項(xiàng)工程步驟，經(jīng)過(guò)鉆井的工作往地面向下幾百或幾千米來(lái)開采，索取能源，傳輸?shù)降厣?，進(jìn)行各種地?zé)崂?，是非常?fù)雜的工作程序。地?zé)峋こ桃话銜r(shí)間很長(zhǎng)，工程投入資金也很高，但這一階段的工程關(guān)系到地?zé)崮荛_發(fā)的成敗，因而，地?zé)徙@井行業(yè)的提升，有著至關(guān)重要的意義。
2、一般為提高地?zé)徙@井的準(zhǔn)確率，在準(zhǔn)備工作之前我們都需要做好相關(guān)的勘察工作。然后都是使用一些科技的手段來(lái)探測(cè)地下熱水資源的深度、儲(chǔ)量、性質(zhì)、流動(dòng)、立場(chǎng)及生成等規(guī)律信息，為地?zé)徙@井提供第一手資料。同時(shí)了解地質(zhì)狀況，是否適合鉆井，相應(yīng)的地質(zhì)狀況應(yīng)采用何種鉆井工藝，擬定合理的鉆井方案。這些“課前作業(yè)”做好，在能在地?zé)徙@井過(guò)程中事半功倍，達(dá)到良好的效果，使工程順利進(jìn)行。
3、另外我們進(jìn)行開采地?zé)豳Y源時(shí)，我們要制定一些相關(guān)的管理方法，在地?zé)徙@井這一項(xiàng)工程中我們不僅僅要選擇合適的工藝和技術(shù)，所選擇設(shè)備和耗材的選擇也至關(guān)重要。而在鉆井過(guò)程中，要嚴(yán)格管理，依據(jù)方案按部就班進(jìn)行工程的同時(shí)，也要隨時(shí)進(jìn)行井下檢測(cè)，遇到情況及時(shí)調(diào)整。避免因地質(zhì)問(wèn)題帶來(lái)的故障和事故，提升管理水平，是提高鉆井效率，確保鉆井成功率的保障。
地?zé)峋心男┯猛?br/>一、醫(yī)療洗浴
地?zé)峋谌缃窈芏鄨?chǎng)所都在廣泛的應(yīng)用，并且它的作用性很大，比如用來(lái)做醫(yī)療洗浴，那么在溫度方面上最好就是在～℃。溫度偏高需加入涼水或適當(dāng)降低溫度后,方可用于洗浴,這樣做對(duì)地?zé)豳Y源是一種浪費(fèi)，溫度偏低,會(huì)使身體感到不適。用于醫(yī)療的地?zé)崴?除有溫度要求外,對(duì)水質(zhì)有相應(yīng)的要求，我國(guó)目前采用下列標(biāo)準(zhǔn)作為醫(yī)療地?zé)崴址Q醫(yī)療礦泉水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。
二、飲用礦泉水
其實(shí)地?zé)峋捎诤芏喽际莵?lái)自深部?jī)?nèi)的低溫地?zé)崴?，所以純天然無(wú)污染，自然就會(huì)經(jīng)過(guò)相關(guān)的加工處理，將它作為飲用的礦泉水。并含有一些有益于人體健康的微量元素,可作為飲用天然礦泉水開發(fā)利用,我國(guó)近年來(lái)開發(fā)的一些飲用天然礦泉水中,就有相當(dāng)一部分是低溫地?zé)崴?。?dāng)?shù)責(zé)崴奈廴疚镏笜?biāo)、微生物指標(biāo)及鋰、鍶、鋅、銅、鉻、鋇等組分的限量指標(biāo)符合要求的條件下，水中有一項(xiàng)指標(biāo)符合表2.5.6的規(guī)定,可作為飲用天然礦泉水開發(fā)。
三、發(fā)電
現(xiàn)在我們國(guó)家很多地?zé)崽锒际菍⑺鳛榘l(fā)電地區(qū)，那么我們來(lái)了解一下目前都有哪些地方是用來(lái)發(fā)電的。比如：廣東鄧屋、湖南寧鄉(xiāng)灰湯、西藏羊八井、河北后郝窯等，上述地?zé)崽锼娬境鞑匮虬司度牍I(yè)利用外，其余均為試驗(yàn)性電站。

地?zé)峋酀{

隨著社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步,人們開始追求綠色環(huán)保的生活,吃綠色食品,用清潔能源等不一而足。而地?zé)崮茉淳褪侨藗兯玫那鍧嵞茉粗?現(xiàn)已用地?zé)崛∨B(yǎng)殖、休閑度假、發(fā)電等等,今后地?zé)崮茉吹睦眠€會(huì)大大增加,因此鉆探地?zé)峋墓ぷ饕矔?huì)越來(lái)越多(目前已經(jīng)不少了),地?zé)峋木?、有幾十至m的淺井、也有深達(dá)～m的深井,但多數(shù)在～m之間,一般熱水井的溫度是幾十度至百度上下、地?zé)嵴魵饩畡t可達(dá)℃以上。地?zé)峋酀{遇到的最大問(wèn)題便是抗高溫的問(wèn)題。

高溫對(duì)黏土在泥漿中的分散有很大的影響。高溫能促進(jìn)黏土顆粉分散,以致使泥漿變稠進(jìn)而失去流動(dòng)能力。高溫會(huì)加速有機(jī)處理劑的分散降解,水化減弱、處理劑發(fā)酵變質(zhì)失去作用,使泥漿的失水量上升而流動(dòng)性變差,高溫會(huì)使黏土吸附的有機(jī)處理劑分子解吸,也會(huì)使黏土自身的水化作用減弱,水化膜變薄而產(chǎn)生凝結(jié),高溫也會(huì)使可溶鹽的溶解度增加,使泥漿更易受鹽、鈣侵。

高溫中,由于分子熱運(yùn)動(dòng)加劇,泥漿黏度降低,失水量極大地增加,使泥漿性能變壞。鈣處理泥漿在高溫中還可能產(chǎn)生固化,膨潤(rùn)土泥漿在高溫下也易產(chǎn)生膠凝。特別是泥漿固相(膨潤(rùn)土)含量高時(shí),泥漿靜切力等上升更快、稠化更嚴(yán)重。

