國內(nèi)外地?zé)峄毓喟l(fā)展現(xiàn)狀及啟示

曹倩 方朝合 李云 王漢雄 方群 史向陽

1.中國石油勘探開發(fā)研究院；2.中國石油華北油田公司

近年來，我國大力推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)，不斷調(diào)整優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，北方地區(qū)由于清潔能源供暖比例偏低，存在著嚴(yán)重的霧霾污染，為地?zé)衢_發(fā)利用帶來了機(jī)遇?！兜?zé)崮荛_發(fā)利用“十三五”規(guī)劃》明確指出：“十三五”時期，新增地?zé)崮芄┡?制冷)面積11×108m2，新增地?zé)岚l(fā)電裝機(jī)容量5×108W［1-2］。

地?zé)豳Y源是一種無污染、可再生的清潔能源，在開發(fā)利用過程中，不回灌或因技術(shù)問題導(dǎo)致回灌困難的情況普遍存在，制約了地?zé)崮茉吹目沙掷m(xù)發(fā)展。結(jié)合熱儲特征進(jìn)行地?zé)峄毓?，可以避免產(chǎn)能下降、熱儲壓力下降、采出液溫度下降、尾水隨意排放對環(huán)境造成污染等問題，是維持地?zé)豳Y源可持續(xù)性開發(fā)的必由之路［3］。

1 全球地?zé)峄毓喟l(fā)展現(xiàn)狀

1.1 發(fā)展歷程

回灌工作開始于上個世紀(jì)60年代后期，目前，在美國、德國、法國、冰島、新西蘭、意大利、日本、菲律賓等國家都得到了不同程度的應(yīng)用。第一個高溫地?zé)崽锘毓囗椖?969年在薩爾瓦多Ahuachapan地?zé)崽镞M(jìn)行了實施，同年第一個中低溫地?zé)崽锘毓囗椖恳苍诜▏屠枧璧剡M(jìn)行了實施。自1970年后，全球的地?zé)峄毓囗椖块_始增加［4］。意大利Larderello地?zé)岚l(fā)電站是世界上第一座地?zé)岚l(fā)電站，為了處理蒸汽冷凝水，1974年開始采用回灌技術(shù)，長期試驗表明，回灌可使儲層壓力有所回升，產(chǎn)量顯著增加［5］。

美國Geysers地?zé)崽锸鞘澜缟献畲蟮牡責(zé)崽?，針對熱儲壓力下降過大導(dǎo)致的地?zé)崽锂a(chǎn)汽量和發(fā)電能力嚴(yán)重下降的問題，同時為了處理蒸汽冷凝水，1970年開始進(jìn)行回灌，結(jié)果表明回灌明顯改善了地?zé)崽锏漠a(chǎn)能［6］。因此，該地?zé)崽飳毓嗟闹匾暢潭仍絹碓礁撸壳俺擞美淠M(jìn)行回灌，還可用地表水和處理過的城市污水。在美國大約20%的地?zé)犴椖炕毓鄷r遇到過采出液溫度下降、產(chǎn)量下降、地下水污染等問題，但這些問題大多可以通過精心的勘探選址、合理的開發(fā)設(shè)計和謹(jǐn)慎的現(xiàn)場作業(yè)來避免，即使意外發(fā)生此類問題，也可以通過調(diào)整回灌設(shè)計來緩解［7］。

法國巴黎盆地地?zé)峄毓嗍侵械蜏責(zé)醿M(jìn)行長時間開發(fā)和回灌的成功案例之一，巴黎盆地是沉積盆地型中低溫地?zé)崽?，地?zé)豳Y源豐富，主要熱儲層為道格統(tǒng)灰?guī)r含水層，水溫高于50 ℃，埋深1 700～1 800 m，流量每小時達(dá)150 t。主要利用方式是冬季供暖，地?zé)崴?jīng)過地面換熱后直接輸送到市區(qū)建筑群為居民用戶供熱(包括采暖、飲用及生活用水)，部分熱水還可輸送到工廠作為工業(yè)用水。由于地?zé)崴}度高達(dá)35～40 g/L，隨意排放會破壞土壤，因此需要進(jìn)行回灌。該地?zé)崽?969年建立了世界上第一個“對井”地?zé)嵘a(chǎn)系統(tǒng)，包含1口采水井和1口回灌井，通過地面換熱可為3 000間房屋供暖；1995年又建成一口新的地?zé)峋?，開始進(jìn)行“兩采一灌”，供暖房屋增加到5 200間，這一地?zé)峁┡到y(tǒng)至今仍在運行。該地區(qū)生產(chǎn)井和回灌井的井距一般為1 000 m，持續(xù)30～40年的開發(fā)數(shù)據(jù)表明，沒有一口井出現(xiàn)溫度下降情況，目前法國正在運行的地?zé)峁┡到y(tǒng)有61個, 其中41個在巴黎盆地［8-9］。

