地?zé)豳Y源開發(fā)利用

地?zé)豳Y源開發(fā)的科技技術(shù)具體有哪些?

  (一) 地?zé)峋?/a>
 
  2.井徑
 
  上部應(yīng)滿足設(shè)計(jì)開采年限內(nèi)下入與井出水量相匹配的深井水泵對(duì)井管口徑的要求和下入水位監(jiān)測(cè)儀器的要求,下部應(yīng)滿足下入井孔修理設(shè)備的要求。     3.井斜度保持垂直,在100m深度內(nèi)其井斜不得大于1°。
 
  4.地層剖面
 
  通過鉆井、地球物理測(cè)井,取全取準(zhǔn)地層剖面地質(zhì)資料、測(cè)溫資料, 嚴(yán)格劃分各熱儲(chǔ)層頂、底板深度。
 
  5.止水封孔
 
  對(duì)開采熱儲(chǔ)層頂板以上井段進(jìn)行嚴(yán)格的止水封孔,防止非開采層或上層低溫水的串通和污染。
 
  6.完井試驗(yàn)
 
  針對(duì)熱水井投入生產(chǎn)的需要進(jìn)行抽水或放噴試驗(yàn)、水質(zhì)分析及穩(wěn)態(tài)井溫測(cè)量,準(zhǔn)確取得熱水的水位、水溫、水位降低及相應(yīng)出水量和水質(zhì)等資料,對(duì)于中、高溫水井,還必須準(zhǔn)確測(cè)定井口壓力,不同壓力下的汽水流量和溫度,水、汽含量及其比例,分離蒸汽中的不凝氣體含量等,評(píng)價(jià)熱水井的生產(chǎn)潛力。
 
  1. 密封膠墊;2. 定位密封法蘭;3. 填料函及填料;4.井口基座;5.井管(二) 井口裝置
 
  1.多功能井口裝置
 
  地?zé)?/a>井口裝置是地?zé)?/a>井開發(fā)中最基本的井口設(shè)備,是維持地?zé)峋a(chǎn)正常運(yùn)行,進(jìn)行熱水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè),防止由于井管伸縮及地面下降而引起的事故,減少熱水的腐蝕作用等所必須的。隨著地?zé)崂?/a>的逐步發(fā)展,地?zé)峋木谘b置逐步規(guī)范化,目前在中國(guó)天津地?zé)衢_發(fā)中較普遍采用的多功能井口裝置就是其中之一(圖1)。
 
  該裝置有以下功能:
 
  1)能有效地防止井管伸縮造成的泵座破壞及漏水事故。
 
 
  2.井口隔氧裝置
 
  有的地?zé)峋捎?a href="http://xldcn.com/t/地質(zhì).html" >地質(zhì)施工方面的因素,水中的含砂量超過國(guó)家規(guī)定的工業(yè)用水含砂量標(biāo)準(zhǔn)(含砂量應(yīng)低于1/200萬),影響熱水的正常使用。若含砂量高的地?zé)崴糜?a href="http://xldcn.com/t/供暖.html" >供暖,會(huì)造成管路系統(tǒng)堵塞,因此對(duì)于含砂量超過標(biāo)準(zhǔn)的地?zé)峋?,?yīng)采取除砂措施。目前國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)的旋流式除砂器(圖3,是一種較為理想的地?zé)崂孟到y(tǒng)中的除砂設(shè)備,該設(shè)備一般安裝在熱水井口的出水管上。
 
  有的地?zé)峋诰跍p壓后呈汽、水兩態(tài),且含有大量的不凝氣體,用于供熱,會(huì)在供熱管道中形成氣阻,造成管道沖擊現(xiàn)象,影響正常供熱。對(duì)這類地井應(yīng)采用汽、水分離的井口裝置,將汽水混合物在井口分離開來,分別送給用戶。這種裝置包括:分離器、集水箱(或分水箱)及配管系統(tǒng)。
 