配制地?zé)峋酀{時(shí),應(yīng)盡可能采用受溫度影響較小的黏土和處理劑。如用抗溫黏土(海泡石)或非膨潤(rùn)土造漿,用鐵鉻鹽、鉻腐殖酸、水解聚丙烯腈、水解聚丙烯酰胺、烷基苯磺酸鈉等進(jìn)行處理,配成低固相泥漿、含鉻泥漿、鹽水或飽和鹽水泥漿。

地?zé)峋酀{要求黏土含量較低,避免固相含過(guò)多引起泥漿的稠化,已有的泥漿類型有:鐵鉻鹽-CMC泥漿、鉻褐煤-鉻木質(zhì)素磺酸鹽泥漿、鉻腐殖酸泥漿等。

地?zé)崮酀{平時(shí)的維護(hù)也特別重要,要定期測(cè)量泥漿進(jìn)出口溫度,分析泥漿濾液成分及黏度的變化、分析泥漿性能的變化和泥漿中黏土含量的變化,同時(shí)做好泥漿的冷卻工作和除砂除泥凈化工作。

高溫泥漿降溫措施及冷卻降溫系統(tǒng)

在中高溫地?zé)峋蜕畈裤@井（又稱HT/HP 鉆井）中，井底溫度高，返回地面的泥漿溫度也將大幅度提高。如西藏羊八井地?zé)峋?，泥漿出孔溫度達(dá)到沸騰狀態(tài)，莫深1井泥漿出孔時(shí)溫度也比較高。當(dāng)?shù)孛婺酀{溫度大于℃ 時(shí)，不但會(huì)燙傷鉆井平臺(tái)操作人員，同時(shí)井場(chǎng)會(huì)被霧氣籠罩，將影響施工作業(yè)，帶來(lái)嚴(yán)重的安全隱患。所以必須對(duì)返回地面的鉆井泥漿進(jìn)行及時(shí)的冷卻處理，保證泥漿再次入孔具有較低的溫度。

2.3.1 HT/HP鉆井中泥漿冷卻技術(shù)現(xiàn)狀

目前，在HT/HP鉆井中，對(duì)高溫泥漿的冷卻處理一般采取的措施有如下幾種。

1）自然蒸發(fā)冷卻。由于井內(nèi)泥漿返回地面的溫度高于環(huán)境溫度，泥漿沿泥漿槽流動(dòng)中會(huì)蒸發(fā)冷卻而自然降溫，利用該現(xiàn)象采取加長(zhǎng)泥漿槽的循環(huán)路線的措施，可以在一定程度上達(dá)到冷卻泥漿的目的。這種方法一般應(yīng)用在鉆井泥漿流量不大、返回泥漿溫度不太高（低于℃），進(jìn)出井溫差不大（小于5℃）的情況下。

2）低溫固體傳導(dǎo)冷卻。向泥漿池中投放低溫固體，比如冰塊，冰塊主要通過(guò)熱傳導(dǎo)方式來(lái)冷卻泥漿，這種方法一般用于水基泥漿的冷卻，在返回地面泥漿溫度不高、進(jìn)出井溫差不大的情況下采用。

3）泥漿冷卻裝置強(qiáng)制冷卻。當(dāng)返回泥漿溫度較高，進(jìn)出井溫差過(guò)大時(shí)，需采用泥漿冷卻裝置強(qiáng)制冷卻。

2.3.1.1 國(guó)外技術(shù)現(xiàn)狀

日本在地?zé)崽镢@井中，通常采用的冷卻裝置有兩種：一種是采用大功率風(fēng)扇，安裝在振動(dòng)篩旁；另一種是使用泥漿冷卻塔，一般豎立在泥漿池中。冷卻塔與風(fēng)扇冷卻泥漿的基本原理都是利用空氣和泥漿直接接觸，通過(guò)蒸發(fā)作用帶走泥漿中的熱量，冷卻介質(zhì)為空氣，受大氣溫度的影響很大。美國(guó)、荷蘭及新加坡等一些公司設(shè)計(jì)的泥漿冷卻系統(tǒng)在地?zé)岷陀蜌忏@井中也得到了廣泛的應(yīng)用，表2.1列舉了幾個(gè)比較典型的鉆井泥漿冷卻系統(tǒng)。

表2.1 典型高溫鉆井泥漿冷卻系統(tǒng)

幾個(gè)典型鉆井泥漿冷卻系統(tǒng)的基本原理如下。

1）泥漿從泥漿池或泥漿箱中由泥漿泵抽吸進(jìn)板式換熱器，與冷卻劑進(jìn)行換熱，冷卻劑為冷水或海水，如馬來(lái)西亞的COE Limited公司和新加坡的Lynsk公司研發(fā)的鉆井泥漿冷卻系統(tǒng)（圖2.2）。

圖2.2 Lynsk公司和COE Limited公司鉆井泥漿冷卻系統(tǒng)原理圖

2）泥漿從泥漿池或泥漿箱中泵進(jìn)噴淋式換熱器，冷水（或海水）直接噴射泥漿管束，風(fēng)扇不斷鼓入空氣，氣水混合加強(qiáng)泥漿的冷卻效果，如美國(guó)Drillcool，Inc.研制的泥漿冷卻系統(tǒng)（圖2.3）

圖2.3 美國(guó)Drillcool公司鉆井泥漿冷卻原理圖

3）泥漿冷卻系統(tǒng)采用2個(gè)板式換熱器，泥漿在主換熱器中，通過(guò)與乙二醇/水溶液換熱冷卻，乙二醇/水溶液吸收泥漿熱量后，返回第二個(gè)換熱器中，將熱量傳遞給海水，如荷蘭Task Environmental Services研發(fā)的海用鉆井泥漿冷卻系統(tǒng)。

4）泥漿從泥漿池或泥漿箱中泵進(jìn)板式換熱器，通過(guò)乙二醇/水溶液換熱，乙二醇/水溶液吸收泥漿熱量后，進(jìn)入散熱器風(fēng)冷。如荷蘭Task Environmental Services公司研發(fā)的陸用鉆井泥漿冷卻系統(tǒng)。

