滨海平原第四系地层灌采井成井工艺及回灌方法

滨海平原区(天津、沧州等地)蕴藏着适合灌采的地下水资源,但由于成井工艺和回灌方法不完善,制约着水源热泵空调系统的推广应用。结合工程实例,探讨了在滨海平原区细粒地层灌采井的成井工艺及回灌方法。

热储特征对砂岩热储采灌井距的影响-以济阳坳陷为例

水热型地热资源的回灌式开采是公认的地热可持续开采方式,而采灌井距是地热项目中需要着重关注的问题,以避免开采井中的热突破现象。回灌水在热储中的运移取决于热储特征,也就是储层的透水能力,主要指热储的孔隙度、渗透率及砂泥岩组合关系等参数。基于济阳坳陷典型地热田的储层数据,采用Tough2为核心的Petrasim软件建立数值模型,系统研究了储层孔隙度、渗透率及单砂体厚度对热储中回灌水的运移以及温度场的影响。模拟结果显示:(1)储层孔隙度对回灌压力与采灌井距几乎没有影响;(2)储层渗透率对采灌率和采灌压力影响较大,控制着热储的回灌能力,但对采灌井距没有影响;(3)多次叠置的薄砂层热储中的泥岩隔层影响回灌水运移,在多层薄砂叠置的热储中回灌水水平运移距离远,温度影响范围更大,应扩大采灌井距。该研究对地热开发项目的可持续运行具有指导意义。

岩溶热储合理采灌井距的热突破约束——以菏泽地热田为例

与煤炭、石油、天然气等传统化石能源相比,地热能具有资源储量大、分布广、可再生、开采条件好等优点。菏泽潜凸起地热田是山东省主要大型碳酸盐岩岩溶热储地热田之一,地热资源储量丰富。为保证地热资源可持续开发利用,本文基于郓城县武安府前小区、文昌苑社区岩溶热储地热采灌井全井段地温场长期动态监测,阐述了地温场变化规律及演化趋势,建立水-热耦合采灌对井数值模型,计算回灌工程合理采灌井距、合理采灌量,防止开采井运行期内发生热突破。结果表明,随着回灌年限的延长,回灌井周围热储温度逐年降低,回灌冷水影响范围逐渐扩大。将开采井热储温度降低1℃视为热突破,利用数值模型模拟预测,回灌低温冷水影响范围随采灌工程运行逐渐扩展并到达开采井附近。随着采灌量的增加或采灌井间距的减小,开采井周边的低温范围逐渐增大,产生热突破的时间逐渐缩短。热突破时间t与回灌量Q呈幂函数减小、与采灌井间距R呈指数函数增长。采灌量50 m^(3)/h,采灌井距大于350 m可保证对井系统运行100年不发生热突破;采灌量70 m^(3)/h、90 m^(3)/h、120 m^(3)/h、150 m^(3)/h、180 m^(3)/h时,100年不发生热突破的合理采灌井距分别为400 m、425 m、475 m、500 m、550 m。该结论为采灌井合理布局、地热资源可持续循环开发提供科学依据。

基于采灌均衡模拟的砂岩热储合理采灌井距计算方法

为实现地热能可持续开发利用的目标,需要明确不同采灌条件下合理的采灌井间距。为此,以鲁北馆陶组热储为研究对象,建立了层状热储开发的概念模型及数学模型,采用COMSOL Multiphysics多场耦合模拟软件建立了地热对井采灌井距计算器。通过参数拟合及模拟结果对比,验证了模型的准确性;进而以软件APP编译功能为基础,以普通用户使用为导向,简化相关参数输入,建立了地热采灌井距计算APP。为适应实际生产需求,计算了不同采灌量条件下对应的合理采灌井距。计算结果表明:鲁北地区馆陶组热储采灌量分别为40,60,80,100 m^(3)/h时,不发生热突破的合理采灌井距分别为290,330,360,390 m。研究表明:(1)在鲁北层状传导型砂岩热储地区,对概念模型进行简化处理后,数值模拟计算结果可靠,可以在该地区建立合理采灌井距计算APP;(2)水热数值模拟是合理采灌井距计算的有力手段,能够确定开采量、回灌量、回灌温度、采灌井距等地热开发利用工程的关键参数,有利于实现地热资源可持续开发利用。