  (三) 地?zé)崴?a href="http://xldcn.com/t/直接利用.html" >直接利用
 
  地?zé)崴糜谥苯?a href="http://xldcn.com/t/供暖.html" >供暖,是將地?zé)崴苯铀腿?a href="http://xldcn.com/t/采暖.html" >采暖用戶終端散熱器進(jìn)行采暖的地?zé)崴?a href="http://xldcn.com/t/供暖.html" >供暖方式。供暖降溫后的地?zé)崴?,?jīng)綜合利用后排放或回灌(圖4,其優(yōu)點(diǎn)是供暖方式簡(jiǎn)單,投資少,地?zé)崴疅崃坷贸浞帧?/div>
 
  (四)地?zé)崴拈g接利用
 
  主要用在地?zé)峁┡?/a>上。對(duì)水質(zhì)差、具有腐蝕性和產(chǎn)生結(jié)垢的地?zé)崴糜诠┡捎瞄g接利用方式,即采用中間換熱的方式。地?zé)崴疄橐淮嗡?a href="http://xldcn.com/t/采暖.html" >采暖循環(huán)水為二次水(一般采用低礦化的優(yōu)質(zhì)水或蒸餾水)。兩路水通過中間換熱器換熱,采暖循環(huán)水從地?zé)崴修D(zhuǎn)換出的熱量送至用戶采暖;地?zé)崴?jīng)換熱降溫后,再進(jìn)行綜合利用或排放或回灌。
 
  間接供暖與直接利用的區(qū)別在于有無中間換熱器,與直接利用相比,其優(yōu)點(diǎn)是:采暖系統(tǒng)的循環(huán)泵,輸送管網(wǎng)和用戶終端不會(huì)因地?zé)崴倪M(jìn)入造成腐蝕、結(jié)垢,擴(kuò)大了質(zhì)量差的地?zé)崴?/a>范圍,但由于增加換熱器,系統(tǒng)投資增加,地?zé)崴?jīng)過換熱,二次循環(huán)水的供暖溫度低于地?zé)崴臏囟龋┡娣e相應(yīng)減少,降低了地?zé)崴衫?a href="http://xldcn.com/t/熱能.html" >熱能。
 
  采用間接供暖的關(guān)鍵設(shè)備是中間換熱器,由于它直接與具有腐蝕性的地?zé)崴佑|,其材質(zhì)必須是耐腐蝕性的,據(jù)國(guó)內(nèi)一些使用不同材質(zhì)的換熱器進(jìn)行地?zé)崴g接供暖的使用效果看,以鈦板換熱器為最佳。如天津在利用Cl離子含量863?mg/L,SO4離子含量達(dá)1?993mg/L的地?zé)崴M(jìn)行間接供暖,使用了鈦板換熱器,已用了9個(gè)采暖期,換熱器板片未見腐蝕。鈦板換熱器在地?zé)崴芯哂休^好的耐腐蝕性,對(duì)系統(tǒng)的密封性要求不高,使用壽命可達(dá)20年以上,但鈦材價(jià)格較貴,增加了設(shè)備的投資也是應(yīng)該考慮的。
 
  目前,在一些國(guó)家(美國(guó)、新西蘭、日本等),采用了地?zé)峋畵Q熱器系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱DHE系統(tǒng)),進(jìn)行間接取熱的方法。該系統(tǒng)是將換熱器(由同軸管或U型管構(gòu)成)置于井下,清潔的冷水在管內(nèi)流動(dòng),通過井下?lián)Q熱器將地下的熱量取出,供給用戶,經(jīng)用戶使用后,再由水泵打入井下?lián)Q熱器進(jìn)行封閉循環(huán)換熱(圖6。此方法因不直接抽出地?zé)崴?,可減少因直接開采利用地?zé)崴鸬乃幌陆岛?a href="http://xldcn.com/t/地面沉降.html" >地面沉降,以及廢熱水排放引起的環(huán)境污染等問題,是保護(hù)熱儲(chǔ)的有效方法。目前國(guó)內(nèi)尚未采用。
 
