巖溶熱儲地?zé)嵛菜毓嗉夹g(shù)要求

巖溶熱儲地?zé)嵛菜毓嗉夹g(shù)要求范圍本文件規(guī)定了巖溶熱儲地?zé)嵛菜毓嘈g(shù)語和定義、總則、回灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)、回灌運(yùn)行、回灌試驗(yàn)、回灌監(jiān)測的要求。本文件適用于巖溶熱儲地?zé)嵛菜毓喙こ痰脑O(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行和監(jiān)測。規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。DZ/T0330—2019砂巖熱儲地?zé)嵛菜毓嗉夹g(shù)規(guī)程N(yùn)B/T10097—2018地?zé)崮苄g(shù)語NB/T10099—2018地?zé)峄毓嗉夹g(shù)要求NB/T11158—2023水熱型地?zé)嵛菜毓嗉夹g(shù)規(guī)程術(shù)語和定義巖溶熱儲karsticreservoir發(fā)育巖溶化的碳酸鹽巖（石灰?guī)r、白云巖、大理巖等）、硫酸鹽巖（石膏、硬石膏、芒硝等）和鹵

化物巖（巖鹽、鉀鹽、鎂鹽等）等構(gòu)成的熱儲。[NB/T10097-2018，2.3.13]地?zé)嵛菜甮eothermalusedwater供暖或發(fā)電利用為主的密閉系統(tǒng)，提取熱量后的地?zé)崃黧w。[DZ/T0330-2019，3.2]地?zé)峄毓鄃eothermalreinjection經(jīng)過熱能利用后的地?zé)崃黧w通過回灌井重新注回?zé)醿Φ倪^程。[NB/T10097-2018，2.4.22]地?zé)峋甮eothermalwell為開采地?zé)豳Y源，按一定的施工方式在地層中鉆成的孔眼及其配套設(shè)施。開采時(shí)，地下熱水或地?zé)嵴魵饨?jīng)由地?zé)峋竭_(dá)地面。地?zé)峋梢苑譃榭碧骄⑻讲山Y(jié)合井、開采井、回灌井和監(jiān)測井五類。[NB/T10097-2018，2.4.4]開采井miningwell用于開發(fā)地?zé)崃黧w的地?zé)峋?。回灌井reinjectionwell用于將利用后的地?zé)嵛菜刈⒅翢醿拥牡責(zé)峋?。[NB/T10097-2018，2.4.5]自然回灌naturalreinjection天然壓力、溫度條件下的尾水回灌。[NB/T11158-2023，3.5]加壓回灌pressurizedreinjection人工增加壓力的方式進(jìn)行的回灌。[NB/T11158-2023，3.6]回灌系統(tǒng)reinjectionsystem包括回灌井，以及除砂器（換熱設(shè)備）至回灌井之間的管路裝置、過濾設(shè)備、排氣設(shè)施、加壓設(shè)備和監(jiān)測設(shè)施等組成的系統(tǒng)。[NB/T11158-2023，3.7，有修改]回?fù)Pflowreversal利用抽水的方式除去回灌井中堵塞物和附著物的方法。[NB/T10099-2018，3.5]熱突破geothermalbreakthrough地?zé)嵛菜幕毓嘣斐砷_采井溫度降低的現(xiàn)象。[NB/T11158-2023，3.11]回灌監(jiān)測reinjectionmonitoring用儀器儀表和其它裝置對地?zé)崃黧w的采、灌進(jìn)行監(jiān)測，主要內(nèi)容包括：地?zé)崃黧w壓力、流量、溫度及化學(xué)成份等，監(jiān)測周期和頻率可根據(jù)需要而定。