本篇文章給大家談談地熱井清淤 地熱井除沙怎么能干靜？對應的知識點，希望對各位有所幫助。
地熱井清淤 地熱井除沙怎么能干靜？
文章導航列表:
地熱井除沙怎么能干靜？
地熱井出水量減少用什么化學物清洗
洗井作業
回灌流體水質處理措施
什么是地熱井地熱井有哪些用途
地熱井泥漿
高溫泥漿降溫措施及冷卻降溫系統
地熱回灌操作技術
德州市城區地熱流體的水質特征及水質評價
地熱井除沙怎么能干靜？
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），震蕩、抽吸井內沖洗液，疏通裂隙并排除沉沙；
3、水泵抽水洗井，地熱井井下出沙，清除井底沉沙；
4、酸洗井，將鹽酸壓入碳酸鹽類巖層的裂縫中，擴大地下水出水通道；
5、多磷酸鹽洗井，與井內泥皮發生化學反應，使其沉淀，輔以其他方法使其排除孔外；
6、液態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
地熱井出水量減少用什么化學物清洗
洗井作業
物探測試、下管、固井作業結束后(或大口徑填礫止水)就應立即開展洗井工作,這一環節在地熱井成井中尤為重要。常用的洗井方法有機械洗井和化學洗井。機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。活塞常用小徑抽筒制作,下入深度一般為～m(視井身結構和儲層情況調整),一般用0.～1.5m/s速度上下提拉,促使井內產生瞬時真空和形成水力沖擊,將孔壁泥皮、環空中的泥餅破壞并將含水層中的細小顆粒攜入井中,從而疏通含水通道使井達到正常的出水量的目的。這種方法因操作簡單,成本低,有一定的效果,一般在較淺的水井中應用。活塞洗井的不利之處在于因巨大的抽吸力會把地層中的細小顆粒大量引向井的四周,以致引起嚴重的涌砂或堵塞井壁進水通道,甚至損傷井管等。
在地熱井洗井作業中一般很少采用活塞洗井,因地熱井較深,鉆機設備無撈砂滾筒,鉆機提升系統多為8～股鋼絲繩,提升速度慢,很難在儲層中形成壓力激動。
2.高壓噴射洗井
高壓噴射法是最有效的洗井方法之一,國內外普遍采用這種方法。它能夠使過濾器得到全部有效的吹洗,射流擾動附近含水層,造成一定的壓力波動,能得到很好的效果,是地熱鉆井洗井工藝中必不可少的工藝措施。但高壓噴射的噴嘴應為近似鉆頭噴嘴,優化噴射流型,以提高射流的噴射速度,提高洗井效率。
3.氣舉洗井法
氣舉洗井法是地熱井施工中常用的一種洗井方法,一般采用7m3/min或9m3/min的空壓機,通過下入井內～m深的風管向井內壓入壓縮氣體,壓縮空氣與水混合形成密度較小的氣水混合液噴出,造成井管內外的壓力差,井底壓力劇烈激蕩,沖擊破壞井壁泥皮,誘導地層水涌入井內,攜帶巖屑顆粒連續懸浮,同時可將孔底沉淀物排出地面,從而達到洗井的目的。
氣舉洗井法對粉細砂含水層或者含水層顆粒級配雖粗,但內含大量細顆粒及粉細砂夾層,洗井效果明顯。關鍵一點是風管下入深度非常重要,風管如果下的過深,對地層形成過大的壓差,極易造成地層砂的紊亂,過濾器外部的鉆井液、泥餅等有害物質被地層砂擠牢而無法洗出,增加洗井難度和時間,天津塘沽地熱井洗井時就曾經發生過類似情況。建議采取漸進、疏導式洗井。
4.水力振蕩洗井解堵技術
該工藝是把水力振蕩器對準目的層,在地面將液體泵入井內并通過水力振蕩器產生高頻水力脈沖波。水力脈沖波可在流體內建立起振動場,以強烈的交變壓力用于目的層,在目的層內產生周期性的張應力和壓應力。對巖石孔隙介質產生剪切作用,使巖石孔隙表面的粘土膠結物被振動脫落,解除孔眼的堵塞。對堵塞于近井地層孔隙中的雜質,在脈沖振蕩波的作用下,雜質與孔隙間的結合力將在疲勞應力下遭到破壞,使其振蕩脫落,并在洗井時被排出,解除目的層雜質堵塞,恢復近井帶地層滲透率,達到水井正常產水量或回灌量的目的。
國內常用的赫姆霍爾茲(Helmholtz)腔形水力振蕩器在油田廣泛應用。同時得到啟發,使用這項工藝將有助于在將來回灌井施工過程中采用這項新技術解決地層的堵塞問題。
通過近年來工作實踐,分析、對比各種洗井方法的實際效果,并進行篩選使其得到優化和規范。如天津地區新近系館陶組地熱井主要洗井步驟如下:
1)首先用清水將井內泥漿置換干凈;
2)打入～m3濃度為1%的三聚磷酸鈉浸泡過濾器部位小時(對該溶液按1%,1.5%、2%濃度進行溶解試驗,結果1%濃度效果最好);
3)下入高壓噴射噴頭,高壓沖洗過濾器部位并產生振蕩和壓力波動達到破壞過濾器部位的堵塞物或泥餅等吸附雜質,達到清洗的目的;
4)按照空壓機洗井程序,先下入鉆桿m,用氣舉產生負壓的方法,誘導地下熱儲層水進入井內排出井外而達到洗井的目的。然后下入鉆桿～m依次氣舉洗井,待水清砂凈后,洗井工作結束。
(二)化學洗井法
1)鹽酸洗井原理是鹽酸與含水層(段)孔(裂)隙內及井內的碳酸巖屑、巖塊、含鈣質成分的其他雜質發生反應,生成可溶性鹽類、氣體或其他可溶于水的物質,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,化學反應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,在短時間內其體積增大數十倍至數百倍,這時二氧化碳以強大的高壓氣流噴出井口,使井產生強大的內向激流和外向激流(前者發生之后的瞬間),使堵塞于孔(裂)隙中的物質在外向激流的作用下隨二氧化碳氣流沖出,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+,使其轉化成惰性離子不再與別的離子化合沉淀,本身亦不會聚結沉淀,因而它可破壞泥漿中的網狀結構,降低表面張力,加速井壁泥皮活化,使其呈分散和懸浮狀態。