全球?qū)Φ責(zé)峄毓嗟难芯恐攸c一直放在高溫地?zé)崽铮M管許多國家都出臺了法規(guī)要求中低溫地?zé)崂庙椖课菜仨毣毓?，但仍有許多項目未按規(guī)定進(jìn)行尾水回灌。冰島從上世紀(jì)70年代后期開始大規(guī)模開發(fā)地?zé)?，?997年才開始進(jìn)行中低溫地?zé)犴椖康幕毓喙ぷ鳎饕蚴潜鶏u大多數(shù)中低溫?zé)醿Φ牡責(zé)崴V化度較低，對環(huán)境構(gòu)成的威脅相對較小，而且由于地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境的特殊性，地下水補給充足。

1.2 研究現(xiàn)狀

Kamila、Diazr、Kaya等學(xué)者在2011—2019年的研究表明，回灌對生產(chǎn)的影響取決于其熱力狀態(tài)、地質(zhì)構(gòu)造和水文環(huán)境等因素，應(yīng)該按照項目的熱儲特征來評估回灌系統(tǒng)，將熱儲分為5種類型(表1)［10-12］。

表1 熱儲分類Table 1 Classification of thermal reservoirs

地?zé)犴椖炕毓嘞到y(tǒng)具有獨特性，每個回灌工程都會因為地質(zhì)條件不同而存在差異，但是同一類型熱儲中仍有相似之處。水熱型地?zé)嵯到y(tǒng)通常需要回灌來維持地層壓力，避免壓降所帶來的產(chǎn)量下降，同時需要合理的井距來避免熱突破。以液體主導(dǎo)的汽-液兩相熱儲分為低焓、中焓和高焓三類，低焓系統(tǒng)特點是裂縫和滲透率相當(dāng)高，當(dāng)?shù)貙訅毫ο陆禃r，這個系統(tǒng)會有來自邊界的強力水補給，在生產(chǎn)過程中不會耗盡水；中焓系統(tǒng)滲透率通常低于低焓系統(tǒng)，一般只有少數(shù)明顯裂縫，地層壓力下降時，井筒附近會發(fā)生局部沸騰，導(dǎo)致流體焓升高；高焓系統(tǒng)一般裂縫數(shù)量較少，巖層致密，滲透率較低，會在生產(chǎn)井筒附近發(fā)生局部沸騰。以蒸汽為主的兩相系統(tǒng)會生產(chǎn)蒸汽和大量不流動的水，由于儲層和邊界的滲透性，補水量有限，隨著生產(chǎn)過程壓力下降，需要回灌來維持地層中的液體含量。

據(jù)統(tǒng)計，截止到2019年，全球地?zé)岚l(fā)電裝機(jī)容量為1.43×1010W，其中中國地?zé)岚l(fā)電裝機(jī)容量為27.28×106W。全球以液體為主的汽-液兩相系統(tǒng)地?zé)崽餅?4個，裝機(jī)容量占地?zé)岚l(fā)電總裝機(jī)容量的68%；而以蒸汽為主的地?zé)崽飪H有8個，但裝機(jī)容量占總裝機(jī)容量的20%；水熱型地?zé)崽镉?8個，發(fā)電裝機(jī)容量僅占總裝機(jī)容量的12% (表2)［11］。中國羊易地?zé)崽飳儆诟邷厮疅嵝停虬司責(zé)崽飳儆谝砸后w為主的汽-液兩相低焓型。

Diazr對78個主要地?zé)崽?裝機(jī)容量占全球73%)的數(shù)據(jù)分析見表3［11］，以蒸汽為主的汽-液兩相系統(tǒng)的回灌率是58%，回灌液包括冷卻塔中的殘余液態(tài)水和外部補水；以液體為主的汽-液兩相系統(tǒng)高焓回灌率為57%，中焓和低焓分別為68%和82%；水熱型地?zé)岚l(fā)電通常使用閉環(huán)系統(tǒng)，因此回灌率可達(dá)到98%，但是許多裝機(jī)容量小于5×106W的水熱型系統(tǒng)基本是全部排放。

