孔隙型地热资源回灌模式研究_以天津市滨海新区为例

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1、孔隙型地热资源回灌模式研究——以天津市滨海新区为例王光辉1，赵娜2，唐永香2，李嫄嫄2，沈健2（1.天津市国土资源和房屋管理局地质事务中心，天津300042；2.天津地热勘查开发设计院，天津300250）摘要：孔隙型地热资源回灌模式的研究对于实际回灌操作具有重要的指导意义。通过对滨海新区南部孔隙型热储层进行不同回灌模式的回灌试验研究，笔者认为“回扬-回灌”的循环运行方式可以保证该系统回灌的持续性，是现阶段最适宜孔隙型回灌系统的运行方式。对于灌量较小的地热井，应根据实际情况确定最佳回扬时间及回灌率，必要时采用加压回灌，才能更大地发挥地热回灌井的回灌作用，保障

2、区域地热资源可持续发展。关键词：孔隙型；地热资源回灌；回扬-回灌；加压回灌；滨海新区中图分类号：P314.1;P641.25文献标识码：A文章编号：1672－4135（2014）02－0155-06天津地热属于沉积盆地型地热资源，回灌开采历史长、规模大。据统计数据,2013年度回灌量近1087.49×104m3/a,整体回灌率近40%，其中基岩回灌率达57%,回灌效果明显。相对而言，孔隙型热储回灌工作率不足6%[1，2]，究其原因是由于各种因素引起的堵塞致使回灌量衰减过快，回灌率太低。地热回灌实质上是热流体的压缩，储层岩性、岩土颗粒、地层的孔隙率和渗透性对

3、于回灌起着非常重要的作用[3，4]。但对储层岩性为粉细砂岩，颗粒粒径较小，孔隙小的热储层，回灌难度较大，表现为：回灌量小，难以做到连续稳定的回灌，长期开采而缺乏有效回灌，导致这些地区储层水力平衡破坏，因此在这类地区回灌持续性尤为重要。而回灌模式的采用和回灌的操作方法是影响回灌持续进行的一个重要因素。本文将从不同回灌模式的回灌试验入手，通过对滨海新区南部BH-49B地热井回灌试验的数据分析和后期运行状况，研究自然回灌“、回扬-回灌”及加压回灌三种回灌模式对孔隙型地热回灌井的回灌效果。陷位于黄骅坳陷的中部，北以海河断裂为界，西以沧东断裂为界。凹陷分布呈NE向，

4、中心部位在官港附近。基岩顶板埋深1500～5200m。凹陷区发育了巨厚的新生界[5-8]。1.2地层特征BH-49B地热井地层从上到下为：第四系平原组，新近系明化镇组、馆陶组，古近系东营组，基本情况见表1。1.3热储层特征馆陶组在滨海新区南部发育普遍，岩性稳定，旋回性强，是大港区一个重要的热储层。一般厚度为300～350m，底板埋深为1820～1930m。根据滨海新区地热普查工作成果，该组热储层一般开采层主要为馆Ⅰ和馆Ⅲ[4]。BH-49B回灌井的回灌目的层为馆Ⅲ。BH-49B地热回灌井馆陶组热储层声波孔隙度16.19%～29.21%，平均26%左右，渗透

5、率（105.84～664）×10-3μm2，砂岩泥质含量7.06%～22.73%（表2），整体来讲，储层孔隙度、渗透率均相对较低，泥质含量偏高，回灌难度也相对较大。热流体矿化度1961.8mg/L，水化学类型为Cl·HCO3-Na型，pH值8.38。1地热地质条件及地热井概况1.1地质构造特征BH-49B地热井处于板桥凹陷内（图1）。板桥凹收稿日期：2014-04-18基金项目：天津市矿产资源节约与综合利用项目（国土房地热任字[2008]008号）作者简介：王光辉（1981-），男，学士，工程师，2004年毕业于石家庄经济学院，现从事水工环和地热地质工作，

6、E-mail：tjdrzn@126.com。156地质调查与研究第37卷1.4井身结构一开：采用Φ444.5mm三牙轮钻头钻进至孔深308.8m，下入Φ339.7mm套管至308.8m。回灌井井身结构如图2所示。二开：采用Φ241.3mm三牙轮钻头钻至孔深1892m完钻,下入Φ177.8mm技术套筛管总长1618.64m（其中筛管总长112.35m，有效长度88.93m），在892.77m对技术套管进行了水泥封固。技术套管排列：Φ177.8mm套管×1487.39m+Φ177.8mm筛管×112.35m+Φ177.8mm沉砂管×18.9m。BH-49B在回

7、灌目的层采用下入两种不同筛管的成井结构，1659.9m～1840.5m为4组笼式筛管，底部为2组单丝筛管。2地面回灌过滤系统在回灌系统中增加了回灌过滤设备（图3），其具体流程为：经过间接换热后的地热尾水进入回灌站房后，先经过加压泵图1天津地区滨海新区地质构造图Fig.1GeologicalstructureofTianjinBinhaiNewDistrict表1BH-49B回灌井揭露地层简表[9]Table1LithologicalsectionofthewellBH-49B表2BH-49B回灌井回灌热储层段测井解释成果表Table2Geophysical

8、loggingresultofthewellBH-49B编号深度（