4)氫氟酸(土酸)洗井法是利用氫氟酸與孔(裂)隙中的硅質巖屑發生反應,生成可溶性鹽類物質及氣體,從而達到解除孔(裂)隙堵塞、擴大滲水空間的目的。
總之,化學洗井法是應用化學成分同沖洗液中的成分進行化學反應(也包括綜合反應),以達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。優點是選用易溶于水的化學試劑物質成分,與孔壁及泥漿反應均勻,可使整個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,無論什么樣的沖洗液,只要選用相應的化學試劑都可以達到破壞的目的,這樣有利于復雜水文地質條件下鉆孔的施工。同時,化學試劑洗井不破壞含水層的原始結構,能保持含水巖層原始的滲透系數。但化學試劑洗井的不足之處是洗井前需做試驗,試劑投放困難以及成本較高。
(三)聯合洗井法
為了做好洗井改進工作,在成井工藝上應采取一些技術措施。首先在鉆進過程中改進鉆井液性能,減少對熱儲層的滲入和堵塞傷害;然后在下管前采取通井破壁措施,人為去除濾管與儲層之間的泥皮;在洗井之前,需用清水將井內鉆井液替換干凈,以降低對地層造成的壓差;最后采用聯合洗井方法。聯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械洗井法組合,同時或先后相互配合,彼此可以揚長補短,從而克服某個單獨洗井方法的不足,明顯提高洗井工作效果。如孔隙型較淺的地熱井(小于m)一般采用拉活塞和氣舉洗井法;較深的地熱井(～m)一般采用高壓噴射和氣舉法洗井。如巖溶裂隙型地熱井一般采用氣舉法洗井,必要時再采用鹽酸或二氧化碳洗井法。方式二是用化學試劑洗井與機械洗井結合,化學試劑首先破壞井壁及泥皮,再用氣舉等機械方式沖洗,這是目前洗井中較好的方法。
地熱井一般比較深,井徑小,過濾管相對較長,洗井時激動壓力影響到儲層時衰減較大,如果洗井方式或洗井強度沒有增大、變化,會造成部分過濾通道沒有完全打開。這時抽水雖然達到水清砂凈,但是一種假象,其表現在降深大,水溫低,水位恢復慢,單位涌水量偏小。確定洗井是否徹底,應與周圍同層地熱井水溫、水量、水位動態情況進行比較,上下浮動范圍很小即可,且沒有持續上升或下降趨勢(供水水文地質勘查規范,)。
回灌流體水質處理措施
因為回灌流體中的固體懸浮顆粒、化學沉淀、微生物等是產生堵塞的主要因素,所以保證回灌流體的質量、減少懸浮物,避免形成微生物是解決堵塞的關鍵。
1.回灌水質基本要求
水質穩定,回灌水與儲層流體相混不應產生沉淀,不應使巖石礦物產生水化反應。
不得攜帶大量固體懸浮物,以防堵塞回灌井濾水管網或滲流裂隙通道。
不應是存放時間長、流經途徑過長,已滋生有各種細菌的二次污染水。
嚴格控制水中溶解氧的含量,對輸水管路、注水設施腐蝕性要小,如果回灌流體腐蝕率不達標時,應首先檢測溶解氧含量,因為當水中有溶解氧時可加劇腐蝕。
控制水中侵蝕性二氧化碳的含量。當水中侵蝕性二氧化碳等于零時此水穩定;大于零時此水可溶解碳酸鈣并對注水設施有腐蝕作用;小于零時此水有碳酸鹽沉淀出現。
限制回灌水中硫化氫的含量。系統中硫化物增加是細菌作用的結果,硫化物過高的水也可導致水中懸浮物增加。
回灌水的pH值應控制到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+的不穩定性或在鐵細菌作用可轉化為Fe3+而生成Fe(OH)3沉淀,另外若水中含硫化物(S2-)時,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。從中可看出,地熱回灌對水源質量要求非常嚴格,一般要求同層原水回灌,而且對其水質的要求也因熱儲層性質不同而異:孔隙型熱儲層的孔隙率雖然遠大于基巖裂隙率,但其孔隙直徑卻比裂隙小,回流的懸浮物和化學沉淀更易聚集堵塞含水層,并極易滋生各類細菌,所以對水質要求更嚴格,一般要求回灌水質的鐵離子含量＜0.3mg/L,雷茲諾指數＞7.0,pH=8.0±,若地熱水中含有溶解氧,則應根據溶解氧的成分和含量對回灌水質提出相應要求。而在碳酸鹽巖類的基巖裂隙型熱儲層中回灌,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 地熱回灌水推薦主要控制指標
2.保證回灌水質的具體措施
(1)縮短水源循環路徑
水質較好、氯離子含量低的地熱流體可采用較為經濟、簡單的直接供暖方式,但由于地熱流體與供熱循環管網的金屬設備長期直接接觸,因此對其水質要求非常高,一旦系統漏氣或管道材質低劣,極易造成氧化、腐蝕,使循環水水質發生較大變化,因此直接供熱的尾水不宜作為回灌水源。對井系統一般要采用間接供熱方式,地熱流體通過換熱設備將所含熱量傳給供暖系統循環水,而換熱后地熱流體直接進入回灌系統,不直接接觸二次供暖循環系統,從而避免地熱流體與外循環管網直接接觸造成的水質污染,也避免地熱流體對外循環管網特別是室內散熱終端的腐蝕。地熱流體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,其他化學成分和性質基本不受影響,作為回灌水源通過回灌井注入熱儲層中,基本能做到“原水”回灌。
(2)回灌管網的材質
對井系統長期監測結果發現,如果回灌運行時采用直供鋼制管道,當地熱水流經鐵制管道和終端設備后,排放口處尾水中鐵離子的含量要大大高于地熱開采井出口處的含鐵量,并發現鐵細菌,當工作系統處于開口狀態時,系統腐蝕是較嚴重的。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,應首選非金屬管材(玻璃鋼管材或PP-R管材)或內外涂塑復合鋼管,并做到回灌運行時全系統中應始終保持正壓,形成一個完整的嚴格密閉系統。