2.3.1.2 國(guó)內(nèi)技術(shù)現(xiàn)狀

在我國(guó)HT/HP鉆井中，如羊八井熱田地?zé)徙@井中，在～m深處溫度就可超過(guò)～℃，進(jìn)出井泥漿溫度差可達(dá)5～℃，且熱流量也高，數(shù)百米深的井泥漿帶出的熱量可達(dá)萬(wàn)大卡/h，加長(zhǎng)泥漿循環(huán)槽，一般只能降溫1～2℃，因此，采用專用泥漿散熱設(shè)備，在散熱量為萬(wàn)大卡/h以上，經(jīng)散熱器泥漿溫度可降低～℃，在散熱器出口處泥漿溫度達(dá)到～℃。

1）西藏羊八井ZK-2井，泥漿出口溫度達(dá)到沸騰狀態(tài)（當(dāng)?shù)厮姆悬c(diǎn)小于℃），施工現(xiàn)場(chǎng)采取的技術(shù)措施是：在泥漿罐中排布冷水管，通過(guò)水循環(huán)冷卻泥漿?？赡苡捎谂殴茌^少，泥漿溫度只降低8～9 ℃，水資源浪費(fèi)很大。

2）高杭等（）提出了一種適合于HT/HP鉆井中高溫泥漿冷卻的設(shè)計(jì)概念，基本原理（圖2.4）是：泥漿冷卻系統(tǒng)主要由2個(gè)板式熱交換器、冷卻器管線、強(qiáng)迫風(fēng)冷（或水冷）總成組成，這種泥漿冷卻系統(tǒng)的特點(diǎn)是2個(gè)板式熱交換器設(shè)計(jì)在泥漿罐兩側(cè)，冷卻介質(zhì)與泥漿換熱后，返回至強(qiáng)迫風(fēng)冷（或水冷）總成通過(guò)風(fēng)冷（或水冷）實(shí)現(xiàn)冷卻介質(zhì)的冷卻。

圖2.4 鉆井泥漿冷卻系統(tǒng)原理圖

3）吉林大學(xué)趙江鵬等人研究的新型鉆井泥漿冷卻系統(tǒng)，該鉆井泥漿冷卻系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)鉆井泥漿的快速冷卻。

鉆井泥漿冷卻系統(tǒng)的工作原理見圖2.5。

使用鉆井泥漿冷卻系統(tǒng)時(shí)，主要工作流程如下。

1）制冷載冷劑。打開閥（3）、（6），啟動(dòng)制冷機(jī)組（1）和制冷機(jī)組泵（2），通過(guò)制冷機(jī)組（1）將載冷劑箱（4）中載冷劑制冷至-℃（具體溫度數(shù)值根據(jù)實(shí)際情況而定）。

2）冷卻泥漿。打開閥（5）、（8），啟動(dòng)泥漿輸送泵（）和載冷劑箱泵（9），載冷劑與泥漿在同軸泥漿對(duì)流換熱器（）中逆流換熱，將泥漿快速冷卻，從而將泥漿池（）中泥漿溫度迅速降低，并維持在低溫范圍內(nèi)。同時(shí)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)（7）、（）、（）、（）、（）、（）、（）、（）處溫度，根據(jù)檢測(cè)的溫度情況可及時(shí)調(diào)整系統(tǒng)相關(guān)的參數(shù)，以保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。

圖2.5 鉆井泥漿冷卻系統(tǒng)原理圖

鉆井泥漿冷卻系統(tǒng)主要由載冷劑制冷部分、泥漿冷卻部分和溫度監(jiān)測(cè)部分組成見圖2.6。

圖2.6 鉆井泥漿冷卻系統(tǒng)組成

其中，載冷劑制冷部分主要由制冷機(jī)組、制冷機(jī)組泵和載冷劑箱等組成；泥漿冷卻部分主要由載冷劑箱泵、同軸泥漿對(duì)流換熱器和泥漿輸送泵等組成；溫度檢測(cè)部分主要由巡檢儀和溫度傳感器組成。

2.3.2 冷卻設(shè)備各部分結(jié)構(gòu)理論設(shè)計(jì)計(jì)算

（1）泥漿冷卻設(shè)備所需的有效功率

科學(xué)超深井鉆探技術(shù)方案預(yù)研究專題成果報(bào)告（上冊(cè)）

式中：ρ₁為泥漿的密度；G₁ 為泥漿的流量；C₁ 為泥漿的比熱；t₁′為泥漿制冷前的溫度；t₁"為泥漿制冷后的溫度。

鑒于中間熱交換效率和高原等地區(qū)氣候條件所造成的不可避免的熱損失，應(yīng)該選用較大功率的制冷機(jī)組。

（2）熱換器的選擇及設(shè)計(jì)計(jì)算

由于在鉆井過(guò)程中，被冷卻介質(zhì)泥漿屬于不潔凈的物質(zhì)，所選熱換設(shè)備應(yīng)屬于不易于結(jié)垢或者易于清洗除垢，冷卻器采用套管式換熱器，內(nèi)管內(nèi)流動(dòng)被冷卻介質(zhì)，管間環(huán)隙流動(dòng)冷卻介質(zhì)，采用法蘭連接形式，方便清垢，全程采用逆流換熱。

根據(jù)熱平衡方程，Q₁=Q₂，其中Q₁為泥漿制冷釋放的熱量；Q₂為制冷劑制冷泥漿所需要的制冷量。

科學(xué)超深井鉆探技術(shù)方案預(yù)研究專題成果報(bào)告（上冊(cè)）

式中：G₂為制冷劑流量；C₂為制冷劑的比熱；ρ₂為制冷劑的密度；t₂′為制冷劑進(jìn)口溫度。

根據(jù)式（2.2）、（2.3）可以計(jì)算出冷卻劑出口溫度t₂″。

2.3.3 冷卻技術(shù)分析與總結(jié)