表2 不同類型熱儲的裝機(jī)容量Table 2 Installed capacity of different types of geothermal reservoirs

表3 不同類型熱儲的總回灌量和回灌率Table 3 Total recharge amount and recharge rate of different types of geothermal reservoirs

2 國內(nèi)地?zé)峄毓喟l(fā)展現(xiàn)狀

2.1 發(fā)展歷程

我國地?zé)豳Y源豐富，具有很大的開發(fā)潛力，水熱型地?zé)崮苣昕刹少Y源折合標(biāo)煤18.651 1×108t，其中中低溫地?zé)崮苜Y源占比達(dá)95%以上。全球水熱型地?zé)崮芄┡b機(jī)容量為7.556×109W，占世界地?zé)崮苤苯永每傃b機(jī)容量的10.7%，我國近10年來水熱型地?zé)嶂苯永靡阅?0%的速度增長，連續(xù)多年位居世界首位。北京從上世紀(jì)50、60年代開始地?zé)峥辈楹屠茫?0年代末開始進(jìn)行初步的回灌試驗，2004年北京市地?zé)峁芾聿块T頒布多項政策限制開采、鼓勵回灌。天津地?zé)豳Y源豐富，利用較早，出臺了一系列法規(guī)規(guī)范地?zé)峄毓?，通過審批控制和地?zé)崴毓噘Y源費優(yōu)惠等手段鼓勵地?zé)峄毓?，并建立了監(jiān)管平臺?；毓嘣囼炇加谏鲜兰o(jì)70年代末，分為四個階段，分別對淺部新近系孔隙型熱儲回灌、薊縣系霧迷山組基巖熱儲回灌、基巖生產(chǎn)性回灌試驗和新近系生產(chǎn)性回灌進(jìn)行了試驗。近年來，隨著國家對地?zé)崂煤偷責(zé)豳Y源管理的重視，許多省市都出臺了相關(guān)法規(guī)，要求地?zé)嵛菜仨氝M(jìn)行回灌，除北京、天津外，陜西、山東等地也實施了一些地?zé)峄毓囗椖浚⑷〉昧艘欢ǔ晒?3］。

2.2 發(fā)展現(xiàn)狀

北京市截止到2013年，地?zé)崴_采量為1.22×107m3，回灌量為0.56×107m3，回灌率接近50%，實施地?zé)岜O(jiān)測后，地?zé)崴荒晗陆邓俣染兴纳啤?016年針對地?zé)峋毓嗨p問題進(jìn)行研究，取得了一些進(jìn)展。

天津市截止到2018年，共有721口地?zé)峋?，其中回灌?35口，基巖熱儲回灌井163口，砂巖熱儲回灌井72口。2018年開采量5×107m3，回灌量0.62×107m3，砂巖熱儲回灌量約為0.19×107m3。而在回灌過程中，回灌井堵塞是造成回灌量有限的主要問題，尤其是孔隙性砂巖熱儲回灌井堵塞問題一直沒有解決［14-16］。

此外，陜西關(guān)中盆地地?zé)豳Y源豐富，從2002年至今，在西安、咸陽等地進(jìn)行了多次回灌試驗。截止到2015年，西安共有地?zé)峋?27口，開采運行189口，回灌井8口；截止到2016年，咸陽有地?zé)峋?05口，回灌井8口。由于關(guān)中盆地主要熱儲層藍(lán)田灞河組孔隙熱儲埋深大，儲層原始壓力大，導(dǎo)致回灌量小、回灌持續(xù)時間短，使地?zé)峄毓嚯y以推廣［17-19］。

3 回灌面臨的問題

3.1 生產(chǎn)井溫度降低

回灌設(shè)計中需要避免回灌水過快地到達(dá)開采井，造成開采井溫度的降低。當(dāng)采注井間距較小，或兩個井之間存在開放的裂縫等流動通道時，有可能會造成“熱突破”現(xiàn)象。菲律賓地?zé)崽颬N-26井發(fā)生過熱突破現(xiàn)象，1991年Malate和O’sullivan對此進(jìn)行了評估，結(jié)果發(fā)現(xiàn)熱突破開始發(fā)生在回灌18個月后，4年內(nèi)溫度迅速下降了50 ℃［20］。但目前全球觀察到的地?zé)峄毓嘣斐伞?熱突破”的情況很少，僅在少數(shù)的高溫地?zé)崽锉挥^測到。小湯山兩口固定的代表性回灌井監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，通過長時間大規(guī)?；毓啵毓嗑苓厽醿囟葧霈F(xiàn)不同程度的下降，這與回灌水溫度和熱儲徑流條件有關(guān)，但對該地區(qū)生產(chǎn)井周邊的熱儲溫度場沒有產(chǎn)生影響。