(3)過濾器
由于回灌水中的懸浮物、腐蝕后的生成物、沉淀物含量過高或細菌過多會堵塞多孔介質的孔隙,從而使井的回灌能力不斷減小直到無法回灌,因此通過預處理控制回灌水水質是防止回灌井堵塞、保證回灌效果的主要措施。
化學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,也可能使另一問題迎刃而解。對這些問題提出理論上的合理解釋,有助于優化解決回灌中出現的不同原因的堵塞問題。回灌流體中的固體懸浮物質或化學沉淀物與液體的密度不同,重力作用影響明顯,比流體運動慢的顆粒就可能駐留在砂巖的某個位置而不隨流體運動,聚集到一定程度,就會以某種形式沉積下來,在儲層中尤其是砂巖地層中會堵塞多孔介質孔隙,從而使其回灌能力不斷減小直到無法回灌。井壁上吸附的細小顆粒或流體中所含的塊狀物雖然可通過回揚和酸處理的手段來消解,但地層內因顆粒駐留而形成的環狀阻塞區域則是反抽等措施不能完全消除的。另外地熱供暖系統長年運行,管道不可能經常更換,由于管路的老化、銹蝕,會使流經的地熱流體質量受到不同程度的影響,這種成分復雜的循環水作為水源來回灌,其效果必然會受到影響。在地熱回灌系統中增設過濾器是常用的水質凈化處理措施,可有效的除掉回灌流體中懸浮固相物、沉淀物和滋生的細菌,降低因水源質量不佳對回灌效果的不良影響。另外環境溫度或腐化等因素而在回灌流體中滋生的細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熱儲層的影響較大,因此較好的辦法是采用超濾膜過濾掉水源中的細菌,這種過濾膜的濾徑級別精度要求較高,尤其適合運用于極易產生細菌堵塞的孔隙型熱儲回灌系統中。
目前在天津的基巖回灌工藝中,回灌水源經除砂處理后,在地面凈化措施上一般要求再增加濾徑不小于μm的管道過濾或其他過濾裝置(粗濾),濾芯為第三代纏繞棒式或濾袋式,可多次沖洗重復使用,此種過濾裝置能有效將管道及系統殘留的相對直徑較大的顆粒過濾;而在孔隙型回灌井中則要求同時安裝精、粗兩級過濾系統,精過濾器精度應達到3～5μm,不僅要濾掉大部分懸浮顆粒,有效地減少物理堵塞,還可以有效地攔截或吸附一部分微生物,防止細菌堵塞。
(4)隔氧保護措施
由于地熱井內水位隨系統運行時間和采灌量變化影響較大,井內氣體空間容積有可能會變化幾倍,內部的壓力也會相應的變化。盡管采用再嚴格的隔氧措施,在井內容積變化較大時,閥門、孔板等截流部件可能出現局部負壓,如果閥門和截流器件密封不嚴,很難控制氧的滲入;同時地熱井投入運行后,管道和設備有含氧不凝氣體,其中的氧也有可能混入到地熱流體液面上的空間中。環空中長期有氧氣的存在,容易產生兩個方面的嚴重后果:一是井管的內壁、泵管的內外壁會慢慢生成銹片,當潛水電泵啟動引起井管和泵管震動時,這些銹片會脫落并掉入井底,可能堵塞井下濾水管和儲層通道,而且這種堵塞還可能是不可逆的,因為銹片的體積和重量較大,連回揚也很難將其抽出清除;二是泵管法蘭連接螺栓長期處于腐蝕環境中,加之泵管的震動,易斷裂使潛水泵脫落,造成事故。
氮氣保護是目前應用較多的地熱井防腐技術,利用自動控制的充氣裝置,將井內液面之上的井管充滿惰性氣體(如氮氣),以氮氣作為井封,可有效地維持井內壓力,阻止空氣中的氧氣滲入到井內。
(5)除砂器、除污器
為了保證地熱流體中裹攜的巖屑微粒尤其是新近系孔隙型儲層(因為巖性松散,細小的砂粒容易隨水流被吸出)的砂巖顆粒不被傳輸到回灌井口,生產井口處要求安裝除砂器、回灌井口增設除污器等水質處理措施,以減小過濾器的工作負擔。在天津的對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
一般供應生活熱水的系統為了進行除鐵處理,需要設置曝氣裝置、過濾及儲水箱。由于流經途徑較多且長,可能會由于儲存時間過長或條件的變化滋生細菌或產生其他污染(停留在水箱中℃左右的生活熱水溫度最適宜細菌滋生或促進細菌的繁殖),盡管這種生活熱水未進行任何化學處理,但由于系統原因,循環的生活熱水是不宜作為回灌水源的,應單獨設置管路直接排放。
(7)其他措施
因化學變化引起的水質問題較復雜,處理起來也很棘手,應根據所處地質條件和回灌流體水質具體分析可能的堵塞原因來制定相應的對策。運行中,視可能的堵塞原因運用機械的或是化學的辦法,對回灌井進行周期性的再生處理是保持其回灌能力的基本要求。其中可采用的機械方法有回揚反抽、空壓機氣舉射入高壓空氣或水以及分段沖洗等;化學方法包括加酸、加藥殺菌以及加入氧化劑等。
機械處理方法不難理解,也比較保險,例如定期對回灌井采取回揚洗井措施已成為多數回灌系統特別是孔隙型回灌系統保持回灌順暢的有效手段。但回揚反抽有可能會使儲層細顆粒重組而引起負面影響,需通過科學試驗制定出適宜合理的回揚方案。
化學處理方法針對回灌中的細菌堵塞具有一定效果。有些碳酸鹽地區通過加酸來改變流體的pH值,以防止化學沉淀的生成。為防止生物膜形成產生細菌堵塞,有效的方法是進行真空全封密回灌,避免水源在地面設備傳輸過程中受到污染,防止細菌入侵或空氣混入加速細菌滋生。但如果回灌井內流體已受到細菌污染或井管壁或濾水管網附近已滋生了細菌,那處理起來更為困難,這時地面的粗濾甚至精濾處理已起不到任何作用,這種井下細菌堵塞已形成時,常用的做法是采用回揚反抽等機械方法進行處理,但效果不想想時,只能采用化學滅菌處理方法去除井內流體中的有機質或進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。但這種方法運用在地熱回灌中應特別謹慎,因為如果過量加入消毒藥劑會改變地熱水質,不相容的化學添加劑和抑制劑也會影響流體水質,有污染熱儲層的可能。