[NB/T11158-2023，3.9]總則本文件按照采灌均衡、以灌定采的原則，針對巖溶裂隙與巖溶溶洞型地?zé)嵛菜毓嗌婕盎毓嘞到y(tǒng)設(shè)計(jì)、回灌運(yùn)行、回灌試驗(yàn)、回灌監(jiān)測等內(nèi)容作出要求?；毓嘞到y(tǒng)設(shè)計(jì)地面系統(tǒng)地面系統(tǒng)包括換熱設(shè)備至回灌井之間的管路裝置、過濾裝置、排氣設(shè)施、加壓設(shè)備與監(jiān)測設(shè)備等?；毓喙艿?.1.1.1管道規(guī)格應(yīng)滿足回灌系統(tǒng)工作壓力、流量、溫度、長度等要求。5.1.1.2管道應(yīng)具有耐腐蝕性。5.1.1.3管道連接應(yīng)安全、牢固、可靠。過濾器5.1.2.1根據(jù)地?zé)嵛菜w粒物、懸浮物、微生物等雜質(zhì)尺寸測定結(jié)果確定過濾精度。懸浮物、顆粒物測定方法參照GB11901標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定執(zhí)行。5.1.2.2對于雜質(zhì)顆粒尺寸差異較大的地?zé)嵛菜?，宜?jīng)過粗、精兩級或多級過濾，各級過濾器之間應(yīng)采用串聯(lián)方式；精過濾精度宜達(dá)到50μm。5.1.2.3過濾器濾芯、濾網(wǎng)材料應(yīng)耐高溫、耐腐蝕、耐磨損。5.1.2.4過濾器濾芯、濾網(wǎng)安裝與拆卸應(yīng)簡單易操作。5.1.2.5對于溶洞型熱儲，地?zé)嵛菜私?jīng)旋流除砂器處理。排氣裝置5.1.3.1地?zé)嵛菜毓嗲皯?yīng)進(jìn)行排氣。5.1.3.2地?zé)嵛菜畱?yīng)從排氣罐的上部流入，從底部流出。5.1.3.3排氣裝置應(yīng)設(shè)置在回灌管路設(shè)備系統(tǒng)的最高點(diǎn)，并設(shè)置單向自動排氣閥。5.1.3.4排氣裝置工作壓力不小于回灌系統(tǒng)的最大工作壓力。5.1.3.5地?zé)崃黧w中含有易燃易爆或有毒性氣體時(shí)，應(yīng)按相關(guān)規(guī)定進(jìn)行處理。加壓泵5.1.4.1巖溶裂隙型熱儲地?zé)嵛菜毓嗉訅罕脩?yīng)滿足如下要求：（1）加壓泵所施加的壓力不得超過回灌系統(tǒng)額定壓力；（2）加壓泵應(yīng)安裝在排氣罐的出水端；（3）加壓泵應(yīng)具有變頻控制功能，根據(jù)回灌量的變化進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)（轉(zhuǎn)速）?；?fù)P泵5.1.5.1回?fù)P泵選型應(yīng)根據(jù)回灌井抽水試驗(yàn)、回灌期末的穩(wěn)定水位確定。5.1.5.2回?fù)P泵宜選用變頻控制的功能，滿足不同回?fù)P需求?；毓嗑O(shè)計(jì)回灌井位置5.2.1.1應(yīng)查明熱儲層厚度、深度、溶隙率、裂隙率、影響半徑、涌水量、降深、熱儲層滲透系數(shù)、熱儲層導(dǎo)熱系數(shù)、導(dǎo)水系數(shù)、使用年限等參數(shù)；5.2.1.2應(yīng)查明回灌井的出水量、降深、水溫、影響半徑和回灌能力；5.2.1.3掌握工作區(qū)域構(gòu)造特征，回灌井宜布置在地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育的位置，如張性斷裂帶上；5.2.1.4采灌井間距設(shè)計(jì)宜通過數(shù)值模擬確定，應(yīng)滿足在設(shè)計(jì)使用年限下不發(fā)生熱突破且開采井出水量不下降，常用的數(shù)值模擬軟件見附錄A?