地熱鉆井

地熱堵塞類(lèi)型與原因

  造成回灌井堵塞,可能是物理、化學(xué)或生物某一方面的原因,也可能是它們共同作用的結果。分析已有的實(shí)際經(jīng)驗,可以把回灌井堵塞的原因歸納為下面六種情況(武曉峰、唐杰,1994)。

  1.懸浮物堵塞
  回灌水中的懸浮物含量過(guò)高會(huì )堵塞多孔介質(zhì)的孔隙,從而使井的回灌能力不斷減小直到無(wú)法回灌,這是圓灌井堵塞中最常見(jiàn)的情況。因此通過(guò)預處理控制回灌井中懸浮物的含量是防堵塞的首要因素。在回灌灰巖含水層時(shí),控制懸浮物在30mg/L以?xún)仁且粋€(gè)普遍認可的標準。

  2.微生物的生長(cháng)
  回灌水中的或當地的微生物可能在適宜的條件下在回灌井周?chē)杆俜敝?,形成生物膜,堵塞介質(zhì)孔隙,降低含水層的導水能力。防止生物膜的形成,主要通過(guò)去除水中的有機質(zhì)或者進(jìn)行預消毒殺死微生物的手段來(lái)實(shí)現。在多數用氯消毒的情況下,典型的余氯值是1-5mg/L。

  3.化學(xué)沉淀
  當回灌水與含水層介質(zhì)或地下水不相容時(shí),可能引起某些化學(xué)反應。不僅可能因形成的化學(xué)沉淀堵塞水流通道,甚至可能因新生成的化學(xué)物質(zhì)而影響水質(zhì)。
  有些碳酸鹽地區通過(guò)加酸來(lái)改變水的pH值,以防止化學(xué)沉淀的生成。因化學(xué)引起的水質(zhì)問(wèn)題應視具體情況進(jìn)行具體分析。

  4.氣泡阻塞
  回灌過(guò)程中,在一定的流動(dòng)情況下,水中可能挾帶大量氣泡。同時(shí)水中的溶解性氣體可能因溫度、壓力的變化而釋放出來(lái)。此外,也可能因生化反應而生成氣體物質(zhì),最典型的如反硝化反應會(huì )生成氮氣和氮氧化物。氣泡的生成在淺水含水層中并不成問(wèn)題,因為氣泡可自行溢出。但在承壓含水層中,除防止回灌水挾帶氣泡之外,對其他原因產(chǎn)生的氣體應進(jìn)行特殊處理。

  5.黏粒膨脹和擴散
  這是報道最多的因化學(xué)反應產(chǎn)生的堵塞,所以單獨列為1種。具體原因是水中的離子和含水層中黏土顆粒上的陽(yáng)離子發(fā)生交換,這種交換會(huì )導致黏粒的膨脹和擴散。這種原因引起的堵塞,可以通過(guò)注入CaCI2等鹽來(lái)解決。

  6.含水層細顆粒重組
  多數回灌井在回灌過(guò)程中要進(jìn)行回揚或當作開(kāi)采井,反復的抽、灌水可能引起存在于井壁周?chē)募氼w粒介質(zhì)的重組,這種堵塞一旦形成,很難處理。所以在此種情況下,回揚的頻率不宜太高。
  回灌井的堵塞現象,在初期以物理堵塞(氣相、懸浮物堵塞)為主;在中期以化學(xué)沉淀堵塞(鐵質(zhì)、鈣質(zhì)鹽類(lèi)沉淀堵塞)為主;在后期以生化堵塞(鐵細菌、硫酸鹽還原菌、排硫桿菌、脫氮硫桿菌等生化作用而產(chǎn)生堵塞)為主。
  在回灌井堵塞中,生物化學(xué)作用堵塞,特別是鐵細菌堵塞是經(jīng)常發(fā)生的。,一旦發(fā)現,回灌井的機能就基本喪失或報廢,危害極大。鐵細菌為好氧菌,能在中性或偏酸性介質(zhì)中發(fā)育,能接觸性地加速Fe2+氧化成Fe3+,從而形成Fe(OH)3沉淀,并利用這個(gè)反應中釋放出來(lái)的能量來(lái)維持自己的生命。這種由于Fe(OH)3的聚集而使回灌井腐蝕與堵塞稱(chēng)鐵細菌堵塞c  下水中所含的鐵主要以Fe(HCO3)2的形式存在,在鐵細菌的作用下,其反應如下:

  2Fe(HC03)2+ H20+1/202→2 Fe(OH)3+ 4COz+能量鐵細菌的生長(cháng)條件,經(jīng)試驗可歸納為以下幾點(diǎn):

  1.適宜的水溫
  鐵細菌是種“嗜冷”微生物。在回灌井中最適于生長(cháng)的水溫在12℃以上。

  2.豐富的Fe2+
  鐵細菌以Fe2+為生。因濾水管是鐵管纏絲,易發(fā)生電化學(xué)腐蝕,溶解于地下中的大量Fe2+,可供鐵細菌生長(cháng)。

  3.所需的溶解氧
  鐵細菌對氧的需要不亞于Fe2+。地下水中的溶解氧一般僅1-2mg/L。但由于回灌水含較高的溶解氧,為8-11 mg/L,還有空氣混入井內,也增加了地下水溶解氧的含量,為鐵細菌的大量繁殖提供了條件。另外,溶解氧也加速電化學(xué)腐蝕,使地下水中的Fe2+含量增加。

  4.合適的pH值
  當pH值在8以上時(shí),水中不含Fe2+,間接抑制了鐵細菌的生長(cháng);當pH值在6.5-7.5之間時(shí),最有利于鐵細菌生長(cháng)。

  5.共生的有機物
  從顯微鏡下鑒定可知,常有多量的有機物與之共生,故可以認為,地下水中含有機物時(shí),易促使鐵細菌的生長(cháng)。