什么是地熱井地熱井有哪些用途
地熱能是一種新型的可再生能源，并且接下來將會不斷的飛躍，它的直接性利用和地熱的發電都會有很大的發展。而地熱井就是地熱溫泉開發主體工程中最重要的階段，將蘊藏在地下的溫泉資源從可再生能源礦產，變成可利用的清潔能源。下面我們就來了解一下什么是地熱井，以及地熱井有哪些用途的相關內容。
什么是地熱井
1、了解地熱井的人都知道，它是采取地熱資源中最為重要的一項工程步驟，經過鉆井的工作往地面向下幾百或幾千米來開采，索取能源，傳輸到地上，進行各種地熱利用，是非常復雜的工作程序。地熱井工程一般時間很長，工程投入資金也很高，但這一階段的工程關系到地熱能開發的成敗，因而，地熱鉆井行業的提升，有著至關重要的意義。
2、一般為提高地熱鉆井的準確率，在準備工作之前我們都需要做好相關的勘察工作。然后都是使用一些科技的手段來探測地下熱水資源的深度、儲量、性質、流動、立場及生成等規律信息，為地熱鉆井提供第一手資料。同時了解地質狀況，是否適合鉆井，相應的地質狀況應采用何種鉆井工藝，擬定合理的鉆井方案。這些“課前作業”做好，在能在地熱鉆井過程中事半功倍，達到良好的效果，使工程順利進行。
3、另外我們進行開采地熱資源時，我們要制定一些相關的管理方法，在地熱鉆井這一項工程中我們不僅僅要選擇合適的工藝和技術，所選擇設備和耗材的選擇也至關重要。而在鉆井過程中，要嚴格管理，依據方案按部就班進行工程的同時，也要隨時進行井下檢測，遇到情況及時調整。避免因地質問題帶來的故障和事故，提升管理水平，是提高鉆井效率，確保鉆井成功率的保障。
地熱井有哪些用途
一、醫療洗浴
地熱井在如今很多場所都在廣泛的應用，并且它的作用性很大，比如用來做醫療洗浴，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降低溫度后,方可用于洗浴,這樣做對地熱資源是一種浪費，溫度偏低,會使身體感到不適。用于醫療的地熱水,除有溫度要求外,對水質有相應的要求，我國目前采用下列標準作為醫療地熱水，又稱醫療礦泉水水質標準。
二、飲用礦泉水
其實地熱井由于很多都是來自深部內的低溫地熱水，所以純天然無污染，自然就會經過相關的加工處理，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利用,我國近年來開發的一些飲用天然礦泉水中,就有相當一部分是低溫地熱水。當地熱水的污染物指標、微生物指標及鋰、鍶、鋅、銅、鉻、鋇等組分的限量指標符合要求的條件下，水中有一項指標符合表2.5.6的規定,可作為飲用天然礦泉水開發。
三、發電
現在我們國家很多地熱田都是將它作為發電地區，那么我們來了解一下目前都有哪些地方是用來發電的。比如：廣東鄧屋、湖南寧鄉灰湯、西藏羊八井、河北后郝窯等，上述地熱田所建電站除西藏羊八井投入工業利用外，其余均為試驗性電站。
地熱井泥漿
隨著社會的發展進步,人們開始追求綠色環保的生活,吃綠色食品,用清潔能源等不一而足。而地熱能源就是人們所用的清潔能源之一,現已用地熱取暖、養殖、休閑度假、發電等等,今后地熱能源的利用還會大大增加,因此鉆探地熱井的工作也會越來越多(目前已經不少了),地熱井的井深、有幾十至m的淺井、也有深達～m的深井,但多數在～m之間,一般熱水井的溫度是幾十度至百度上下、地熱蒸氣井則可達℃以上。地熱井泥漿遇到的最大問題便是抗高溫的問題。
高溫對黏土在泥漿中的分散有很大的影響。高溫能促進黏土顆粉分散,以致使泥漿變稠進而失去流動能力。高溫會加速有機處理劑的分散降解,水化減弱、處理劑發酵變質失去作用,使泥漿的失水量上升而流動性變差,高溫會使黏土吸附的有機處理劑分子解吸,也會使黏土自身的水化作用減弱,水化膜變薄而產生凝結,高溫也會使可溶鹽的溶解度增加,使泥漿更易受鹽、鈣侵。
高溫中,由于分子熱運動加劇,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生固化,膨潤土泥漿在高溫下也易產生膠凝。特別是泥漿固相(膨潤土)含量高時,泥漿靜切力等上升更快、稠化更嚴重。
配制地熱井泥漿時,應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、烷基苯磺酸鈉等進行處理,配成低固相泥漿、含鉻泥漿、鹽水或飽和鹽水泥漿。
地熱井泥漿要求黏土含量較低,避免固相含過多引起泥漿的稠化,已有的泥漿類型有:鐵鉻鹽-CMC泥漿、鉻褐煤-鉻木質素磺酸鹽泥漿、鉻腐殖酸泥漿等。
地熱泥漿平時的維護也特別重要,要定期測量泥漿進出口溫度,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
在中高溫地熱井和深部鉆井（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。如西藏羊八井地熱井，泥漿出孔溫度達到沸騰狀態，莫深1井泥漿出孔時溫度也比較高。當地面泥漿溫度大于℃ 時，不但會燙傷鉆井平臺操作人員，同時井場會被霧氣籠罩，將影響施工作業，帶來嚴重的安全隱患。所以必須對返回地面的鉆井泥漿進行及時的冷卻處理，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現狀
目前，在HT/HP鉆井中，對高溫泥漿的冷卻處理一般采取的措施有如下幾種。