對(duì)三種冷卻方式加以分析，可以發(fā)現(xiàn)：自然蒸發(fā)冷卻與低溫固體傳導(dǎo)冷卻均適用于鉆井泥漿流量不大、返回泥漿溫度不太高（低于℃），進(jìn)出井溫差不大（小于5℃）的情況下。而超深井科學(xué)鉆探，鉆井液出孔溫度會(huì)比較高，出入孔溫差可能會(huì)相差幾十度，在此情況下上述兩種冷卻方式只能是輔助作用，主要還要靠制冷器強(qiáng)制制冷。目前制冷器強(qiáng)制制冷有兩種方式，一是采用熱交換方式，如采用噴淋器、板式熱交換，將采用大量的冷卻水，如果現(xiàn)場(chǎng)位于水資源豐富的地方，可采用此種方式。但我們認(rèn)為，最好采用制冷劑強(qiáng)制制冷，可以設(shè)計(jì)制作低溫冷凍房等，目前吉林大學(xué)已制作了超低溫實(shí)驗(yàn)室，可以作為借鑒。

地?zé)峄毓嗖僮骷夹g(shù)

經(jīng)過(guò)在沉積盆地型地?zé)崽镏卸嗄昊毓鄬?shí)踐和探索,總結(jié)出一套回灌運(yùn)行操作技術(shù)方法。它不僅是國(guó)內(nèi)外其他地區(qū)類似地?zé)崽锘毓嚅_采運(yùn)行中成功的先進(jìn)技術(shù),同時(shí)也是結(jié)合當(dāng)前國(guó)家地?zé)峥辈?、評(píng)價(jià)相關(guān)規(guī)范和法規(guī),充分考慮回灌工作的發(fā)展趨勢(shì)而形成的?；毓嗍且豁?xiàng)系統(tǒng)的復(fù)雜工程,實(shí)際日常生產(chǎn)運(yùn)行中,綜合影響因素和注意事項(xiàng)較多,各環(huán)節(jié)都應(yīng)有科學(xué)合理和可操作性強(qiáng)的技術(shù)要求和規(guī)程,才能使相關(guān)工作都做到有章可循,以規(guī)避各類隨意行為,防止事故發(fā)生,提高地?zé)峄毓嗦省?/p>

1.回灌前準(zhǔn)備工作的技術(shù)要求

(1)合理選擇適宜的回灌方式

為了保證回灌系統(tǒng)在真空密封狀態(tài)下進(jìn)行,宜采取通過(guò)回灌水管內(nèi)進(jìn)水的方式進(jìn)行回灌(需要反復(fù)進(jìn)行回?fù)P方式除外),回灌管應(yīng)下至回灌井內(nèi)靜水位以下5～m的深度,整個(gè)運(yùn)行系統(tǒng)應(yīng)嚴(yán)格密封。地?zé)峄毓鄳?yīng)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(tǒng),回灌流體質(zhì)量應(yīng)好于回灌層的流體質(zhì)量,保證回灌水對(duì)熱儲(chǔ)層無(wú)傷害。

(2)回灌系統(tǒng)管路檢查

地?zé)峄毓喙芫W(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)保持密閉狀態(tài),且應(yīng)始終保持正壓,各種監(jiān)測(cè)儀表、儀器的運(yùn)轉(zhuǎn)正常,過(guò)濾器的精度須達(dá)到規(guī)定要求?；毓噙\(yùn)行前,要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)管網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行徹底沖洗,保證系統(tǒng)管道及設(shè)備在充分清潔后再使用,以消除系統(tǒng)管路內(nèi)的雜質(zhì)被傳輸?shù)交毓嗑畠?nèi),影響回灌效果。

2.回灌啟動(dòng)時(shí)的技術(shù)要求

在回灌運(yùn)行正式啟動(dòng)時(shí)灌量不宜過(guò)大,應(yīng)從小到大逐漸增加灌量,如一開始就采用大流量回灌,容易造成井下濾層破壞。并且注入量由小到大可以盡可能的排除井管內(nèi)的空氣,避免井管內(nèi)空氣由于來(lái)不及逃逸而隨回灌流體壓入儲(chǔ)層內(nèi),產(chǎn)生氣堵。密切觀測(cè)回灌過(guò)程中壓力變化,調(diào)節(jié)回灌量,以壓力表、水位數(shù)據(jù)的變化情況來(lái)判斷回灌能力,待確認(rèn)回灌通暢時(shí),再逐漸增加灌量,直至正常運(yùn)行。加壓回灌時(shí),壓力也應(yīng)從小到大逐漸增加。在運(yùn)行一段時(shí)間后,回灌井內(nèi)水位基本穩(wěn)定(波動(dòng)范圍在5～cm/min)或水溫?zé)o明顯變化時(shí),分別在開采井井口、回灌井井口同時(shí)取樣送檢進(jìn)行流體質(zhì)量化驗(yàn)分析。

3.回灌運(yùn)行中的技術(shù)要求

在回灌運(yùn)行過(guò)程中,應(yīng)確保整個(gè)回灌系統(tǒng)的密閉狀態(tài),對(duì)管網(wǎng)中的接口部分應(yīng)隨時(shí)進(jìn)行密封檢修?；毓噙\(yùn)行時(shí)要密切監(jiān)視開采井、回灌井的水位、開采量、回灌量、水質(zhì)及過(guò)濾器兩端壓力、管路壓力等數(shù)據(jù)變化情況,正確判斷回灌系統(tǒng)的運(yùn)行狀況,針對(duì)各種堵塞情況及時(shí)采取有效措施,如對(duì)于回灌管路的堵塞,可直接用連續(xù)反沖洗方法處理;對(duì)于回灌井本身產(chǎn)生的堵塞,可用間歇停泵空壓機(jī)氣舉洗井或回?fù)P反沖洗的方法進(jìn)行處理。

