一种花岗岩类带脉状构造型地热田的压力回灌系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种花岗岩类带脉状构造型地热田的压力回灌系统，包括供水管、回灌水源管、回灌管、水温调节箱，供水管一端设在开采井内且连接开采潜水泵，开采井内设有供水点温仪，供水管上依次设有供水流量计、供水压力表，供水管通过供水回水管与水温调节箱连接，供水回水管与供水管之间设有供水截止阀；回灌管一端设在水温调节箱内且连接回灌潜水泵，另一端通过法兰对接插入回灌井内，回灌管上依次设有回灌温度计、回灌压力表、回灌流量计；回灌管通过回灌回水管与水温调节箱连接，回灌回水管与回灌管之间设有回灌节制阀，回灌水源管一端插入水温调节箱，另一端接水源地。该系统该系统将地质地热与回灌技术结合，整个系统设备简单，无回扬。
【专利说明】
一种花岗岩类带脉状构造型地热田的压力回灌系统
技术领域
[0001]本实用新型属于地质开采设备，特别涉及一种花岗岩类带脉状构造型地热田的压力回灌系统。
【背景技术】
[0002]地热回灌就是地热流体利用后把水源(地下水、地表水、尾水)通过自然或人工加压方式回注到开采的热储层中，它是解决过量开采地热流体造成地下水位持续下降与尾水排放造成环境污染的最有效方法。从1969年开始，环境意识较强的国家，如美国、日本、新西兰、萨尔瓦多等，开展了地热尾水回灌工作。从80年代初，我国逐步开展了地热回灌研究工作，逐步探索出在碳酸盐岩和砂岩热储层内，采用同层一采一灌、二采一灌和异层一采一灌等模式进行的自然与加压回灌试验。主要回灌技术有:
[0003]①真空回灌:在具有密闭装置的回灌井中，利用真空虹吸作用，回灌水迅速地进入栗管，破坏原有的压力平衡，产生水头差，在井的周围形成水力坡度，从而克服阻力向含水层中渗透。适用于地下水位埋藏较深，渗透性良好的热储层。真空回灌设备包括:输水管路、进水管路、深井栗、压力表、温度计、控制阀、回扬管路等。
[0004]②压力回灌。在采用加压栗加压的情况下将水源注入回灌井进行回灌，热储条件好、裂隙发育、位于断裂带附近的回灌井进行回灌相对较容易，而热储条件差、裂隙不发育的回灌井进行回灌相对较困难。压力回灌设备包括:回灌井、压力栗、流量计、压力计、温度计、控制阀门、栗房设备、进水排水管路、开采井、回扬管路等。
[0005]③无压回灌，依靠回灌水位和静水位之差(自然重力)进行回灌，适用于地下水位较低，透水性能好，渗透系数较大的热储层。无压回灌设备包括:输水管路、流量计、压力计、控制阀门、回扬管路等。
[0006]上述现有技术存在的缺陷和不足:
[0007]①真空回灌和无压回灌需要保持整个管路密封性，操作和维护较为繁琐。无压回灌将携带大量气泡，产生气相阻塞，造成渗滤层细菌生长繁殖，影响入渗效果。
[0008]②目前层状热储型地热回灌技术复杂，回灌井结构、回灌工艺等均影响回灌效果，回灌过程中存在热储及井管的物理、化学阻塞，导致回灌能力逐步减弱，需要定期回扬清洗。
[0009]③三种地热回灌技术多运用于砂岩、泥岩或碳酸盐热储层，热储岩石硬度较低，且热储均为层状，主要运用范围为北京、天津、鲁西北地区。缺乏专门针对花岗岩类带(脉)状构造型热储的回灌技术，鲁东地区地热田回灌现处于空白阶段。
【实用新型内容】
[0010]针对上述现有技术的不足，本实用新型提供一种适用于花岗岩类带状构造型地热田的压力回灌系统，该系统将地质地热与回灌技术结合，整个系统设备简单，无回扬。
[0011]本实用新型的技术方案是:一种花岗岩类带脉状构造型地热田的压力回灌系统，包括供水管、回灌水源管、回灌管、水温调节箱，其特征在于:供水管一端设在开采井内且连接开采潜水栗，开采井内设有供水点温仪，供水管上依次设有供水流量计、供水压力表，供水管通过供水回水管与水温调节箱连接，供水回水管与供水管之间设有供水截止阀；回灌管一端设在水温调节箱内且连接回灌潜水栗，另一端通过法兰对接插入回灌井内，回灌管上依次设有回灌温度计、回灌压力表、回灌流量计；回灌管通过回灌回水管与水温调节箱连接，回灌回水管与回灌管之间设有回灌节制阀，回灌水源管一端插入水温调节箱，另一端接水源地。