地热采灌对井回灌温度场的模拟研究

利用地下水流数值模拟软件Feflow求解地热采灌对井系统水热耦合模型,进行温度场模拟研究。结果表明:在现状回灌温度为39.6℃时,5年后该系统回灌温度场影响半径为64 m,当回灌温度降低到13.5℃时,回灌温度场影响半径为68 m。该系统回灌温度场随采暖周期呈周期性变化,停灌后温度有所回升,说明该系统回灌尾水温度(39.6℃)偏高,且采灌井距(850 m)偏大,不利于热储水位流场的恢复。在进行地热对井回灌时,应根据热储层特征和布井场地条件,选择合适的采灌井距和回灌温度。

咸阳地区地热采灌井最佳井距分析

采灌井合理井间距的确定是对井采灌,资源可持续利用的关键性问题[1]。采灌井间距过大,不利于发生水力联系,间距过小容易产生＂热突破＂[2]。对采灌井合理井间距的确定提供依据,以咸阳采灌区为例,在建立地下水流场和温度场耦合数学模型的基础上,借助Feflow软件以咸阳地区WH2为回灌井中心,开采井呈东西南北向排布的方式模拟。模拟分析表明：在采灌过程中地下水水位稳定时间随抽、灌水量的增加相应减少。水流连通的时间缩短,主要是由于抽、灌水共同作用下,地下水发生强迫对流作用加强,使天然流场的作用被忽略。在强迫对流作用的影响下,经过一定的时间形成新的渗流稳定场,当新的渗流稳定场形成之后,水流连通也将出现。以回灌使含水层下降2℃视为出现＂热突破＂现象,运行3 650天时,在防止抽灌井发生＂热突破＂的前提下,抽水井距灌水井合理的间距的下限为400 m左右。结合水力联系影响下的合理井距上限500 m,得出的研究区采灌井间合理的井间距范围为400~500 m。

设计采灌井结构的基础条件

在天津市采灌井工程及回灌工艺的研究中,重新设计了采灌井结构。介绍了采灌井结构设计的基础条件即地下水、地质、成井材料和成孔工艺,分析了各自在设计中应注意的问题。

浅述地热采灌井合理井距方法研究

采灌井之间的合理井间距的确定是实现对井采灌,资源可持续利用的关键问题。井间距的确定既要考虑避免热突破发生,又要保证明显的水力联系。本文利用地下水流数值模拟软件Feflow求解地热采灌对井系统水热耦合模型,进行采灌区回灌模拟,结果显示,咸阳WH2井合理井间距为500m以上。

纺织行业采灌井的作用和管理

纺织行业中普遍采用的采灌井是一种绿色能源利用设施 ,能有效控制地面沉降和减少夏季用电负荷。企业的有效管理、政府严格的法律法规监督和适当的价格杠杆调控会使采灌井的采用更为科学合理。

基于水热耦合模拟的油气区地热开发井网布局

我国不少含油气沉积盆地同时也赋存着大量的地热资源,探讨地热田不同开发情景下热储温压场的变化,对于确定地热资源的合理开发策略至关重要。为此,以渤海湾盆地济阳坳陷东营凹陷东营城区地热田为例,综合各类地质、钻探和岩心资料,系统分析了该区储盖组合、地层热导率、温压场等地热地质特征,进而采用以Tough2为核心的Petrasim软件建立了地热田成因概念模型,研究了开采、回灌条件下热储的温压场响应,确定了采灌量等井网布局参数的限制条件,最后提出了地热资源开发优化策略。研究结果表明:①该区地热田最大开采量为63 m3/h,回灌量为32 m^3/h;②要实现100%回灌,需采取“一采两灌”的布井方式,最优采灌井距为400 m。结论认为:①合理的地热田概念模型是进行数值模拟的前提,油气田在长期的勘探过程中积累了丰富的地质、地温和岩心测试数据资料,为正确认识油气区的地热资源分布和热储特征提供了数据支撑;②水热耦合数值模拟是地热田管理的有效手段,能够确定开采量、回灌量、采灌比、采灌井距等布井关键参数,有利于优化地热开发模式,进而实现地热资源的可持续开发。

