地熱田的回灌的概念

地熱水中含有大量的有毒礦物質(zhì).例如我國羊八井的地熱水中含有硫、汞、砷、氟等多種有害元素,地熱發(fā)電后大量的熱排水直接排放,會(huì )對環(huán)境產(chǎn)生惡劣影響.地熱回灌是把經(jīng)過(guò)利用的地熱流體或其他水源,通過(guò)地熱回灌井重新注回熱儲層段的方法.回灌不僅可以很好地解決地熱廢水問(wèn)題,還可以改善或恢復熱儲的產(chǎn)熱能力,保持熱儲的流體壓力,維持地熱田的開(kāi)采條件.

但回灌技術(shù)要求復雜,且成本高,至今未能大范圍推廣使用,如果不能有效解決回灌問(wèn)題,將會(huì )影響地熱電站的立項和發(fā)展.因此,地熱回灌是亟需解決的關(guān)鍵問(wèn)題.  如果地熱流體是在開(kāi)放系統里利用,則廢水一般在回灌之前必須先在水塘或水箱之中沉降,以除去懸浮狀固體物質(zhì).有時(shí),可以用過(guò)濾裝置達到這一目的.為了減少腐蝕性,廢水可能還需要進(jìn)行化學(xué)或物理法脫氣,最后通過(guò)回灌井注入地熱儲.

回灌有時(shí)單靠重力即可實(shí)現,因為較涼和密度較大的地熱廢水具有較高的重力壓頭.如果資源屬于以液體水為主的性質(zhì),則流體尚可以在分離器(閃蒸器)壓力下回灌,或者在一次換熱器(雙工質(zhì)系統)地熱流體壓力下回灌.

對地熱儲回灌的可行性評價(jià)要考慮以下幾個(gè)重要方面:①最優(yōu)地點(diǎn)的選擇;②鉆井和井孔運行費用與其他排放方法費用之比較;③某一速率回灌所要求的壓力,以及回灌量隨時(shí)間的衰減等運行方面的問(wèn)題.  回灌系統的設計應能使回灌井和生產(chǎn)井間的走行路徑和流動(dòng)時(shí)間實(shí)現最大化,只有這樣才能防止生產(chǎn)層的水發(fā)生快速冷卻.

同時(shí),水又應當充分地注入生產(chǎn)熱儲,以盡量減小熱儲壓力的衰減.確定最優(yōu)回灌方案的關(guān)鍵因素是熱儲水溫和滲透率的空間變化.熱儲地質(zhì)對回灌的適應是需要研究的問(wèn)題.熱儲必須有一個(gè)能夠阻止廢水向上流動(dòng)并污染地下水含水層的不透水的蓋巖層.如果存在破碎帶或者斷裂,廢水就會(huì )向上流動(dòng)并產(chǎn)生污染.  由于廢水和地層、廢水和熱儲流體之間存在相互作用,回灌井周?chē)目紫犊臻g就有可能出現各種類(lèi)型的堵塞.

引起結垢和堵塞的原因有:二氧化硅和硅酸鹽類(lèi)的沉淀和聚合;堿土類(lèi)發(fā)生不溶性碳酸鹽、硫酸鹽和氫氧化物形式的沉淀;重金屬發(fā)生硫化物形式的沉淀;氧化還原反應沉淀,如鐵的化合物等.所以,在建立回灌井之前都會(huì )進(jìn)行實(shí)驗性生產(chǎn),需要進(jìn)行示蹤劑試驗,并對地熱田進(jìn)行全面的監測.