3.2 回灌井結(jié)垢和腐蝕

低溫回灌水在回灌過程中會發(fā)生氧化反應(yīng)，腐蝕井壁，產(chǎn)生鐵銹，同時隨著溫度下降，地?zé)崴械V物質(zhì)成分溶解度降低會產(chǎn)生二氧化硅沉淀，附著在井壁形成水垢。隨著回灌時間加長，井壁形成的水垢增加，井徑變小，過水?dāng)嗝孀冃?，必然會對回灌形成阻力。井壁水垢脫落后如果落入井底，可能會對熱儲形成堵塞；如果落在變徑口上，可能會將井筒堵死，這些都會導(dǎo)致回灌的衰減和堵塞。通常使用阻垢劑來減少碳酸鹽沉淀，陜西渭河盆地2012年在室內(nèi)進(jìn)行的堵塞機(jī)理試驗結(jié)果表明，添加阻垢劑后可以明顯增加回灌量［21］。

3.3 砂巖熱儲回灌井井筒及周圍熱儲堵塞

砂巖熱儲由于其儲層特性，實施回灌時面臨的最大難題是堵塞問題，礦物組成特別是黏土礦物的含量和組成、孔徑大小以及固結(jié)程度等都可能成為堵塞發(fā)生的因素，很多專家對這一問題進(jìn)行過研究，Bouwer在1991年對40個地?zé)崽锏幕毓囗椖垦芯堪l(fā)現(xiàn)，80%的砂巖熱儲回灌井出現(xiàn)了不同程度和類型的堵塞，堵塞原因主要可分為6種，具體結(jié)果見表4［22］。

表4 堵塞原因統(tǒng)計Table 4 Statistics of blockage causes

4 回灌因素

4.1 井位選擇

回灌井與地?zé)峋g的井距是回灌設(shè)計中重要的一部分，回灌位置選擇不當(dāng)會對地?zé)醿釉斐捎绊?。國外目前對高溫?zé)醿刈^(qū)域選擇做了一些研究，但尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。Zarrouk等人在2006年提出根據(jù)注采井之間的連通程度將回灌區(qū)域分為內(nèi)場(infield)回灌和外場(outfield)回灌［23］。Axelsson在2015年根據(jù)回灌井相對于產(chǎn)層的位置對內(nèi)場回灌和外場回灌進(jìn)行了分類，內(nèi)場回灌是回灌井位于生產(chǎn)井之間，外場回灌是回灌井位于產(chǎn)層生產(chǎn)區(qū)之外［24］。Diazr等人在2016年進(jìn)一步明確了內(nèi)場回灌是指回灌井位置接近生產(chǎn)井和產(chǎn)層的電阻率邊界；外場回灌是回灌井位于地?zé)崽镞吔缤?，與生產(chǎn)系統(tǒng)沒有水力連通；邊緣(edgefield)回灌是回注井位于地?zé)崽镞吘壩恢?，在水力學(xué)上仍有部分連通［11］。對于需要依靠回灌來恢復(fù)地層壓力的熱儲，最好是在靠近生產(chǎn)井的地方進(jìn)行內(nèi)場回灌，同時要注意保持儲層壓力和熱突破之間的平衡。

中高焓兩相熱儲一般采取內(nèi)場回灌，美國Geysers地?zé)崽铮?3］、印度尼西亞Salak地?zé)崽铮?5］、墨西哥的Los Humeros地?zé)崽铮?6］、埃塞俄比亞Aluto-Langano發(fā)電項目［27］、冰島Reykjanes地?zé)崽铮?8］的現(xiàn)場經(jīng)驗都表明這種方式可以補給熱儲，降低地層壓力下降的速率。低焓熱儲層特點是裂縫分布廣泛，大量注水可能會嚴(yán)重干擾熱儲層，因此會將回灌井設(shè)計到離開發(fā)井稍遠(yuǎn)的位置來降低熱儲冷卻的風(fēng)險，如日本的大岳地?zé)崽铮?3］、葡萄牙的亞速群島地?zé)崽铮?3］。