地热资源可循环利用井网模式评价方法——以东营凹陷中央隆起带地热田为例

在地热资源的开发利用过程中,为实现沉积盆地型地热资源的绿色可持续利用,并保持热储层压力不降低,地热尾水必须实施回灌,但不合理的采灌井网布局容易造成回灌井压力升高、采水井温度降低等问题。针对制约回灌的关键问题,提出利用数值模拟技术建立地热资源可循环利用井网模式评价方法,即在概化地热地质模型的基础上,利用渗流场—地温场耦合模拟软件Petrosim-Tough2进行地热流体运动和热交换的数值模拟,根据确定的最优单井出水量,针对不同的采灌井数比和采灌井距,通过经济评价和模拟运算,确定保证不产生热突破的最优井网模式。该评价方法有效地解决了沉积盆地型地热资源开发利用过程中采灌井网布局不合理导致热突破及回灌压力过高,进而造成成本过高的工程技术问题,可以为实现沉积盆地型地热尾水回灌及地热资源的绿色可持续利用提供有利的技术支持。

延津县下新近系热储层回灌水运移规律数值模拟研究

河南省东部新生界沉积盆地新近系—古近系形成巨厚的砂岩、泥岩孔隙、裂隙型热储层,是目前河南省地热开采的主要目的层。采用Tough2数值模拟软件,研究了不同回灌率下温度场变化、抽水井出水温度降幅与抽回灌井间距关系,氯离子运移距离与回灌率关系以及热储背景压力水头降幅与不同回灌率工况关系。研究可为地热对井采灌提供示范,为地热资源开发、保护和有效管理提供依据,从而促进地热资源的可持续开发。

碎屑岩孔隙型热储地热尾水高效回灌思路探讨

影响地热资源开发利用的重要问题是地热尾水的回灌,研究高效回灌的制约因素是解决该问题的重要手段。碎屑岩孔隙型热储地热尾水回灌的制约因素主要为热储层尾水回灌堵塞。本次研究以胜利深层地热工程项目为研究目标,针对碎屑岩孔隙型热储,开展室内实验和综合研究,分析热储堵塞机理、地热井采灌井网设计技术、地面回灌系统配置及地热项目运行管理,提出地热尾水高效回灌的思路和方法,对促进地热资源高效利用,实现地热资源可持续开发利用具有重要的社会意义。

基于地热供暖项目经济评价的热泵调峰占比优化方法

在对地热资源供暖项目进行经济评价时,现有的评价方法仅对确定的方案设计进行经济指标测算,而忽略了热泵调峰占比对建设投资、生产成本、经济指标的影响,不能通过经济指标的约束进行方案设计优化。为此,以某中深层水热型地热供暖项目为例,基于地热供暖项目的全过程分析,研究了不同热泵调峰占比对采灌井数、项目投资、运行成本以及经济效益的影响,进而建立了在预期收益率约束下的热泵调峰占比优化方法:①建立调峰热能与采灌井数、板式换热器面积的关系模型;②建立调峰热能与变动成本的关系模型;③建立工程建设投资与生产运营成本测算模型;④基于现金流模型实现不同热泵调峰占比条件下内部收益率和LCOE指标的快速测算,从而确定基于项目经济评价的最优热泵调峰占比。结论认为:①该优化方法不但可以为项目方案设计提供最优采灌井数和热泵调峰比例等重要参数,而且还可以提供在采暖期因室外温度变化而需要的采灌井数和调峰比例,从而实现降低运行成本、提高经济效益的目标;②研发形成的地热供暖经济评价和风险分析软件,不但可以评价项目的经济性,快速确定最优热泵占比和地热供暖方案,而且还可以明确地热供暖项目运营过程中成本控制的关键要素,调整实际开井数和热泵功率,从而降低运行成本。

天津平原区地下储能利用中的水资源论证

地下储能的利用主要采用水源热泵空调形式,前期水资源论证工作尤为重要,采灌井是地下储能利用的核心,其结构、深度、井距、数量的设计尤为关键。以天津武清公安分局指挥中心办公楼应用水源热泵空调项目水资源论证为例,阐明地下热储利用中对所利用的地下水需进行全面分析,选择适宜深度的地下水;对采灌井的设计须科学合理,达到灌采平衡、高效经济的良好效果。

天津城区地源热泵地下储能系统应用现状分析

天津市地源热泵地下储能系统从开始建设至今已进入用户数量稳定、运行平稳阶段。回顾天津市地源热泵系统应用研究发展过程,通过全面评估天津城区地源热泵地下储能系统现状,总结分析了诸如水文地质条件和回灌能力减弱的关系、提取温差不够使循环水量过大、对井采灌和同层采灌在实际操作中的困难、冷热负荷差造成井下温度场变化对局部地下水环境有影响、系统运行操作以及监测维护几方面的现状和问题,针对这些问题提出技术层面和管理层面的解决建议。