1）自然蒸發冷卻。由于井內泥漿返回地面的溫度高于環境溫度，泥漿沿泥漿槽流動中會蒸發冷卻而自然降溫，利用該現象采取加長泥漿槽的循環路線的措施，可以在一定程度上達到冷卻泥漿的目的。這種方法一般應用在鉆井泥漿流量不大、返回泥漿溫度不太高（低于℃），進出井溫差不大（小于5℃）的情況下。
2）低溫固體傳導冷卻。向泥漿池中投放低溫固體，比如冰塊，冰塊主要通過熱傳導方式來冷卻泥漿，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、進出井溫差不大的情況下采用。
3）泥漿冷卻裝置強制冷卻。當返回泥漿溫度較高，進出井溫差過大時，需采用泥漿冷卻裝置強制冷卻。
2.3.1.1 國外技術現狀
日本在地熱田鉆井中，通常采用的冷卻裝置有兩種：一種是采用大功率風扇，安裝在振動篩旁；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，通過蒸發作用帶走泥漿中的熱量，冷卻介質為空氣，受大氣溫度的影響很大。美國、荷蘭及新加坡等一些公司設計的泥漿冷卻系統在地熱和油氣鉆井中也得到了廣泛的應用，表2.1列舉了幾個比較典型的鉆井泥漿冷卻系統。
表2.1 典型高溫鉆井泥漿冷卻系統
幾個典型鉆井泥漿冷卻系統的基本原理如下。
1）泥漿從泥漿池或泥漿箱中由泥漿泵抽吸進板式換熱器，與冷卻劑進行換熱，冷卻劑為冷水或海水，如馬來西亞的COE Limited公司和新加坡的Lynsk公司研發的鉆井泥漿冷卻系統（圖2.2）。
圖2.2 Lynsk公司和COE Limited公司鉆井泥漿冷卻系統原理圖
2）泥漿從泥漿池或泥漿箱中泵進噴淋式換熱器，冷水（或海水）直接噴射泥漿管束，風扇不斷鼓入空氣，氣水混合加強泥漿的冷卻效果，如美國Drillcool，Inc.研制的泥漿冷卻系統（圖2.3）
圖2.3 美國Drillcool公司鉆井泥漿冷卻原理圖
3）泥漿冷卻系統采用2個板式換熱器，泥漿在主換熱器中，通過與乙二醇/水溶液換熱冷卻，乙二醇/水溶液吸收泥漿熱量后，返回第二個換熱器中，將熱量傳遞給海水，如荷蘭Task Environmental Services研發的海用鉆井泥漿冷卻系統。
4）泥漿從泥漿池或泥漿箱中泵進板式換熱器，通過乙二醇/水溶液換熱，乙二醇/水溶液吸收泥漿熱量后，進入散熱器風冷。如荷蘭Task Environmental Services公司研發的陸用鉆井泥漿冷卻系統。
2.3.1.2 國內技術現狀
在我國HT/HP鉆井中，如羊八井熱田地熱鉆井中，在～m深處溫度就可超過～℃，進出井泥漿溫度差可達5～℃，且熱流量也高，數百米深的井泥漿帶出的熱量可達萬大卡/h，加長泥漿循環槽，一般只能降溫1～2℃，因此，采用專用泥漿散熱設備，在散熱量為萬大卡/h以上，經散熱器泥漿溫度可降低～℃，在散熱器出口處泥漿溫度達到～℃。
1）西藏羊八井ZK-2井，泥漿出口溫度達到沸騰狀態（當地水的沸點小于℃），施工現場采取的技術措施是：在泥漿罐中排布冷水管，通過水循環冷卻泥漿。可能由于排管較少，泥漿溫度只降低8～9 ℃，水資源浪費很大。
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計概念，基本原理（圖2.4）是：泥漿冷卻系統主要由2個板式熱交換器、冷卻器管線、強迫風冷（或水冷）總成組成，這種泥漿冷卻系統的特點是2個板式熱交換器設計在泥漿罐兩側，冷卻介質與泥漿換熱后，返回至強迫風冷（或水冷）總成通過風冷（或水冷）實現冷卻介質的冷卻。
圖2.4 鉆井泥漿冷卻系統原理圖
3）吉林大學趙江鵬等人研究的新型鉆井泥漿冷卻系統，該鉆井泥漿冷卻系統能夠實現鉆井泥漿的快速冷卻。
鉆井泥漿冷卻系統的工作原理見圖2.5。
使用鉆井泥漿冷卻系統時，主要工作流程如下。
1）制冷載冷劑。打開閥（3）、（6），啟動制冷機組（1）和制冷機組泵（2），通過制冷機組（1）將載冷劑箱（4）中載冷劑制冷至-℃（具體溫度數值根據實際情況而定）。
2）冷卻泥漿。打開閥（5）、（8），啟動泥漿輸送泵（）和載冷劑箱泵（9），載冷劑與泥漿在同軸泥漿對流換熱器（）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。同時，實時監測系統幾個關鍵點（7）、（）、（）、（）、（）、（）、（）、（）處溫度，根據檢測的溫度情況可及時調整系統相關的參數，以保證系統正常運行。
圖2.5 鉆井泥漿冷卻系統原理圖
鉆井泥漿冷卻系統主要由載冷劑制冷部分、泥漿冷卻部分和溫度監測部分組成見圖2.6。
圖2.6 鉆井泥漿冷卻系統組成
其中，載冷劑制冷部分主要由制冷機組、制冷機組泵和載冷劑箱等組成；泥漿冷卻部分主要由載冷劑箱泵、同軸泥漿對流換熱器和泥漿輸送泵等組成；溫度檢測部分主要由巡檢儀和溫度傳感器組成。
2.3.2 冷卻設備各部分結構理論設計計算
（1）泥漿冷卻設備所需的有效功率
科學超深井鉆探技術方案預研究專題成果報告（上冊）
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氣候條件所造成的不可避免的熱損失，應該選用較大功率的制冷機組。
（2）熱換器的選擇及設計計算
由于在鉆井過程中，被冷卻介質泥漿屬于不潔凈的物質，所選熱換設備應屬于不易于結垢或者易于清洗除垢，冷卻器采用套管式換熱器，內管內流動被冷卻介質，管間環隙流動冷卻介質，采用法蘭連接形式，方便清垢，全程采用逆流換熱。
根據熱平衡方程，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。
科學超深井鉆探技術方案預研究專題成果報告（上冊）
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′為制冷劑進口溫度。