[0012]本实用新型的优点效果是:
[0013]I，延长地热田寿命，实现资源再生。回灌流体成为地热水资源，达到资源再生的目的，维持地热的开采条件，使热储层得到保养，延长地热田的寿命，从而实现对地热资源的有效保护，促进地热资源的开发利用方式从粗放型向集约型转变。
[0014]2，增加经济效益。地热水作为一种宝贵的自然资源，具有较高的价值，在价格上高于自来水，人工回灌补源后，可以提高地热水的供给量，增加热水销售收入。
[0015]3，促进社会发展。采取回灌补源的方式循环利用地热能，可形成以地热能源为特色的绿色产业链，促进酒店、温泉度假村和旅游产业的发展，达到节能减排的作用，带动特色产业发展，提供大量的就业机会，促进社会发展。
[0016]4，巨大环境效益。减少了煤炭、燃油等化石燃料的燃烧，减少了二氧化碳等温室气体的排放，有助于缓解温室效应，减少了燃煤所产生的废碴等固体垃圾的堆放量，减轻了环境的负荷。回灌在一定程度上维持了地下水水位，避免造成地下水漏斗或地面沉降等地质环境灾害，可以维持地热田整体环境处于较良好的状态。
[0017]5，该系统设备简单，可操作性强，回灌效果稳定。鲁东独特的地热地质条件地热田所孕育的巨大、无穷的热能资源为地热回灌提供了热源保证。本技术在鲁东地区具有巨大的应用前景和广阔的平台，对鲁东地区地热田进行大规模、产业化回灌具有指导意义。
【附图说明】
[0018]图1为本实用新型一种花岗岩类带脉状构造型地热田的压力回灌系统结构示意图
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明:
[0020]如图1所示，本实用新型一种花岗岩类带脉状构造型地热田的压力回灌系统，包括供水管1、回灌水源管15、回灌管16、水温调节箱18，其特征在于:供水管I一端设在开采井5内且连接开采潜水栗7，开采井5内设有供水点温仪4，供水管I上依次设有供水流量计3、供水压力表2，供水管I通过供水回水管20与水温调节箱18连接，供水回水管20与供水管I之间设有供水截止阀6;回灌管16—端设在水温调节箱18内且连接回灌潜水栗17，另一端通过法兰对接12插入回灌井13内，回灌管16上依次设有回灌温度计9、回灌压力表10、回灌流量计11，回灌管16通过回灌回水管19与水温调节箱18连接，回灌回水管19与回灌管16之间设有回灌节制阀14，回灌水源管15—端插入水温调节箱18，另一端接水源地。
[0021]本实用新型工艺流程:流程:工作区地热地质调查-选择回灌水源-物探-地热井钻探-抽水试验-地温梯度测量-回灌管路安装-调节压力、回灌水混合比例-特征离子与出水温度阈值选择-水位、水温、水质监测。具体说明如下:
[0022]①地热地质调查:对回灌场地进行地热地质调查，内容包括:地形、地貌、地层岩性、热储岩性、断裂构造产状、水文地质条件、已有地热井成井结构、地下水水位埋深、地热水及地下水温度和水质、单井涌水量(立方米/天)、每天实际开采量(立方米)等。回灌场地周围是否存在丰富的地表水(河流、湖泊等)、地下水，以及地热尾水排放量和尾水水质污染情况。
[0023]②选择回灌水源:回灌水源需满足水量充足、水温、水质对原有地热水影响较小这几个特征。若回灌场地附近存在丰富地下水、河水等，经过水质分析检测后，水质与地热水相近，则采用地下水、河水作为回灌水源;若回灌场地附近存在大量地热尾水，经过水质分析检测后，水质与地热水相近，受污染程度较小，一般建议采用处理后的地热尾水作为回灌水源。