回灌運(yùn)行時(shí)如果灌量隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸下降,同時(shí)反沖洗井效果不甚理想時(shí),可采用加壓回灌、間歇回?fù)P方式,以增加回灌量。在常壓自然回灌的基礎(chǔ)上,待回灌水管和放氣閥溢水后,關(guān)閉放氣閥從小到大緩慢加壓進(jìn)行壓力回灌運(yùn)行操作。如果壓力回灌時(shí),灌量仍在不斷減小,說(shuō)明系統(tǒng)堵塞嚴(yán)重或回灌井濾水管內(nèi)表面上隨回灌流體進(jìn)入的雜質(zhì)不斷增加,回灌阻力增大,需要暫時(shí)停止回灌操作而采取間歇回?fù)P洗井措施來(lái)疏通濾層,清除井下集聚沉淀的雜質(zhì),恢復(fù)回灌能力。當(dāng)回灌井出水量恢復(fù)至初始出水量及水清砂凈后,停止回?fù)P,再進(jìn)行下一次常壓回灌與加壓回灌。抽水回?fù)P后由于井內(nèi)流體動(dòng)水位下降,井管內(nèi)充滿空氣,需要及時(shí)排氣。

4.停灌期間系統(tǒng)設(shè)施的養(yǎng)護(hù)

在地?zé)峄毓嘞到y(tǒng)停止使用期間,要認(rèn)真封閉開采井、回灌井井口,對(duì)系統(tǒng)各部分進(jìn)行密封處理,并且利用自動(dòng)控制的氮?dú)獗Ｗo(hù)裝置,將停用的地?zé)峋好嬉陨系木懿糠殖錆M惰性氣體,隔絕空氣,防止空氣滲入井管,造成氧化腐蝕。

5.地?zé)峄毓嘞到y(tǒng)中相關(guān)監(jiān)測(cè)工作

為分析地?zé)峄毓嗟木C合效應(yīng),其中一項(xiàng)較為重要而又基礎(chǔ)的研究?jī)?nèi)容就是對(duì)比分析回灌前后地?zé)峋畠?chǔ)層參數(shù)的變化特征。地?zé)峄毓噙^(guò)程中的相關(guān)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè),并不僅僅局限于監(jiān)測(cè)地?zé)崽锉旧砗偷責(zé)衢_發(fā)對(duì)熱儲(chǔ)層參數(shù)的影響,對(duì)與開采井、回灌井有關(guān)參數(shù)的定期監(jiān)測(cè)應(yīng)同時(shí)進(jìn)行。水位、水溫、水質(zhì)是最基本的監(jiān)測(cè)內(nèi)容?；毓噙\(yùn)行前、停灌期間對(duì)開采井、回灌井進(jìn)行靜水位及對(duì)應(yīng)液面溫度觀測(cè)尤為重要。同時(shí)為保證回灌進(jìn)展順利,在地?zé)峄毓嘞到y(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中,相關(guān)回灌開采動(dòng)態(tài)信息也要定期實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),因?yàn)橥ㄟ^(guò)對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)分析,可以更多的掌握和分析出不同地層構(gòu)造對(duì)回灌量的影響程度,回灌對(duì)維持儲(chǔ)層壓力、抬升區(qū)域水位的綜合影響。觀測(cè)項(xiàng)目要包括:回灌運(yùn)行時(shí)開采井、回灌井動(dòng)水位及對(duì)應(yīng)液面溫度;開采量(開采總量和瞬時(shí)開采量)、回灌量(回灌總量和瞬時(shí)回灌量);井口壓力;過(guò)濾器進(jìn)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(zhì)等。水位的監(jiān)測(cè)頻率以每月1～2次為宜;各種壓力應(yīng)隨時(shí)監(jiān)測(cè);氣體分析應(yīng)在回灌初期進(jìn)行。有些數(shù)據(jù)依靠普通的儀表儀器或常規(guī)取樣化驗(yàn)即可獲得,但深層次的研究數(shù)據(jù)則需要特別手段,如懸浮物、細(xì)菌的定性定量分析需借助油田精細(xì)檢測(cè)技術(shù),深部熱儲(chǔ)層的溫度、壓力情況需通過(guò)井下測(cè)溫測(cè)壓技術(shù)等。

回灌流體的水質(zhì)、儲(chǔ)層回灌前后流體化學(xué)性質(zhì)及成分的變化是地?zé)峄毓嘀行枰攸c(diǎn)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)的一項(xiàng)內(nèi)容。地?zé)峄毓喔麟A段所獲得的水質(zhì)跟蹤監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可及時(shí)發(fā)出警示,提醒及時(shí)采取相應(yīng)防范措施。另外盡管在地面設(shè)施上已充分考慮了當(dāng)溫度壓力變化可能造成的化學(xué)物理堵塞問(wèn)題,但低溫回灌流體注入儲(chǔ)層后,與地層局部熱流體混合再發(fā)生的化學(xué)變化是一個(gè)很復(fù)雜很隱蔽問(wèn)題,導(dǎo)致的潛在堵塞、腐蝕或結(jié)垢影響需作詳細(xì)地專項(xiàng)分析,長(zhǎng)期跟蹤檢測(cè)。回灌系統(tǒng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目應(yīng)包括:全分析、酸性樣、堿性樣、氣體樣、懸浮物、溶解氧含量、侵蝕性二氧化碳、過(guò)濾器殘?jiān)鼧?、?xì)菌樣(鐵細(xì)菌、硫酸鹽還原菌、腐生菌)等。回灌初期、中期各取樣監(jiān)測(cè)一次;過(guò)濾器前、后要分別取樣;回?fù)P早、中、晚期分別取樣;特殊情況如出現(xiàn)異常或?qū)ｍ?xiàng)試驗(yàn)研究則要加密取樣和進(jìn)行針對(duì)性取樣。