；毓嗑斫Y(jié)構(gòu)5.2.2.1回灌井可采用直井或者定向井；5.2.2.2回灌井井身結(jié)構(gòu)根據(jù)地層地質(zhì)條件、施工場地條件等因素綜合確定；5.2.2.3回灌井可采用二開或三開結(jié)構(gòu)，三開結(jié)構(gòu)?；毓鄿囟葢?yīng)根據(jù)地?zé)岬刭|(zhì)條件、回灌量、采灌井間距、使用年限等因素綜合確定，一般情況，回灌溫度不宜大于25℃?；毓嗑?dāng)?shù)量遵循以灌定采原則，根據(jù)單井回灌能力和開采井最大開采能力確定，當(dāng)一口回灌井不能滿足完全回灌時(shí)，應(yīng)采取兩口或兩口以上的回灌井進(jìn)行回灌?；毓嗑┕せ毓嗑@探設(shè)備選擇、鉆探工藝、成井工藝、工程質(zhì)量、安全施工、職業(yè)健康及環(huán)境保護(hù)等要求按DZ/T0260--2024執(zhí)行?；毓嘞到y(tǒng)運(yùn)行回灌運(yùn)行程序分為準(zhǔn)備工作、回灌運(yùn)行中與回灌運(yùn)行后。準(zhǔn)備工作回灌運(yùn)行前,應(yīng)對整個回灌系統(tǒng)管路沖洗；回灌運(yùn)行前，應(yīng)對回灌井回?fù)P沖洗,回?fù)P過程中應(yīng)對回灌系統(tǒng)動態(tài)起始數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測，記錄內(nèi)容見附錄B?；毓噙\(yùn)行前，應(yīng)對設(shè)備儀表嚴(yán)格檢查，確保狀態(tài)良好，運(yùn)轉(zhuǎn)正常；回灌運(yùn)行前，記錄開采井、回灌井流量表的起始讀數(shù)、水位埋深及溫度；回灌運(yùn)行自然回灌6.2.1.1回灌開始后，應(yīng)及時(shí)檢查整個回灌系統(tǒng)的密封情況，檢查排氣裝置和過濾裝置是否正常；6.2.1.2在回灌系統(tǒng)啟動時(shí)，起始回灌量不宜過大，應(yīng)逐漸增加回灌量；6.2.1.3回灌運(yùn)行中，應(yīng)將回灌井內(nèi)氣體排至真空，防止產(chǎn)生氣泡堵塞；6.2.1.4回灌運(yùn)行中，應(yīng)確?；毓啾霉芟氯牖毓嗑乃灰好嬉韵?；6.2.1.5回灌管路系統(tǒng)應(yīng)保持密閉正壓狀態(tài)；6.2.1.6密切監(jiān)測回灌井水位、系統(tǒng)壓力,動態(tài)調(diào)節(jié)回灌量；加壓回灌加壓回灌的壓力宜從小到大逐步增加，同時(shí)監(jiān)測回灌井內(nèi)水位及壓力變化，當(dāng)回灌量與開采量一致并保持穩(wěn)定時(shí)，保持該回灌壓力6.2.2.2加壓泵施加的最大壓力應(yīng)小于回灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)的壓力值，保證系統(tǒng)運(yùn)行安全；6.2.2.3加壓回灌過程中，回灌系統(tǒng)應(yīng)保持通暢，井口壓力應(yīng)逐步變化，不能產(chǎn)生壓力突變，防安全事故發(fā)生；6.2.2.4密切監(jiān)測管路壓力，回灌井內(nèi)壓力無快速、明顯的變化時(shí)，可正常持續(xù)回灌。回灌異常情況回灌井水位突然上升或連續(xù)上升，回?fù)P時(shí)的動水位突然下降或連續(xù)下降，不能穩(wěn)定在某一標(biāo)高，可判定為回灌井堵塞，回灌井應(yīng)及時(shí)采取回?fù)P作業(yè)，按執(zhí)行NB11158-2023執(zhí)行?；毓嗑龉啻胧r溶熱儲回灌井可通過儲層酸化改造作業(yè)，提高回灌能力，工藝流程見附錄C。