[發明專利]一種用于研究地熱回灌堵塞機理的模擬試驗方法

有效

• 申請號: 201911069896.8
• 申請日: 2019-11-05
• 公開（公告）號: CN110689793B
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 張平平;王成明;趙季初;康鳳新;劉志濤;秦耀軍;王肖波;代娜;王立東;劉勝利;王秀芹;朱猛;萬軍偉;張航星
• 申請（專利權）人: 山東省地勘局第二水文地質工程地質大隊（山東省魯北地質工程勘察院）
• 主分類號: G09B25/00
• 分類號: G09B25/00
• 代理公司: 濟南尚本知識產權代理事務所(普通合伙) 37307
• 代理人: 楊寶根;董潔

本發明涉及一種用于研究地熱回灌堵塞機理的模擬試驗方法，包括以下步驟：（1）鋪設模擬砂槽，上部采用粘土作為隔水層，下部采用砂巖作為熱儲層，在砂巖中布設數個壓力傳感器，并進行編號；在熱儲層中設置有多個取水點，每一取水點處埋設示蹤劑檢測取樣水管，并進行編號；位于同一直線上的示蹤劑檢測取樣水管長度不同等。本發明的優點是：結構簡單，便于施工。可以突破實際采灌工程由于經濟投入和場地限制等，無法采集熱儲層巖心的問題，便于試驗、便于獲取回灌后的熱儲原狀巖心，提高了測試結果的、真實可靠性，為堵塞機理研究提供支撐。

技術領域

本發明涉及一種用于研究地熱回灌堵塞機理的模擬試驗方法，涉及地熱資源領域的研究。

背景技術

地熱資源是一種綠色清潔能源，地熱回灌作為合理開發利用、保證地熱資源可持續開發的重要手段被廣泛應用，但回灌過程中的堵塞問題，特別是砂巖孔隙熱儲地熱回灌堵塞問題，嚴重制約了砂巖熱儲地熱資源的可持續開發利用。

地熱回灌是在開采井抽取地熱水，同時在利用后與之具有水力聯系的回灌井進行回注，其利用重力作為自然流體的原動力，由抽灌井組的水頭差形成滲透水流的驅動力，表現為：以開采井為中心形成地熱水位降落漏斗，四周遠離開采井水位逐漸較高，地熱水形成由四周向開采井的匯流趨勢，而回灌井為中心的水位最高，四周逐漸降低，地熱水形成由回灌井向四周散流的趨勢。

回灌過程中，在滲透水流驅動力的作用下，低溫地熱水水質運移，可能存在不同程度的物理、化學和生物堵塞：物理堵塞來源于水中懸浮物和熱儲層中水流可帶動的細小砂巖顆粒，在經過小于砂巖熱儲孔隙吼道時，造成的吼道堵塞；化學堵塞，由于回灌水源為低溫地熱水，在經過地表利用后，水質可能存在微小變化，尤其溫度變化較大，在熱儲層壓力、溫度環境作用下，可能存在化學物質結晶析出、微弱化學反應生成不溶物等，造成堵塞；生物堵塞，由于回灌水的溫度、含氧量影響以及水質化學成分含量的影響，在熱儲層中可能存在如厭氧菌、鐵、硫細菌等，引起回灌堵塞。因此，回灌堵塞機理研究，對回灌工程的穩定性、長期穩定利用具有重要意義。

在現有技術中，實際采灌工程運行后，預實現采灌井間熱儲層巖心的取樣化驗，必須在采灌井間施工鉆孔，在熱儲層位置進行巖心采集、對其進行物理、化學、微生物檢測，由于地熱鉆孔施工技術難度相對較大，鉆探取熱儲巖心成本高，且已建成的采灌工程多為住宅小區，選點施工難度大，影響居民正常生活，因此無法對實際采灌工程中采集熱儲巖心進行堵塞機理研究。

發明內容

為克服現有技術的缺陷，本發明提供一種用于研究砂巖熱儲地熱回灌堵塞機理的試驗裝置。通過建立模擬熱儲試驗模型，開展回灌試驗，獲取模擬熱儲砂層巖心進行化驗，研究堵塞物類型、影響程度、堵塞機理，進而提出堵塞防治措施，為砂巖熱儲地熱資源可持續開發利用提供依據。本發明的技術方案是：

一種用于研究地熱回灌堵塞機理的模擬試驗方法，包括以下步驟：

（1）鋪設模擬砂槽，上部采用粘土作為隔水層，下部采用砂巖作為熱儲層，在砂巖中布設數個壓力傳感器，并進行編號；在熱儲層中設置有多個取水點，每一取水點處埋設示蹤劑檢測取樣水管，并進行編號；位于同一直線上的示蹤劑檢測取樣水管長度不同；