回灌對(duì)熱儲(chǔ)層地溫場(chǎng)的影響是在進(jìn)行大規(guī)?；毓嗟那闆r下首先要監(jiān)測(cè)的內(nèi)容。由于地?zé)峋_采時(shí)的流體溫度(即使是最大穩(wěn)定流溫)也并不能完全真實(shí)地代表深部熱儲(chǔ)層的溫度,因此要取得地?zé)峄毓鄬?duì)熱儲(chǔ)溫度場(chǎng)影響方面的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),應(yīng)有針對(duì)性的在某一回灌連續(xù)性較好的地點(diǎn),在回灌停止時(shí)間段內(nèi),選取不同目的層的回灌井進(jìn)行井下連續(xù)穩(wěn)態(tài)測(cè)溫測(cè)壓工作,獲得熱儲(chǔ)層內(nèi)各井段在一個(gè)停灌周期內(nèi)的井溫、壓力資料?；毓嗑疁y(cè)井工作應(yīng)從停灌后立即開始至下一次回灌來(lái)臨之前這一時(shí)間段內(nèi)連續(xù)進(jìn)行。最好每月進(jìn)行一次;如考慮工作成本,也要做到每2個(gè)月測(cè)井一次。通過(guò)這些連續(xù)性的測(cè)井資料,才能更好的了解回灌后儲(chǔ)層溫度場(chǎng)、壓力場(chǎng)逐月變化情況和發(fā)展勢(shì)態(tài)。

德州市城區(qū)地?zé)崃黧w的水質(zhì)特征及水質(zhì)評(píng)價(jià)

馮守濤 吉延梅 王小剛

（山東省魯北地質(zhì)工程勘察院，德州）

作者簡(jiǎn)介：馮守濤（—），男，助理工程師，主要從事水工環(huán)地質(zhì)勘查工作。

摘要：對(duì)德城區(qū)現(xiàn)有 口地?zé)峋乃|(zhì)分析資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)本區(qū)地?zé)崃黧w的物理、化學(xué)特征進(jìn)行了闡述，重點(diǎn)對(duì)地?zé)崃黧w的水質(zhì)和地?zé)衢_發(fā)利用過(guò)程中的腐蝕與結(jié)垢趨勢(shì)進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

關(guān)鍵詞：德州；地?zé)崃黧w；水質(zhì)評(píng)價(jià)；腐蝕；結(jié)垢

年華北石油康海實(shí)業(yè)公司水井工程大隊(duì)，在山東省地勘局第二水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊(duì)院內(nèi)打出德州市第一口探采熱水井，由此揭開了德州市開發(fā)利用地?zé)豳Y源的序幕。到目前為止，德城區(qū)已打了口優(yōu)質(zhì)探采結(jié)合地?zé)峋?，取水層位主要為新近系館陶組下部砂礫巖和古近系上部的細(xì)砂巖，井口水溫為～.5℃，主要應(yīng)用于洗浴、供暖、游泳、醫(yī)療保健等領(lǐng)域。

1 地溫場(chǎng)的分布

德州市城區(qū)位于新華夏構(gòu)造體系華北地臺(tái)遼冀臺(tái)向斜臨清坳陷的次級(jí)構(gòu)造單元德州凹陷范圍內(nèi)，德州凹陷位于滄縣、埕寧、魯西三個(gè)隆起帶的傾狀交匯處和黃驊、臨清、濟(jì)陽(yáng)三個(gè)坳陷帶的收斂部位。其西南與臨清凹陷相通，北與吳橋凹陷相連，西與武城-隆興莊凸起相鄰，東與寧津凸起相接，南與高唐-堂邑凸起相鄰。區(qū)內(nèi)發(fā)育有一組北北東向斷裂，其構(gòu)成了德城區(qū)的基底構(gòu)造輪廓。

根據(jù)德州城區(qū)余口井的溫度資料，德州城區(qū)平均地溫梯度在2.7～3.8℃/m之間，與區(qū)域地溫梯度值基本一致，將地溫梯度大于3℃/m地區(qū)定為地?zé)岙惓^(qū)，則除大院-市府-煙廠一線外，全區(qū)均為地?zé)岙惓^(qū)。其中地溫梯度3.0～3.5℃/m的熱異常區(qū)位于德州凹陷邊緣及武城凸起部位，基巖埋深為～m；地溫梯度大于3.5℃/m的熱異常區(qū)分布在滄東斷裂帶，中心最大地溫梯度為3.8℃/m，基巖埋深為m。

2 地?zé)崃黧w特征

2.1 地?zé)崃黧w的物理特征

本區(qū)館陶組地?zé)崴宄和该?，口感咸，色度?～度，渾濁度為2～7.5度，無(wú)異味，無(wú)肉眼可見物，井口平均水溫.7℃。地?zé)崃黧w中含有較多的氣體成分，其中游離CO₂含量達(dá)到5.mg/L，H₂S含量為0.mg/L，受其影響地?zé)崴橹量卓跁r(shí)呈淺乳白色，并混雜有許多小水珠，經(jīng)短時(shí)間靜置后變成無(wú)色透明。由于Fe^3＋含量達(dá)到1.mg/L，地?zé)崴胖靡欢螘r(shí)間后呈微黃色。

2.2 地?zé)崃黧w化學(xué)特征

分析結(jié)果表明（表1），地?zé)崃黧w中陰離子以氯離子為主，含量.5～mg/L，摩爾分?jǐn)?shù)大于%，陽(yáng)離子以鈉離子為主，含量.～.mg/L，摩爾分?jǐn)?shù)大于%，水化學(xué)類型為Cl—Na型；總礦化度.～.mg/L。礦化度與水中Cl^-、Na^＋濃度呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)r_Na＋-礦＝0.，r_Cl--礦＝0.（n＝）（圖1、圖2）。由于館陶組熱儲(chǔ)層在水平方向上埋藏、分布穩(wěn)定，地?zé)崴瘜W(xué)成分基本一致，水化學(xué)類型相同。在垂直方向上，館陶組熱儲(chǔ)層與明化鎮(zhèn)組下段熱儲(chǔ)層的水化學(xué)類型明顯不同，后者水質(zhì)類型一般為HCO₃—Na型，礦化度較低，兩者具明顯的垂直分帶性。

表1 館陶組熱儲(chǔ)層地?zé)崃黧w主要化學(xué)成分一覽表（平均值）

注：表中數(shù)據(jù)除pH外，其余單位為mg/L。

圖1 Cl^-與礦化度關(guān)系

圖2 Na^＋與礦化度關(guān)系

3 地?zé)崃黧w補(bǔ)給來(lái)源探討

地?zé)崃黧w各組分之間的比例系數(shù)可以用來(lái)判斷地?zé)崃黧w的成因，常用的比例系數(shù)有Cl/Br、γ_Na/γ_Cl等，經(jīng)計(jì)算德城區(qū)館陶組熱儲(chǔ)中地?zé)崃黧wCl/Br為.、γ_Na/γ_Cl＝1.，這些系數(shù)都大于海水（Cl/Br為、γ_Na/γ_Cl＝0.），說(shuō)明本區(qū)的地?zé)崃黧w具有大陸溶濾水的特征。

