摘要
地热资源作为可供人们开发利用并具有巨大发展前景的新型绿色环保资源,是我国能源发展战略和政策的重要内容之一。地热尾水的回灌,是实现这一绿色能源的循环持续利用的关键,但在回灌过程中,部分地热回灌井出现堵塞现象,回灌地压增大,回灌率降低,影响了地热可持续开发利用研究的终极目标,也是成为目前世界范围内砂岩热储亟待攻克的问题。查明地热回灌堵塞发生的机理,制定相应防堵措施,才能实现地热资源的稳定回灌开采和资源持续循环利用。论文选择山东省鲁北热储区作为研究对象,在现场调研取样的基础上,开展室内试验研究及水文地球化学模拟,以PHREEQC软件模拟了研究矿物的溶解沉淀规律,通过静态配伍试验揭示了地热源水与尾水之间的化学亲和性,以一维砂柱试验揭示了热储介质对化学堵塞的影响,通过二维砂槽试验了解化学堵塞的时空发展规律,系统的阐述了化学堵塞的机理,对促进地热资源可持续发展具有一定的指导意义。研究结果表明,鲁北地区可能与化学堵塞相关的矿物中硅酸盐类矿物为石英、玉髓,碳酸盐类矿物为方解石、白云石、文石,硫酸盐类矿物为石膏。碳酸盐类矿物会随着温度升高及pH的增大堵塞几率升高;温度升高会使硅酸盐类矿物堵塞几率降低,硫酸盐类矿物溶解趋势降低,pH变化对二者影响不大;氧化还原电位对研究矿物的溶解沉淀趋势影响不甚明显。鲁北地区地热源水与尾水的配伍性好,当地热回灌尾水与储层地热源水相遇,较大量的尾水与源水发生混合瞬间产生的化学沉淀量最大,且确定生成的沉淀为方解石。温度升高,更有利于碳酸钙沉淀的生成,即方解石沉淀趋势增强。回灌初期热储介质对回灌尾水的水质会产生一定的影响,但随着回灌的进行热储介质对回灌水水质的影响逐渐降低,直至可忽略不计。地热尾水回灌过程中,相对渗透系数逐渐降低,随着时间推移降幅减少,越靠近进水端堵塞越快,现象越明显,堵塞越严重。