熱儲層酸化改造流程場地準(zhǔn)備與酸液配制--注酸作業(yè)--酸巖反應(yīng)--排出殘液--下泵洗井；酸液體系配制根據(jù)巖屑錄井與測試化驗(yàn)明確熱儲層巖石的物理化學(xué)性質(zhì)與礦物成分，在實(shí)驗(yàn)室開展不同濃度酸液溶蝕實(shí)驗(yàn)，確定適合本井的濃度酸液體系；宜通過本井巖芯，在實(shí)驗(yàn)室模擬井下壓力、溫度條件下來選擇與之配伍性較好的酸化液體；宜選用以濃鹽酸為主的多組分酸液體系，酸液濃度的初步選擇可參考附錄D；對于高溫地?zé)峋?，宜采用甲酸和乙酸為主的多組分酸液體系；計(jì)算酸液及緩蝕劑、表面活性劑、穩(wěn)定劑、防膨劑、助排劑消泡劑等添加劑的配比與用量；作業(yè)場地及設(shè)備要求井場和道路應(yīng)保持平整、堅(jiān)實(shí)、通暢，能使大型車輛行駛；井場面積要滿足擺放所有施工設(shè)備和儲液罐等；井場的出入口應(yīng)保持暢通，保證在出現(xiàn)意外時(shí)人員和設(shè)備能夠及時(shí)撤離；套管、封隔器的型號、尺寸、額定工作壓力、鋼級等規(guī)格要符合酸化施工設(shè)計(jì)要求；鉆桿入井前必須在地面丈量記錄，并整齊擺放，按施工設(shè)計(jì)深度下入，一般情況下酸化管柱位置在酸化井段上部10m左右；準(zhǔn)備能滿足施工所需清水池且注滿清水；準(zhǔn)備能呈2m3的酸液罐；注酸泵一用一備；準(zhǔn)備耐酸高壓泵車兩臺，一備一用，彎頭、接頭準(zhǔn)備齊全，靈活好用。作業(yè)實(shí)施過程將回灌井井口封閉；將清水從注酸口注入，觀察井口壓力變化，清水試壓至少30min，穩(wěn)壓至少10min，確保井口、壓力管線、水龍帶等密封效果良好；待泵壓及井口壓力穩(wěn)定，且密封效果良好時(shí)，將酸液由注酸口通過鉆桿管路直接注入酸化層段，注入方式為正擠；全部酸液注完后，繼續(xù)向井中注入清水(將鉆桿中的酸液完全頂入井中)，之后關(guān)閉注酸口閥門，斷開高壓泵與注酸口的連接，保持注酸口與放噴口同時(shí)關(guān)閉，使酸液與地層充分反應(yīng)；觀察井口壓力，當(dāng)壓力降低為0時(shí)，開始排液；排液結(jié)束且井口無液體涌出時(shí)，開展提鉆桿作業(yè)，提鉆桿作業(yè)結(jié)束后，回灌井內(nèi)下入高壓泵開展大排量抽水洗井，抽洗至水清后停泵?；毓嘣囼?yàn)與示蹤試驗(yàn)回灌試驗(yàn)生產(chǎn)性回灌前應(yīng)進(jìn)行回灌試驗(yàn)，確定回灌性，按GB11615-2010執(zhí)行。示蹤試驗(yàn)示蹤試驗(yàn)應(yīng)與回灌試驗(yàn)同步進(jìn)行。示蹤試驗(yàn)分類按照監(jiān)測井的數(shù)量可分為對井示蹤試驗(yàn)與群井示蹤試驗(yàn)。（1）對井示蹤試驗(yàn)為一口注入井，在一口監(jiān)測井進(jìn)行采樣、監(jiān)測示蹤劑濃度變化；（2）群井示蹤試驗(yàn)為一口注入井，在注入井周圍的多口監(jiān)測井進(jìn)行采樣、監(jiān)測示蹤劑濃度變化。示蹤試驗(yàn)前準(zhǔn)備工作示蹤試驗(yàn)資料收集、示蹤劑選擇等內(nèi)容按NB/T10703-2021執(zhí)行注入示蹤劑前，應(yīng)進(jìn)行至少一周的地?zé)崴聚檮┍尘爸禍y試，采樣測試頻率宜為1次/天，按時(shí)間繪制示蹤劑濃度曲線在注入示蹤劑后，立即在開采井進(jìn)行采樣檢測，初期采樣頻率不低于1次/天；當(dāng)首次檢出示蹤劑濃度增大后應(yīng)加密調(diào)整頻率不低于4次/天；當(dāng)示蹤劑濃度曲線持續(xù)上升出現(xiàn)峰值拐點(diǎn)下降后，可降低采樣化驗(yàn)頻率為1次/天直至試驗(yàn)結(jié)束；示蹤試驗(yàn)實(shí)施示蹤試驗(yàn)具體實(shí)施步驟按NB/T10703-2021執(zhí)行。