大多數(shù)水熱型熱儲采用內(nèi)場回灌，如德國的Bruchsal地?zé)崽铮?9］、日本大治地?zé)崽铮?3］、美國Brawley地?zé)崽铮?0］和美國Steamboat Springs地?zé)崽铮?3］，現(xiàn)場數(shù)據(jù)證明內(nèi)場回灌對維持儲層壓力、水位和地?zé)崽锷a(chǎn)能力具有積極作用。但也在一些地?zé)崽锍霈F(xiàn)了熱突破現(xiàn)象，如俄羅斯勘察加地?zé)崽?、美國Beowawe地?zé)崽铩⒚绹鳯ightning Dock地?zé)崽?、美國Casa Diablo地?zé)崽锖兔绹鳷uscarora地?zé)崽?，為了減少這些影響，正在進(jìn)一步研究尋找合理的回灌點［12］。由于熱儲具有獨特性，因此各個地?zé)崽镏g的井距參數(shù)不具普適性。根據(jù)對80多個地?zé)峄毓囗椖康慕y(tǒng)計，得到了每種系統(tǒng)回灌井和生產(chǎn)井的井距范圍，如表5所示［10］。

表5 生產(chǎn)井與回注井的距離范圍和平均距離Table 5 Distance range and average distance between production well and reinjection well

中國許多研究人員也針對井距選擇問題進(jìn)行了研究，孔彥龍等人［31］2017年通過對中國北方某碳酸巖型地?zé)衢_發(fā)進(jìn)行了數(shù)值模擬分析，明確了回灌井布置在上游還是下游對熱儲壓力下降的影響區(qū)別很小，而開采井溫度對回灌井的位置更加敏感，布置在開采井下游熱儲溫度下降更慢，以50年為期限，當(dāng)采灌井距大于300 m的時候，溫度變化對井距變化不敏感，并從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，提出最優(yōu)井距是400 m。王鵬等［32］2018年針對山東樂陵砂巖熱儲的有效厚度和相關(guān)參數(shù)，通過理論計算結(jié)合示蹤實驗結(jié)果，提出該地區(qū)合理的采灌井距是500 m。

4.2 回灌溫度

注入流體的溫度是地?zé)峄毓嘣O(shè)計里的另一個重要參數(shù)，流體溫度可以改變地層裂縫中的熱力學(xué)性質(zhì)，從而改變地層的回灌能力，回灌溫度的確定取決于回灌水的結(jié)垢能力［33］。2012—2013年在陜西渭河盆地利用一口開采井和一口回灌井進(jìn)行回灌試驗，將原水和過濾后的地?zé)嵛菜M(jìn)行配伍實驗，測試水樣在配伍后的濁度，實驗結(jié)果表明回灌溫度在50 ℃和30 ℃時，原水和尾水配伍較好(沉淀量小于100 mg/L)，50 ℃時石膏僅有輕微的沉淀趨勢，而方解石和白云石基本不結(jié)垢，隨著溫度升高沉淀開始增多。巖心驅(qū)替化學(xué)堵塞模擬實驗也表明，化學(xué)堵塞會隨著溫度升高而增加。全球63個地?zé)犴椖炕毓鄿囟鹊姆秶?、平均溫度和與儲層之間的溫差數(shù)據(jù)見表6［11］。

表6 回灌溫度與儲層間平均溫差Table 6 Reinjection temperature and average temperature difference between reservoirs

4.3 回灌速度

回灌速度同樣是地?zé)峄毓嗟年P(guān)鍵因素，巖石速敏作用會對儲層的滲透性產(chǎn)生影響。2013年秦俊生［34］通過室內(nèi)實驗證明回灌速度越大，水力阻力越大，回灌難度就越大。菲律賓Tongonnan地?zé)崽?、肯尼亞Olkaria地?zé)崽铩⒎坡少eMak-Ban地?zé)崽锖兔绹鳳atua地?zé)崽锏默F(xiàn)場數(shù)據(jù)也表明，當(dāng)回灌井和生產(chǎn)井距離很小或地層有連通時，降低速度對緩解儲層降溫至關(guān)重要［23］。

