沉积盆地孔隙型地下热水回灌堵塞机理研究

【摘要】：沉积盆地深层孔隙型地热资源的可持续开发是解决我国能源紧张和环境污染问题的关键,也是一个涉及多学科、多领域的新课题。这一课题研究及工程应用在国内是一个新的研究领域,存在大量前沿的可研究的科学问题。实施深层孔隙型地下热水尾水回灌是孔隙型地热资源可持续开发的瓶颈问题，而深层孔隙型地下热水尾水回灌量衰减就是制约地下热水回灌的关键性技术难题。基于此，以沉积盆地深部孔隙型地下热水为对象，应用现场回灌试验-水文地球化学理论模拟-室内堵塞模拟实验联合开展的沉积盆地深部孔隙型地下热水回灌堵塞机理研究不但十分重要，而且迫在眉睫，具有重要理论意义与实际应用价值。 本论文选取我国沉积盆地深层孔隙型地下热水丰富，开采量大，地下热水水位下降较快，亟待进行地下热水尾水回灌的我国西北重镇西安城区深层地下热水为研究对象，在地热地质、水文地质条件约束下，应用理论模拟-室内模拟-现场回灌试验结合方法，以“地下热水-回灌地热尾水-热储围岩-沉淀物”之间相互关系及其转化机理为主线，开展地热尾水回灌堵塞机理模拟试验研究，建立多种因素影响的热储水-岩-沉淀物多相耦合化学模型，揭示尾水回灌中矿物组分溶解沉淀规律、阐明地下热储水-岩交换中悬浮物、化学、微生物、气体等多元影响回灌堵塞机理的程度及主次关系，研究多种因素影响下的回灌堵塞机理并最终与咸阳地热尾水回灌进行对比分析，得出在关中盆地深层孔隙型地热资源的适宜性回灌构造单元，并深化及丰富对我国大型断陷沉积盆地深层孔隙含水层尾水回灌基础理论的认识，为沉积盆地深层孔隙型地下热水回灌理论及防治实践提供示范，为沉积盆地孔隙型地热尾水回灌堵塞机理防治提供技术支撑，为深层孔隙型热储流体的可持续开发利用提供科学依据。 【关键词】：孔隙型热储流体 地下热水回灌 堵塞机理 模拟实验
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TU83;P314.1;P641.25
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.0 选题目的及意义11-12
• 1.1 国内外研究现状12-14
• 1.2 技术思路及创新点14-19
• 1.2.1 技术思路15-17
• 1.2.2 特色及创新点17-19
• 第二章 研究区概况19-27
• 2.1. 地理位置19-20
• 2.2. 地形地貌20
• 2.3. 气象水文20
• 2.4. 地层岩性20-21
• 2.5. 回灌层物性特征21-22
• 2.6. 沉积相22-24
• 2.7. 西安凹陷演化史及其低温低压特征24-27
• 第三章 水文地球化学模拟研究27-39
• 3.1. 热储环境模拟27-31
• 3.1.1. 热储温度模拟27-29
• 3.1.2. 热储酸碱度模拟29
• 3.1.3. 热储流体混入量模拟29-30
• 3.1.4. 水文地球化学反应路径模拟30-31
• 3.2. 热储矿物溶解沉淀规律模拟31-35
• 3.2.1. 温度对矿物溶解沉淀规律的影响32-33
• 3.2.2. PH 值对矿物溶解沉淀规律的影响33-34
• 3.2.3. 氧化还原电位对矿物溶解沉淀规律的影响34-35
• 3.3. 地热尾水与原水混合模拟35-36
• 3.4. 结垢指数计算36-39
• 第四章 地热尾水回灌堵塞模拟实验及主控因子分析39-62
• 4.1 化学堵塞40-48
• 4.1.1. 化学堵塞影响因素41
• 4.1.2. 室内化学堵塞模拟实验41-47
• 4.1.3. 阻垢剂对化学堵塞的影响47-48
• 4.2. 悬浮物堵塞48-55
• 4.2.1. 回灌目的层岩样分析48-49
• 4.2.2. 悬浮物成分分析49-50
• 4.2.3. 热储孔喉与悬浮物粒径分析50-55
• 4.3. 气体堵塞55-56
• 4.4. 微生物堵塞56-57
• 4.5. 影响堵塞的热储内部阻抗因素57-60
• 4.5.1. 骨架收缩57-58
• 4.5.2. 储层物性58
• 4.5.3. 冷锋面58-59
• 4.5.4. 复合堵塞59-60
• 4.6. 各堵塞因素堵塞程度分析60-62
• 第五章 开放式和密闭式设备对回灌效果影响的对比研究62-68
• 5.1. 理论研究62-63
• 5.1.1. 碳酸盐类矿物62
• 5.1.2. 硫酸盐类矿物62-63
• 5.1.3. 硅类矿物63
• 5.1.4. 铁类矿物63
• 5.2. 水文地球化学模拟63-65
• 5.2.1. 温度对开放式大池与密闭式容器影响63-64
• 5.2.2. CO_2分压对开放式大池与密闭式容器的影响64
• 5.2.3. 溶解氧（氧化还原电位）对开放式大池与密闭式容器的影响64-65
• 5.3. 回灌现场实证65-67
• 5.3.1. 水质变化65-66
• 5.3.2. 微生物影响66
• 5.3.3. 地面设备影响66-67
• 5.4. 小结67-68
• 第六章 西安三桥回灌井与咸阳回灌一号井堵塞对比研究68-77
• 6.1. 热储物性特征对比68-69
• 6.2. 水化学成分对比69-70
• 6.2.1. 水化学类型对比69
• 6.2.2. 主要成垢离子对比69-70
• 6.3. 室内模拟实验对比研究70-73
• 6.3.1. 静态配伍实验对比71
• 6.3.2. 室内动态驱替实验对比71-72
• 6.3.3. 微生物堵塞对比研究72-73
• 6.4. 西安、咸阳水文地球化学模拟结果对比研究73-74
• 6.4.1. 热储环境对比73-74
• 6.4.2. 水质配伍软件模拟结果对比74
• 6.5. 回灌现场地面设备对比74-77
• 结论及建议77-79
• 参考文献79-83
• 攻读学位期间完成的论文及参与的科研项目83-84
• 致谢84

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