德城區(qū)館陶組熱儲(chǔ)層地?zé)崃黧w的δD為-.‰～-.7‰，δO為-9.‰～-.‰，根據(jù)中國(guó)大氣降水直線投點(diǎn)知，δD和δO值均在中國(guó)大氣降水直線附近，δO值略偏離中國(guó)大氣降水直線，這是因?yàn)榈責(zé)崃黧w在運(yùn)移過(guò)程中的分餾作用使O增加所致。據(jù)推測(cè)，熱水補(bǔ)給主要來(lái)自東南部的泰沂山區(qū)或西部的太行山區(qū)的大氣降水。地?zé)崴须昂亢艿停话阍冢?.～5.）±2.Tu之間，同時(shí)經(jīng)C測(cè)定，該區(qū)館陶組地?zé)崴^對(duì)年齡為1.萬(wàn)年，這說(shuō)明地下熱水屬于較古老的雨水。

4 熱儲(chǔ)溫度評(píng)價(jià)

地球化學(xué)溫標(biāo)建立的基礎(chǔ)是地?zé)崃黧w與固相圍巖中的礦物，在一定的溫度條件下達(dá)到化學(xué)平衡，在隨后地?zé)崃黧w溫度降低時(shí)，這個(gè)“記憶”仍于保持。我們分別利用T_K/Na溫標(biāo)、T_K/Mg溫標(biāo)、T_石英溫標(biāo)、T_玉髓溫標(biāo)進(jìn)行了計(jì)算，認(rèn)為只有T_玉髓溫標(biāo)較適用于本區(qū)。采用的公式為：

山東省環(huán)境地質(zhì)文集

式中：T_玉髓為有蒸氣損失時(shí)的熱儲(chǔ)溫度，℃；ρ（SiO₂）為地?zé)崃黧w中 SiO₂的質(zhì)量濃度，mg/L。

經(jīng)推算館陶組熱儲(chǔ)層的溫度為.6℃，與實(shí)測(cè)館陶組熱儲(chǔ)層的溫度（～.5℃）比較接近。

5 地?zé)崃黧w水質(zhì)評(píng)價(jià)

5.1 醫(yī)療與洗浴用水水質(zhì)評(píng)價(jià)

水溫是醫(yī)療礦水的重要指標(biāo)，不同水溫產(chǎn)生不同的治療作用和效果。本區(qū)館陶組熱儲(chǔ)層地?zé)崃黧w的井口溫度為～.5℃，為低溫地?zé)豳Y源的溫?zé)崴?，符合醫(yī)療熱礦水標(biāo)準(zhǔn)，可用于洗浴、醫(yī)療。

本區(qū)館陶組熱儲(chǔ)地?zé)崃黧w中氟含量達(dá)到醫(yī)療價(jià)值濃度標(biāo)準(zhǔn)；偏硼酸、偏硅酸含量達(dá)到礦水濃度值標(biāo)準(zhǔn)，可命名為含硼、硅的氟氯化鈉型熱礦水。其他微量元素雖沒(méi)有達(dá)到命名礦水濃度，但仍具有一定的保健作用。

5.2 漁業(yè)用水水質(zhì)評(píng)價(jià)

地?zé)崴B(yǎng)魚在地?zé)嶂苯永弥惺鞘制毡榈模瑫r(shí)也是地?zé)崽菁?jí)綜合利用低溫段尾水余熱的有效途徑。從地?zé)崴乃|(zhì)特點(diǎn)出發(fā)，突出主要有害元素的影響，可將氟化物、硫化物、酚、砷及汞作為地?zé)崴B(yǎng)魚的水質(zhì)控制指標(biāo)（蔡義漢，），在適當(dāng)與低氟冷水混合使用后，根據(jù)地?zé)崴B(yǎng)魚水質(zhì)評(píng)價(jià)分級(jí)表，本區(qū)地?zé)崴鳛闈O業(yè)用水的評(píng)價(jià)結(jié)果為良。

5.3 工業(yè)用水水質(zhì)評(píng)價(jià)

該地?zé)崴|(zhì)中，氯化物、硫酸鹽、鐵離子、礦化度等組分含量高，不適宜于制革、染料、紡織、制糖、淀粉、食品、建筑等工業(yè)用水。但由于溫度較高，可作為工業(yè)供熱。

5.4 灌溉用水水質(zhì)評(píng)價(jià)

灌溉水的水質(zhì)對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)影響很大，將地?zé)崴欠衲茏鳛楣喔人目刂祈?xiàng)目定為總?cè)芙夤腆w（TDS）、氯化物、碳酸鹽、鈉吸附比（SAR）、硼、砷及氟化物。根據(jù)地?zé)崴喔人|(zhì)評(píng)價(jià)分級(jí)表，本區(qū)地?zé)崴鳛楣喔扔盟脑u(píng)價(jià)結(jié)果為嚴(yán)重，不可作為灌溉用水。

5.5 直接排放水質(zhì)評(píng)價(jià)

本區(qū)地?zé)崴械挠泻Τ煞中∮诘責(zé)崴泻Τ煞肿罡咴试S排放濃度，可以直接排放到地下管道中，但排放水溫應(yīng)低于℃。將氟化物、硫化物、總?cè)芙夤腆w、酚、汞、砷和硼7個(gè)項(xiàng)目作為地?zé)崴苯优欧潘|(zhì)的控制指標(biāo)，對(duì)地?zé)崴欧潘|(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)分級(jí)，并與德城區(qū)淺層地下水水質(zhì)進(jìn)行比較，本區(qū)地?zé)崴苯优欧诺脑u(píng)價(jià)結(jié)果為優(yōu)。