[0024]③物探:采用电阻率联合剖面法确定断层的具体走向和位置，在构造异常部位开展视电阻率测深工作。视电阻率联合剖面测量线垂直于导水与导热断层方向布设，尽量沿工作区道路放线，避开障碍物和干扰点。对目标地热井进行视电阻率测井，确定岩石岩性、破碎程度、含水层厚度、孔隙度等。原理:电阻率与岩性、流体有密切关系，通过电阻率差异可划分岩石岩性、井壁破碎程度、含水层厚度，一般火成岩电阻率较高，沉积岩电阻率较低，含较多金属矿物的火成岩电阻率较低。含水层电阻率取决于其溶解岩的化学成分，溶液含盐浓度和地层水的温度，电阻率与含盐浓度，及地层水的温度成正比，溶解盐的电离度越大，离子价越高，迀移率越大，地层水电阻率越小。岩石孔隙度越大，岩石电阻率就越低。
[0025]④地热井钻探:经过详细的物探工作揭示地热田的导水断层和导热断层产状，导水断层走向一般为北西向或近东西向，倾向北东或西南，倾角大于60°，导热断层走向一般为北东向或北北东向，倾向北西或东南，倾角大于60°?90°。根据两条断层倾角、倾向、开采井热储埋深以及回灌井设计深度，计算回灌井与开采井距离。回灌井深度应大于开采井深度，使回灌水流经沿导水和导热交汇面过程中有足够距离时间与地热水进行热量交换。
[0026]⑤抽水试验:对地热井进行完整井稳定流抽水试验，按照《供水水文地质勘察规范》主要采用3个落程稳定流抽水，在开栗抽水开始的第0、1、3、5、10、15、20、25、30、35、40、45、60、75、90、105、1201^11各观测一次，以后每隔301^11观测一次，稳定后可适当延长观测时间，直至本次落程抽水试验结束，然后进行下一个落程的抽水试验。水温、气温每隔2小时同步观测一次。采用136型液位仪测定井内动水位，用电磁流量计或堰箱测抽水流量。抽水过程中及时整理资料，绘制Q-S历时曲线，确定水文地质参数。
[0027]⑥地温梯度测量:测温时要求观测点距为lm，且点间温差不大于0.15°C ;取水段和地热出露部位加密观测；先自上而下观测、后自下而上复测，取两次观测结果的平均值作为地温值。
[0028]⑦回灌管路安装:压力回灌中，在回灌井口上依次安装法兰、流量计、压力表、节制回水阀、潜水栗、调节水箱、输水管。回灌水和地热水由管道输送至调节水箱。开采井下入潜水栗、点温仪、液位仪。
[0029]⑧调节压力、回灌水混合比例:在保证开采井出水温度不影响地热水正常使用的前提下，压力按照0.05MPa增幅，从O依次增大至0.65MPa(根据实际回灌条件可继续增加压力或调整压力增幅)。在同一个回灌压力条件下，从高温到低温的顺序依次调节回灌水(冷水与热水)混合比例进行回灌。
[0030]⑨特征离子与出水温度阈值选择:在回灌过程中需要选择一种特征离子作为监测指标，时刻关注开采井出水温度和水质变化情况。特征离子选择原则为:回灌水中不含该离子或浓度较小;地热水中该离子浓度较高且出水稳定;可进行现场实时监测，一般选择I离子、F离子、Cl离子作为特征离子。
[0031 ] ⑩水位、水温、水质监测:每隔1min记录观测回灌水量、开采井水质、水温、水量、水位。水量水温稳定后逐渐延长时间间隔，每20min、30min、60min、120min观测一次指标参数。
[0032]以上实例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
【主权项】
1.一种花岗岩类带脉状构造型地热田的压力回灌系统，包括供水管、回灌水源管、回灌管、水温调节箱，其特征在于:供水管一端设在开采井内且连接开采潜水栗，开采井内设有供水点温仪，供水管上依次设有供水流量计、供水压力表，供水管通过供水回水管与水温调节箱连接，供水回水管与供水管之间设有供水截止阀；回灌管一端设在水温调节箱内且连接回灌潜水栗，另一端通过法兰对接插入回灌井内，回灌管上依次设有回灌温度计、回灌压力表、回灌流量计；回灌管通过回灌回水管与水温调节箱连接，回灌回水管与回灌管之间设有回灌节制阀，回灌水源管一端插入水温调节箱，另一端接水源地。
【文档编号】F25B30/06GK205536681SQ201620160824
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年2月25日
【发明人】孙建明, 刘建霞, 付佳妮, 何鹏, 赵航
【申请人】青岛地质工程勘察院