  當(dāng)pH值升高時(shí),CO2-3濃度上升,碳酸鈣垢易生成。pH值由CO2分壓控制,地?zé)崴畤姵龅孛妫瑝毫ο陆?,?dǎo)致CO2逸出,使水中pH值升高,造成碳酸鈣垢的形成。判斷熱水中碳酸鈣垢能否形成,國(guó)內(nèi)外專家進(jìn)行了大量研究,提出了雷茲譜指數(shù)、拉申指數(shù)等結(jié)垢趨勢(shì)判別式。研究表明,對(duì)熱水中氯離子含量低的可用雷茲譜指數(shù)判斷;對(duì)氯離子含量超過25%毫克當(dāng)量百分比的,則可采用拉申指數(shù)予以判斷。
 
  雷茲譜指數(shù)表達(dá)式為:R1=2pHs-pHa
 
  式中: pHa為地?zé)崴畃H實(shí)測(cè)值; pHs為計(jì)算的pH值,高于此值,則水中有碳酸鈣沉淀??捎孟率接?jì)算:
 
  pHs=lg(Ca2+)-lg(ALK)+Kc
 
  式中:Ca2+為熱水中鈣離子的摩爾濃度; ALK=(HCO3) ,為流體中重碳酸根的摩爾濃度;Kc為常數(shù),包括兩個(gè)與溫度有關(guān)的平衡常數(shù)和活度系數(shù)的復(fù)雜常數(shù)。根據(jù)計(jì)算的R1值,估算熱水中的結(jié)垢傾向。
 
  當(dāng)R1<4.0,非常嚴(yán)重結(jié)垢;
 
  4.0<R1<5.0,嚴(yán)重結(jié)垢;
 
  5.0<R1<6.0,中等結(jié)垢;
 
  6.0<R1<7.0,輕微結(jié)垢;
 
  R1>7.0,不結(jié)垢。
 
  拉申指數(shù)的表達(dá)式為:L1=Cl+SO4/ALK
 
  式中:Cl為氯化物或鹵化物濃度;SO4為硫酸鹽濃度;ALK為總堿度。
 
  此三項(xiàng)均以等當(dāng)量的CaCO3(mg/L)表示當(dāng) L1>0.5,不結(jié)垢;L1<0.5,可能結(jié)垢。
 
  (2)硫酸鈣垢
 
  中國(guó)地?zé)?/a>水開發(fā)利用最普遍存在的結(jié)垢問題是碳酸鈣垢,對(duì)其防止,一是除垢,即讓碳酸鈣垢自然形成,然后定期、不定期的加以清除;二是防垢,即采取預(yù)防措施,防止或控制垢的發(fā)生。
 
  除垢的方法是:
 
  1) 機(jī)械除垢,一般采用輕型鉆機(jī),配備專用鉆頭,定期清垢;也可用軟管鉆機(jī)通井;2) 用高壓水泵進(jìn)行水壓破碎;
 
  3) 用HCl和HF等溶解水垢。
 
  防垢的方法有:
 
  (1) 化學(xué)方法即在地?zé)崴型斗潘嵝匀芤海档蜔崴膒H值,使碳酸鈣不致沉淀。
 
  (2) 增壓法即采用深井泵或潛水泵輸送井中地?zé)崴?,使其在系統(tǒng)中保持足夠壓力而不發(fā)生氣化,以防止CaCO3沉淀;垢減輕成疏散狀,便于清洗。      (3) 磁法即在地?zé)崴斔芫€上安裝磁法防除垢裝置,對(duì)地?zé)崴M(jìn)行磁化處理,使垢減輕并成松散狀,便于清洗。
 
  (4) 防垢涂層法即選用合適的涂料涂襯在管壁內(nèi),防止管壁結(jié)垢。
 
  (六)地?zé)豳Y源開發(fā)中的節(jié)水、節(jié)能技術(shù)
 
  中國(guó)地?zé)豳Y源開發(fā)利用,已逐步由粗放型向集約型轉(zhuǎn)變,在一些開發(fā)利用比較早的地區(qū),運(yùn)用集中供熱、梯級(jí)開發(fā)、降低地?zé)崴欧艤囟取?a href="http://xldcn.com/t/地?zé)崴毓?html" >地?zé)崴毓?/a>、自動(dòng)控制等技術(shù),有效地利用了當(dāng)?shù)氐?a href="http://xldcn.com/t/地?zé)豳Y源.html" >地?zé)豳Y源,減少了地?zé)?a href="http://xldcn.com/t/資源.html" >資源的損失,提高了地?zé)豳Y源利用的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
 