根據式（2.2）、（2.3）可以計算出冷卻劑出口溫度t2″。
2.3.3 冷卻技術分析與總結
對三種冷卻方式加以分析，可以發現：自然蒸發冷卻與低溫固體傳導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℃），進出井溫差不大（小于5℃）的情況下。而超深井科學鉆探，鉆井液出孔溫度會比較高，出入孔溫差可能會相差幾十度，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制制冷。目前制冷器強制制冷有兩種方式，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，如果現場位于水資源豐富的地方，可采用此種方式。但我們認為，最好采用制冷劑強制制冷，可以設計制作低溫冷凍房等，目前吉林大學已制作了超低溫實驗室，可以作為借鑒。
地熱回灌操作技術
經過在沉積盆地型地熱田中多年回灌實踐和探索,總結出一套回灌運行操作技術方法。它不僅是國內外其他地區類似地熱田回灌開采運行中成功的先進技術,同時也是結合當前國家地熱勘查、評價相關規范和法規,充分考慮回灌工作的發展趨勢而形成的。回灌是一項系統的復雜工程,實際日常生產運行中,綜合影響因素和注意事項較多,各環節都應有科學合理和可操作性強的技術要求和規程,才能使相關工作都做到有章可循,以規避各類隨意行為,防止事故發生,提高地熱回灌率。
1.回灌前準備工作的技術要求
(1)合理選擇適宜的回灌方式
為了保證回灌系統在真空密封狀態下進行,宜采取通過回灌水管內進水的方式進行回灌(需要反復進行回揚方式除外),回灌管應下至回灌井內靜水位以下5～m的深度,整個運行系統應嚴格密封。地熱回灌應遵循原水同層回灌(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,回灌流體質量應好于回灌層的流體質量,保證回灌水對熱儲層無傷害。
(2)回灌系統管路檢查
地熱回灌管網系統應保持密閉狀態,且應始終保持正壓,各種監測儀表、儀器的運轉正常,過濾器的精度須達到規定要求。回灌運行前,要對整個系統管網系統進行徹底沖洗,保證系統管道及設備在充分清潔后再使用,以消除系統管路內的雜質被傳輸到回灌井內,影響回灌效果。
2.回灌啟動時的技術要求
在回灌運行正式啟動時灌量不宜過大,應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的空氣,避免井管內空氣由于來不及逃逸而隨回灌流體壓入儲層內,產生氣堵。密切觀測回灌過程中壓力變化,調節回灌量,以壓力表、水位數據的變化情況來判斷回灌能力,待確認回灌通暢時,再逐漸增加灌量,直至正常運行。加壓回灌時,壓力也應從小到大逐漸增加。在運行一段時間后,回灌井內水位基本穩定(波動范圍在5～cm/min)或水溫無明顯變化時,分別在開采井井口、回灌井井口同時取樣送檢進行流體質量化驗分析。
3.回灌運行中的技術要求
在回灌運行過程中,應確保整個回灌系統的密閉狀態,對管網中的接口部分應隨時進行密封檢修。回灌運行時要密切監視開采井、回灌井的水位、開采量、回灌量、水質及過濾器兩端壓力、管路壓力等數據變化情況,正確判斷回灌系統的運行狀況,針對各種堵塞情況及時采取有效措施,如對于回灌管路的堵塞,可直接用連續反沖洗方法處理;對于回灌井本身產生的堵塞,可用間歇停泵空壓機氣舉洗井或回揚反沖洗的方法進行處理。
回灌運行時如果灌量隨著時間的延長而逐漸下降,同時反沖洗井效果不甚理想時,可采用加壓回灌、間歇回揚方式,以增加回灌量。在常壓自然回灌的基礎上,待回灌水管和放氣閥溢水后,關閉放氣閥從小到大緩慢加壓進行壓力回灌運行操作。如果壓力回灌時,灌量仍在不斷減小,說明系統堵塞嚴重或回灌井濾水管內表面上隨回灌流體進入的雜質不斷增加,回灌阻力增大,需要暫時停止回灌操作而采取間歇回揚洗井措施來疏通濾層,清除井下集聚沉淀的雜質,恢復回灌能力。當回灌井出水量恢復至初始出水量及水清砂凈后,停止回揚,再進行下一次常壓回灌與加壓回灌。抽水回揚后由于井內流體動水位下降,井管內充滿空氣,需要及時排氣。
4.停灌期間系統設施的養護
在地熱回灌系統停止使用期間,要認真封閉開采井、回灌井井口,對系統各部分進行密封處理,并且利用自動控制的氮氣保護裝置,將停用的地熱井液面以上的井管部分充滿惰性氣體,隔絕空氣,防止空氣滲入井管,造成氧化腐蝕。
5.地熱回灌系統中相關監測工作
為分析地熱回灌的綜合效應,其中一項較為重要而又基礎的研究內容就是對比分析回灌前后地熱井儲層參數的變化特征。地熱回灌過程中的相關數據監測,并不僅僅局限于監測地熱田本身和地熱開發對熱儲層參數的影響,對與開采井、回灌井有關參數的定期監測應同時進行。水位、水溫、水質是最基本的監測內容。回灌運行前、停灌期間對開采井、回灌井進行靜水位及對應液面溫度觀測尤為重要。同時為保證回灌進展順利,在地熱回灌系統運行過程中,相關回灌開采動態信息也要定期實時監測,因為通過對運行數據的監測和數據分析,可以更多的掌握和分析出不同地層構造對回灌量的影響程度,回灌對維持儲層壓力、抬升區域水位的綜合影響。觀測項目要包括:回灌運行時開采井、回灌井動水位及對應液面溫度;開采量(開采總量和瞬時開采量)、回灌量(回灌總量和瞬時回灌量);井口壓力;過濾器進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、水質等。水位的監測頻率以每月1～2次為宜;各種壓力應隨時監測;氣體分析應在回灌初期進行。有些數據依靠普通的儀表儀器或常規取樣化驗即可獲得,但深層次的研究數據則需要特別手段,如懸浮物、細菌的定性定量分析需借助油田精細檢測技術,深部熱儲層的溫度、壓力情況需通過井下測溫測壓技術等。