示蹤試驗(yàn)監(jiān)測時(shí)間確定8.2.3.2.1示蹤試驗(yàn)的時(shí)間起點(diǎn)應(yīng)從注入示蹤劑開始，持續(xù)到在開采井檢測到示蹤劑的濃度變化，且變化應(yīng)呈現(xiàn)一個或多個峰值，然后逐漸減小到回歸本底值的趨勢時(shí)候結(jié)束；8.2.3.2.2示蹤劑檢測濃度連續(xù)四個月在本底值附近波動，濃度變化曲線前8.2.2.2的曲線形態(tài)一致，濃度，試驗(yàn)可以結(jié)束。示蹤劑濃度曲線解釋在監(jiān)測井中采水樣化驗(yàn)后繪制的示蹤劑的濃度隨時(shí)間的變化圖，常見的曲線形態(tài)示意圖有單峰型、對稱單峰型、多峰型及平滑型（見附錄E）?；毓啾O(jiān)測9.1回灌運(yùn)行時(shí)，應(yīng)對回灌井與開采井同步進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測內(nèi)容包括水量、水位、水溫、水質(zhì)、管道壓力等，回?fù)P時(shí)也應(yīng)做好相關(guān)內(nèi)容監(jiān)測，按NB/T11158-2023執(zhí)行。9.2回灌監(jiān)測系統(tǒng)宜具備自動記錄、自動儲存、實(shí)時(shí)觀測、遠(yuǎn)程傳送、遠(yuǎn)程操控、異常報(bào)警等智能化功能。9.3與地?zé)崴佑|的回灌監(jiān)測設(shè)備應(yīng)具有耐高溫、耐腐蝕、耐高壓的特性，不宜與回灌水泵使用同一供電線路。9.4監(jiān)測設(shè)備和系統(tǒng)應(yīng)定期檢查，確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和傳輸連續(xù)性。

（資料性附錄）

表A.1常用數(shù)值模擬軟件及功能軟件方法多場耦合COMSOL有限元法（FE）溫度場/滲流場/應(yīng)力場(THM)FEFLOW有限元法（FE）溫度場/滲流場(TH)FLUENT有限體積法（FV）溫度場/滲流場/應(yīng)力場(THM)OpenGeoSys有限元法（FE）溫度場/滲流場/應(yīng)力場(THM)TOUGH-FLAG有限差分法（FD）溫度場/滲流場/應(yīng)力場(THM)Visual-MODFLOW有限差分法（FD）溫度場/滲流場(TH)（資料性附錄）表B.1回灌監(jiān)測數(shù)據(jù)記錄表井號：記錄人：校對人：觀測時(shí)間開采井回灌井回灌系統(tǒng)水位流量井口水溫（℃）井口壓力（MPa）水位流量井口水溫(℃)井口壓力（MPa）過濾器壓力排氣裝置日期時(shí)分水位埋深（m）水位標(biāo)高（m）開采瞬時(shí)流量（m3）累計(jì)流量（m3）水位埋深（m）水位標(biāo)高(m)回灌瞬時(shí)流量(m3)累計(jì)流量(m3)進(jìn)口壓力（MPa）出口壓力（MPa）進(jìn)口壓力（MPa）出口壓力（MPa）（資料性附錄）酸化施工工藝示意

（資料性附錄）不同濃度鹽酸與石灰?guī)r反應(yīng)反應(yīng)速度

（資料性附錄）示蹤劑濃度曲線形態(tài)及解釋圖E.1對稱單峰型圖E.2單一鈍峰型圖E.3多峰型曲線圖E.4未監(jiān)測到示蹤劑曲線示意圖圖形解釋：圖E.1對稱單峰型曲線形態(tài)反映了回灌井與監(jiān)測井之間儲層發(fā)育一條直接聯(lián)系的巖溶裂隙通道，無分支管道，表明地下水流較為通暢。圖E.2單一鈍峰型反映了回灌井與監(jiān)測井之間了巖溶地下通道單一，但是在管道中