 
  運(yùn)用集中供熱技術(shù)開發(fā)地?zé)豳Y源在福州地?zé)崽?/a>應(yīng)用比較早、效果比較好。依據(jù)地?zé)崽?/a>的富水地段集中、有利于集中開采的特點(diǎn),1991年福州市成立了福州市溫泉供應(yīng)公司,在熱田南、北兩處富水地段集中打井開采地?zé)?/a>水,建立南、北兩個(gè)地?zé)崴畯S。取代了部分分散開采的地?zé)崴?。該公司兩水廠年供地?zé)崴?27萬m3,開采量?jī)H占全熱田開采量35.7%,但用戶卻占全熱田用熱單位的72%左右,覆蓋面積達(dá)15km2, 是熱田可采面積的3倍,年洗浴總?cè)舜握既珶崽锢玫責(zé)崴丛】側(cè)舜蔚?5.32%,取得了顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
 
  地?zé)崴Y源是具有多種用途的自然資源,既可應(yīng)用其蘊(yùn)藏的能源,又可利用其水資源,因此開發(fā)地?zé)?/a>資源都十分重視實(shí)行梯級(jí)開發(fā),綜合利用天津地?zé)衢_發(fā)利用中,堅(jiān)持對(duì)地?zé)釡囟?/a>的梯級(jí)利用,對(duì)溫度60℃以上的地?zé)崴?,先行供暖,并?yán)格控制排放水溫度;溫度40~50℃的地?zé)崴?,則以理療、浴療為主;溫度25~40℃的地?zé)崴?,按健身?xiàng)目進(jìn)行開發(fā)。湖北英山地?zé)崽?/a>在開發(fā)中,從地?zé)崴V化度低、水質(zhì)好、適合多種用途的實(shí)際情況出發(fā),根據(jù)不同用途,建立干燥(孵化)-洗浴-養(yǎng)魚-灌溉的梯級(jí)利用模式,保證了地?zé)釡囟?/a>的有效利用。北京小湯山對(duì)水溫44℃的地?zé)崴捎孟率瞿J叫虚_發(fā),即地?zé)崴槌龊螅?jīng)除砂進(jìn)入熱交換器,首先采暖,采暖回水經(jīng)管道泵循環(huán)進(jìn)熱交換器循環(huán)使用,地?zé)崴岷螅糠址峙浣o養(yǎng)魚池、花房等進(jìn)行二次供暖;部分經(jīng)處理后送至生活區(qū)供應(yīng)各生活用熱水點(diǎn),使低溫水資源得了充分的利用。
 
  這是減少熱資源浪費(fèi)的重要途徑,天津地區(qū)采用二級(jí)供暖方式,即回水重復(fù)利用或二次加熱供暖的方式,有效地降低了地?zé)崴┡呐潘疁囟?,一般可將排水溫度降?8~40℃,提高了地?zé)崴Y源的利用率。
 