回灌流體的水質、儲層回灌前后流體化學性質及成分的變化是地熱回灌中需要重點長期監測的一項內容。地熱回灌各階段所獲得的水質跟蹤監測數據可及時發出警示,提醒及時采取相應防范措施。另外盡管在地面設施上已充分考慮了當溫度壓力變化可能造成的化學物理堵塞問題,但低溫回灌流體注入儲層后,與地層局部熱流體混合再發生的化學變化是一個很復雜很隱蔽問題,導致的潛在堵塞、腐蝕或結垢影響需作詳細地專項分析,長期跟蹤檢測。回灌系統水質監測項目應包括: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、過濾器殘渣樣、細菌樣(鐵細菌、硫酸鹽還原菌、腐生菌)等。回灌初期、中期各取樣監測一次;過濾器前、后要分別取樣;回揚早、中、晚期分別取樣;特殊情況如出現異常或專項試驗研究則要加密取樣和進行針對性取樣。
回灌對熱儲層地溫場的影響是在進行大規模回灌的情況下首先要監測的內容。由于地熱井開采時的流體溫度(即使是最大穩定流溫)也并不能完全真實地代表深部熱儲層的溫度,因此要取得地熱回灌對熱儲溫度場影響方面的實測數據,應有針對性的在某一回灌連續性較好的地點,在回灌停止時間段內,選取不同目的層的回灌井進行井下連續穩態測溫測壓工作,獲得熱儲層內各井段在一個停灌周期內的井溫、壓力資料。回灌井測井工作應從停灌后立即開始至下一次回灌來臨之前這一時間段內連續進行。最好每月進行一次;如考慮工作成本,也要做到每2個月測井一次。通過這些連續性的測井資料,才能更好的了解回灌后儲層溫度場、壓力場逐月變化情況和發展勢態。
德州市城區地熱流體的水質特征及水質評價
馮守濤 吉延梅 王小剛
（山東省魯北地質工程勘察院，德州）
作者簡介：馮守濤（—），男，助理工程師，主要從事水工環地質勘查工作。
摘要：對德城區現有 口地熱井的水質分析資料進行統計分析，對本區地熱流體的物理、化學特征進行了闡述，重點對地熱流體的水質和地熱開發利用過程中的腐蝕與結垢趨勢進行了評價。
關鍵詞：德州；地熱流體；水質評價；腐蝕；結垢
年華北石油康海實業公司水井工程大隊，在山東省地勘局第二水文地質工程地質大隊院內打出德州市第一口探采熱水井，由此揭開了德州市開發利用地熱資源的序幕。到目前為止，德城區已打了口優質探采結合地熱井，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砂巖，井口水溫為～.5℃，主要應用于洗浴、供暖、游泳、醫療保健等領域。
1 地溫場的分布
德州市城區位于新華夏構造體系華北地臺遼冀臺向斜臨清坳陷的次級構造單元德州凹陷范圍內，德州凹陷位于滄縣、埕寧、魯西三個隆起帶的傾狀交匯處和黃驊、臨清、濟陽三個坳陷帶的收斂部位。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。區內發育有一組北北東向斷裂，其構成了德城區的基底構造輪廓。
根據德州城區余口井的溫度資料，德州城區平均地溫梯度在2.7～3.8℃/m之間，與區域地溫梯度值基本一致，將地溫梯度大于3℃/m地區定為地熱異常區，則除大院-市府-煙廠一線外，全區均為地熱異常區。其中地溫梯度3.0～3.5℃/m的熱異常區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 地熱流體特征
2.1 地熱流體的物理特征
本區館陶組地熱水，清澈透明，口感咸，色度為5～度，渾濁度為2～7.5度，無異味，無肉眼可見物，井口平均水溫.7℃。地熱流體中含有較多的氣體成分，其中游離CO2含量達到5.mg/L，H2S含量為0.mg/L，受其影響地熱水抽至孔口時呈淺乳白色，并混雜有許多小水珠，經短時間靜置后變成無色透明。由于Fe3＋含量達到1.mg/L，地熱水放置一段時間后呈微黃色。
2.2 地熱流體化學特征
分析結果表明（表1），地熱流體中陰離子以氯離子為主，含量.5～mg/L，摩爾分數大于%，陽離子以鈉離子為主，含量.～.mg/L，摩爾分數大于%，水化學類型為Cl—Na型；總礦化度.～.mg/L。礦化度與水中Cl-、Na＋濃度呈正相關，相關系數rNa＋-礦＝0.，rCl--礦＝0.（n＝）（圖1、圖2）。由于館陶組熱儲層在水平方向上埋藏、分布穩定，地熱水水化學成分基本一致，水化學類型相同。在垂直方向上，館陶組熱儲層與明化鎮組下段熱儲層的水化學類型明顯不同，后者水質類型一般為HCO3—Na型，礦化度較低，兩者具明顯的垂直分帶性。
表1 館陶組熱儲層地熱流體主要化學成分一覽表（平均值）
注：表中數據除pH外，其余單位為mg/L。
圖1 Cl-與礦化度關系
圖2 Na＋與礦化度關系
3 地熱流體補給來源探討
地熱流體各組分之間的比例系數可以用來判斷地熱流體的成因，常用的比例系數有Cl/Br、γNa/γCl等，經計算德城區館陶組熱儲中地熱流體Cl/Br為.、γNa/γCl＝1.，這些系數都大于海水（Cl/Br為、γNa/γCl＝0.），說明本區的地熱流體具有大陸溶濾水的特征。
德城區館陶組熱儲層地熱流體的δD為-.‰～-.7‰，δO為-9.‰～-.‰，根據中國大氣降水直線投點知，δD和δO值均在中國大氣降水直線附近，δO值略偏離中國大氣降水直線，這是因為地熱流體在運移過程中的分餾作用使O增加所致。據推測，熱水補給主要來自東南部的泰沂山區或西部的太行山區的大氣降水。地熱水中氚含量很低，一般在（0.～5.）±2.Tu之間，同時經C測定，該區館陶組地熱水絕對年齡為1.萬年，這說明地下熱水屬于較古老的雨水。
4 熱儲溫度評價