6 地?zé)衢_發(fā)的腐蝕與結(jié)垢趨勢(shì)評(píng)價(jià)

6.1 地?zé)衢_發(fā)的腐蝕趨勢(shì)評(píng)價(jià)

地?zé)崃黧w中通常含有7種具有明顯腐蝕作用的化學(xué)物質(zhì)：氯離子、溶解氧、硫酸根、pH值、硫化氫（包括H₂S、HS、S^2-）、二氧化碳、氨

另外地?zé)崃黧w中的總固形物也對(duì)金屬的腐蝕產(chǎn)生影響。

根據(jù)天津地?zé)嵫芯颗嘤?xùn)中心（天津大學(xué)）所做的大量分析研究表明（白麗萍等，）：當(dāng)?shù)責(zé)崴新入x子的摩爾分?jǐn)?shù)超過(guò)%時(shí)，可用拉伸指數(shù)（LI）評(píng)價(jià)地?zé)崃黧w的腐蝕趨勢(shì)。拉伸指數(shù)的表達(dá)式為：

山東省環(huán)境地質(zhì)文集

式中：LI為拉伸指數(shù)；［ Cl］為氯化物或鹵化物濃度，以等當(dāng)量的CaCO₃表示（mg/L）；［ SO₄］為硫酸鹽濃度，以等當(dāng)量的 CaCO₃表示（mg/L）；AIK 為總堿度，以等當(dāng)量的CaCO₃表示（mg/L）。

經(jīng)計(jì)算本區(qū)地?zé)崃黧w的拉伸指數(shù)LI＝.，大于，為強(qiáng)腐蝕性水，對(duì)金屬具有強(qiáng)腐蝕性。因此，在工程設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮地?zé)崃黧w對(duì)金屬的強(qiáng)腐蝕性。

6.2 地?zé)衢_發(fā)的結(jié)垢趨勢(shì)評(píng)價(jià)

根據(jù)垢層的化學(xué)成分，水垢可分為碳酸鈣垢、硫酸鹽垢和硅酸鹽垢。

6.2.1 碳酸鈣垢結(jié)垢趨勢(shì)評(píng)價(jià)

影響碳酸鈣結(jié)垢的主要因素有 pH 值、壓力（CO₂分壓力）、溫度及共存鹽濃度（總固形物）。根據(jù)天津地?zé)嵫芯颗嘤?xùn)中心（天津大學(xué)）所做的大量分析研究表明：當(dāng)?shù)責(zé)崴新入x子的摩爾分?jǐn)?shù)超過(guò)%時(shí)，同樣可以采用拉伸指數(shù)（LI）判斷地?zé)崴刑妓徕}結(jié)垢趨勢(shì)，當(dāng)拉伸指數(shù)LI＞0.5時(shí)，不結(jié)垢，反之可能結(jié)垢。由于本區(qū)地?zé)崃黧w的拉伸指數(shù)為.，大于0.5，因此，本區(qū)的地?zé)崴陂_發(fā)利用過(guò)程不會(huì)產(chǎn)生碳酸鈣結(jié)垢問(wèn)題。

6.2.2 硫酸鈣垢結(jié)垢趨勢(shì)評(píng)價(jià)

硫酸鈣垢以無(wú)水硫酸鈣和二水硫酸鈣（石膏）兩種形式析出，無(wú)水硫酸鈣的溶解度比二水硫酸鈣小，但由于動(dòng)力學(xué)的原因，無(wú)水硫酸鈣在低于℃時(shí)不會(huì)析出。影響硫酸鈣沉積的主要因素為水溫和水中總固形物的含量。地?zé)崃黧w中硫酸鈣生成趨勢(shì)可由石膏（CaSO₄·2H₂O）的相對(duì)飽和度（S_r）定性估算，其表達(dá)式：

石膏的相對(duì)飽和度

山東省環(huán)境地質(zhì)文集

經(jīng)計(jì)算（圖3），石膏S_r＝0.＜1，地?zé)崃黧w為未飽和，不會(huì)生成石膏垢。

圖3 低溫地?zé)崴蠧aSO₄·2H₂O的溶解度積

溶解度積按質(zhì)量表示而不按摩爾表示，并對(duì)離子強(qiáng)度和溫度作了修正（Radian Corporation，）

6.2.3 硅酸鹽垢結(jié)垢趨勢(shì)評(píng)價(jià)

硅酸鹽垢的成分比較復(fù)雜，通常含有%～%的SiO₂、%～%鐵和鋁的化合物以及%～%的Na₂O，地?zé)崃黧w中硅酸鹽的結(jié)垢趨勢(shì)可用無(wú)定形SiO₂的相對(duì)飽和度（S_r）的大小來(lái)判斷。其表達(dá)式為：

無(wú)定形SiO₂的

經(jīng)計(jì)算，本區(qū)地?zé)崴袩o(wú)定形SiO₂的S_r＝0.＜1，所以無(wú)硅酸鹽水垢生成。

7 結(jié)語(yǔ)

德州市城區(qū)館陶組熱儲(chǔ)層中的地?zé)崃黧w，在開發(fā)利用過(guò)程中存在的主要問(wèn)題是地?zé)崃黧w對(duì)金屬的強(qiáng)腐蝕問(wèn)題，在設(shè)計(jì)地?zé)嵯到y(tǒng)時(shí)，應(yīng)伴以防腐工程設(shè)計(jì)，遵循簡(jiǎn)便可行、使用壽命長(zhǎng)、成本低、經(jīng)濟(jì)性好的原則，在地?zé)嵯到y(tǒng)中安裝熱交換器，使地?zé)崃黧w將熱量傳遞給潔凈無(wú)腐蝕性的循環(huán)水而不直接進(jìn)入系統(tǒng)，不失為一種較經(jīng)濟(jì)的方法。

參考文獻(xiàn)

白麗萍，孟憲級(jí)..地?zé)崴妓徕}結(jié)垢趨勢(shì)的判斷.見：第一屆天津地?zé)釋W(xué)術(shù)研究會(huì)論文集.天津：天津大學(xué)出版社

蔡義漢..地?zé)嶂苯永?天津：天津大學(xué)出版社

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