  地?zé)崴毓?/a>是減少熱水資源消耗,控制熱儲(chǔ)層壓力下降,提高地?zé)豳Y源利用率,保護(hù)環(huán)境的重要手段。國(guó)內(nèi)外在地?zé)豳Y源開發(fā)中均十分重視這一技術(shù)的運(yùn)用。目前的作法有三:一是對(duì)井回灌,即一個(gè)熱水生產(chǎn)井、一個(gè)回灌井組成地?zé)峁┡到y(tǒng),生產(chǎn)井提供地?zé)崴┡⒉膳蟮幕厮畨喝?a href="http://xldcn.com/t/回灌井.html" >回灌井回收,以減少熱水資源的損失。法國(guó)巴黎盆地利用地?zé)峁┡?/a>基本上采用這一模式,中國(guó)目前也在開始應(yīng)用這一技術(shù);二是同井分層抽灌,即從地?zé)峋骋粌?chǔ)層中抽取地?zé)崴峁├煤?,再將回?a href="http://xldcn.com/t/回灌.html" >回灌到同一地?zé)峋械牧硪粌?chǔ)層中(圖8)技術(shù)在匈牙利得到了應(yīng)用,收到了比較好的效果,建井費(fèi)用可比對(duì)井回灌減少50%~70%; 三是單井回灌,即在地?zé)豳Y源開發(fā)區(qū),選擇適宜地段和熱儲(chǔ)層位建立單獨(dú)的地?zé)峄毓?/a>井,回收利用后的地?zé)釛壦?a href="http://xldcn.com/t/中國(guó).html" >中國(guó)已先后在北京、天津大港、福州等地?zé)崽?/a>開展了這方面的研究, 積累了一些經(jīng)驗(yàn)。
  對(duì)地?zé)豳Y源開發(fā)利用系統(tǒng)實(shí)行自動(dòng)化監(jiān)控管理,以提高地?zé)豳Y源開發(fā)利用水平,是當(dāng)前地?zé)衢_發(fā)中國(guó)內(nèi)外都十分關(guān)注的問題。中國(guó)不少地?zé)崽锏拈_發(fā)管理都在進(jìn)行這方面的探索,并取得了一些成功的經(jīng)驗(yàn),如天津塘沽地?zé)嵩囼?yàn)研究中心,在國(guó)外SCADA系統(tǒng)(監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采集系統(tǒng))的基礎(chǔ)上,開發(fā)了與國(guó)外設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)功能相仿的自動(dòng)控制系統(tǒng),裝備塘沽TR-24地?zé)峋?,做到?a href="http://xldcn.com/t/全自動(dòng).html" >全自動(dòng)控制供熱、供水系統(tǒng)的安全運(yùn)行。北京小湯山空軍接待站地?zé)峋捎?a href="http://xldcn.com/t/山東.html" >山東煙臺(tái)黃金設(shè)計(jì)研究院科技公司設(shè)計(jì)的自控系統(tǒng),對(duì)地?zé)崴?、潛水泵變頻調(diào)速和采暖回水恒溫排放等實(shí)行自動(dòng)監(jiān)控,改變了傳統(tǒng)的手工操作,取得了顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。采暖排水溫度由40℃降至28℃,減少了熱量損失,確保設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行,減少了事故及維修費(fèi)用,經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)算驗(yàn)證,采暖期(5.5月),可節(jié)電32%,節(jié)水30%,節(jié)電、節(jié)水費(fèi)用約 5.64萬元。對(duì)地?zé)豳Y源開發(fā)利用系統(tǒng)實(shí)行自動(dòng)化監(jiān)控管理,以提高地?zé)豳Y源的開發(fā)利用水平,是當(dāng)前地?zé)衢_發(fā)中國(guó)內(nèi)外都十分關(guān)注的問題。中國(guó)不少地?zé)崽锏拈_發(fā)管理都在進(jìn)行這方面的探索,并取得了一些成功的經(jīng)驗(yàn),如天津塘沽地?zé)嵩囼?yàn)研究中心,在國(guó)外SCADA系統(tǒng)(監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采集系統(tǒng))的基礎(chǔ)上,開發(fā)了與國(guó)外設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)功能相仿的自動(dòng)控制系統(tǒng),裝備塘沽TR-24地?zé)峋龅搅?a href="http://xldcn.com/t/全自動(dòng).html" >全自動(dòng)控制供熱、供水系統(tǒng)的安全運(yùn)行。北京小湯山空軍接待站地?zé)峋捎?a href="http://xldcn.com/t/山東.html" >山東煙臺(tái)黃金設(shè)計(jì)研究院科技公司設(shè)計(jì)的自控系統(tǒng),對(duì)地?zé)崴?、潛水泵變頻調(diào)速和采暖回水恒溫排放等實(shí)行自動(dòng)監(jiān)控,改變了傳統(tǒng)的手工操作,取得了顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。采暖排水溫度由40℃降至28℃,減少了熱量損失,確保設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行,減少了事故及維修費(fèi)用,經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)算驗(yàn)證,采暖期(5.5月),可節(jié)電32%,節(jié)水30%,節(jié)電、節(jié)水費(fèi)用約 5.64萬元。