地球化學溫標建立的基礎是地熱流體與固相圍巖中的礦物，在一定的溫度條件下達到化學平衡，在隨后地熱流體溫度降低時，這個“記憶”仍于保持。我們分別利用TK/Na溫標、TK/Mg溫標、T石英溫標、T玉髓溫標進行了計算，認為只有T玉髓溫標較適用于本區。采用的公式為：
山東省環境地質文集
式中：T玉髓為有蒸氣損失時的熱儲溫度，℃；ρ（SiO2）為地熱流體中 SiO2的質量濃度，mg/L。
經推算館陶組熱儲層的溫度為.6℃，與實測館陶組熱儲層的溫度（～.5℃）比較接近。
5 地熱流體水質評價
5.1 醫療與洗浴用水水質評價
水溫是醫療礦水的重要指標，不同水溫產生不同的治療作用和效果。本區館陶組熱儲層地熱流體的井口溫度為～.5℃，為低溫地熱資源的溫熱水，符合醫療熱礦水標準，可用于洗浴、醫療。
本區館陶組熱儲地熱流體中氟含量達到醫療價值濃度標準；偏硼酸、偏硅酸含量達到礦水濃度值標準，可命名為含硼、硅的氟氯化鈉型熱礦水。其他微量元素雖沒有達到命名礦水濃度，但仍具有一定的保健作用。
5.2 漁業用水水質評價
地熱水養魚在地熱直接利用中是十分普遍的，同時也是地熱梯級綜合利用低溫段尾水余熱的有效途徑。從地熱水的水質特點出發，突出主要有害元素的影響，可將氟化物、硫化物、酚、砷及汞作為地熱水養魚的水質控制指標（蔡義漢，），在適當與低氟冷水混合使用后，根據地熱水養魚水質評價分級表，本區地熱水作為漁業用水的評價結果為良。
5.3 工業用水水質評價
該地熱水水質中，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、建筑等工業用水。但由于溫度較高，可作為工業供熱。
5.4 灌溉用水水質評價
灌溉水的水質對農作物生長影響很大，將地熱水是否能作為灌溉水的控制項目定為總溶解固體（TDS）、氯化物、碳酸鹽、鈉吸附比（SAR）、硼、砷及氟化物。根據地熱水灌溉水質評價分級表，本區地熱水作為灌溉用水的評價結果為嚴重，不可作為灌溉用水。
5.5 直接排放水質評價
本區地熱水中的有害成分小于地熱水有害成分最高允許排放濃度，可以直接排放到地下管道中，但排放水溫應低于℃。將氟化物、硫化物、總溶解固體、酚、汞、砷和硼7個項目作為地熱水直接排放水質的控制指標，對地熱水排放水質進行評價分級，并與德城區淺層地下水水質進行比較，本區地熱水直接排放的評價結果為優。
6 地熱開發的腐蝕與結垢趨勢評價
6.1 地熱開發的腐蝕趨勢評價
地熱流體中通常含有7種具有明顯腐蝕作用的化學物質：氯離子、溶解氧、硫酸根、pH值、硫化氫（包括H2S、HS、S2-）、二氧化碳、氨
另外地熱流體中的總固形物也對金屬的腐蝕產生影響。
根據天津地熱研究培訓中心（天津大學）所做的大量分析研究表明（白麗萍等，）：當地熱水中氯離子的摩爾分數超過%時，可用拉伸指數（LI）評價地熱流體的腐蝕趨勢。拉伸指數的表達式為：
山東省環境地質文集
式中：LI為拉伸指數；［ Cl］為氯化物或鹵化物濃度，以等當量的CaCO3表示（mg/L）；［ SO4］為硫酸鹽濃度，以等當量的 CaCO3表示（mg/L）；AIK 為總堿度，以等當量的CaCO3表示（mg/L）。
經計算本區地熱流體的拉伸指數LI＝.，大于，為強腐蝕性水，對金屬具有強腐蝕性。因此，在工程設計中應考慮地熱流體對金屬的強腐蝕性。
6.2 地熱開發的結垢趨勢評價
根據垢層的化學成分，水垢可分為碳酸鈣垢、硫酸鹽垢和硅酸鹽垢。
6.2.1 碳酸鈣垢結垢趨勢評價
影響碳酸鈣結垢的主要因素有 pH 值、壓力（CO2分壓力）、溫度及共存鹽濃度（總固形物）。根據天津地熱研究培訓中心（天津大學）所做的大量分析研究表明：當地熱水中氯離子的摩爾分數超過%時，同樣可以采用拉伸指數（LI）判斷地熱水中碳酸鈣結垢趨勢，當拉伸指數LI＞0.5時，不結垢，反之可能結垢。由于本區地熱流體的拉伸指數為.，大于0.5，因此，本區的地熱水在開發利用過程不會產生碳酸鈣結垢問題。
6.2.2 硫酸鈣垢結垢趨勢評價
硫酸鈣垢以無水硫酸鈣和二水硫酸鈣（石膏）兩種形式析出，無水硫酸鈣的溶解度比二水硫酸鈣小，但由于動力學的原因，無水硫酸鈣在低于℃時不會析出。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。地熱流體中硫酸鈣生成趨勢可由石膏（CaSO4·2H2O）的相對飽和度（Sr）定性估算，其表達式：
石膏的相對飽和度
山東省環境地質文集
經計算（圖3），石膏Sr＝0.＜1，地熱流體為未飽和，不會生成石膏垢。
圖3 低溫地熱水中CaSO4·2H2O的溶解度積
溶解度積按質量表示而不按摩爾表示，并對離子強度和溫度作了修正（Radian Corporation，）
6.2.3 硅酸鹽垢結垢趨勢評價
硅酸鹽垢的成分比較復雜，通常含有%～%的SiO2、%～%鐵和鋁的化合物以及%～%的Na2O，地熱流體中硅酸鹽的結垢趨勢可用無定形SiO2的相對飽和度（Sr）的大小來判斷。其表達式為：
無定形SiO2的
經計算，本區地熱水中無定形SiO2的Sr＝0.＜1，所以無硅酸鹽水垢生成。
7 結語
德州市城區館陶組熱儲層中的地熱流體，在開發利用過程中存在的主要問題是地熱流體對金屬的強腐蝕問題，在設計地熱系統時，應伴以防腐工程設計，遵循簡便可行、使用壽命長、成本低、經濟性好的原則，在地熱系統中安裝熱交換器，使地熱流體將熱量傳遞給潔凈無腐蝕性的循環水而不直接進入系統，不失為一種較經濟的方法。
參考文獻
白麗萍，孟憲級..地熱水碳酸鈣結垢趨勢的判斷.見：第一屆天津地熱學術研究會論文集.天津：天津大學出版社
蔡義漢..地熱直接利用.天津：天津大學出版社
關于地熱井清淤 地熱井除沙怎么能干靜？的介紹到此就結束了，不知道你從中找到你需要的信息了嗎 ？如果你還想了解更多這方面的信息，記得收藏關注本站。