4.4 開發(fā)模型

為了保障采灌均衡，很多人對地?zé)衢_發(fā)進(jìn)行了數(shù)值模擬研究，模擬方面常用的軟件包括基于有限體積法的TOUGH 軟件和基于有限元的OpenGeoSys、COMSOL、FEFLOW等。Philip［35］總結(jié)了飽和帶多孔介質(zhì)中熱量運移的主要途徑，并建立了多孔介質(zhì)骨架能量守恒方程。Freedman等［36］建立了地下水滲流與熱傳遞耦合模型，分析了地?zé)崂脤Φ責(zé)醿訜岘h(huán)境的影響。Panday等［37］給出了多孔介質(zhì)中能量運移非穩(wěn)定流模型的一般表達(dá)式。Nam等［38］通過數(shù)值模擬方法，分析了地?zé)醿又械乃w移和熱傳遞過程。薛禹群等［39］利用Douglas-Brain ADI法對熱量輸送模型和水流模型進(jìn)行耦合求解。薛傳東等［40］建立了考慮溫壓和越流條件的昆明地?zé)崽铮顚踊鶐r地下熱水系統(tǒng)中水流和溶質(zhì)運移的準(zhǔn)三維非穩(wěn)定流數(shù)學(xué)模型。曲占慶等學(xué)者［41］將地?zé)醿右暈橛苫|(zhì)巖體與離散裂縫組成的雙重介質(zhì)結(jié)構(gòu)，并基于該雙重介質(zhì)結(jié)構(gòu)建立了溫度-滲流-應(yīng)力全耦合模型。肖鵬等［42］建立了三維增強型地?zé)嵯到y(tǒng)水平井平行多裂隙模型，并采用該模型分析了不同注水流量條件下增強型地?zé)嵯到y(tǒng)的運行性能。魏凱等［43］通過考慮滲流對地?zé)醿觽鳠徇^程的影響，建立了含裂縫地?zé)醿拥臐B流-傳熱弱耦合模型。

由于地?zé)醿迎h(huán)境復(fù)雜，不同熱儲地質(zhì)條件下的回灌效果差異很大，特別是含裂縫的熱儲，多孔基質(zhì)與裂縫的雙重介質(zhì)屬性會導(dǎo)致地?zé)峄毓噙^程中的滲流和傳熱現(xiàn)象較為復(fù)雜，目前尚無成熟的開發(fā)數(shù)學(xué)模型。

4.5 回灌技術(shù)

4.5.1 定期回?fù)P

為解決砂巖熱儲產(chǎn)層的堵塞問題，Axelesson［4］提出在回灌井中下入泵，在回灌能力開始下降時逆開采幾個小時，這種回?fù)P技術(shù)在中國也得到了推廣和應(yīng)用?！兜?zé)峄毓嗉夹g(shù)要求》NB/T 10099—2018提出在回灌井堵塞時，宜用回?fù)P的方法處理，恢復(fù)至初始單位開采量后方可進(jìn)行回灌；《城鎮(zhèn)地?zé)峁峁こ碳夹g(shù)規(guī)程 》CJJ 138—2010提出停灌后應(yīng)及時回?fù)P洗井?；?fù)P技術(shù)現(xiàn)在山東、河北、遼寧、陜西、山西等地區(qū)的地?zé)峄毓囗椖康玫搅送茝V和應(yīng)用，每口回灌井回?fù)P次數(shù)和回?fù)P持續(xù)時間各不相同，主要由含水層顆粒大小和滲透性決定［44-46］。

4.5.2 真空回灌

1984年在丹麥Thisted地?zé)崽锾岢鰺o氧回灌，利用一個復(fù)雜的閉環(huán)系統(tǒng)和精細(xì)過濾系統(tǒng)(過濾精度小于1 μm)來減少化學(xué)沉淀堵塞，檢測確定回灌水達(dá)到無氧狀態(tài)后再進(jìn)行回灌。該技術(shù)在德國北部的諾伊施塔特-格萊沃砂巖地?zé)崽镏幸训玫綉?yīng)用，在中國林甸、天津等地的地?zé)衢_發(fā)中也得到了應(yīng)用。2014年天津利用該技術(shù)，對舊的回灌系統(tǒng)進(jìn)行改造，增加了過濾設(shè)備和排氣罐對回灌液體進(jìn)行處理，達(dá)到了地?zé)嵛菜毓啾Ｗo(hù)地?zé)豳Y源的目的［47-50］。

4.5.3 熱儲改造技術(shù)

水力噴射壓裂被用于油氣開發(fā)行業(yè)，適用于低滲透油藏直井、水平井的增產(chǎn)改造，是低滲透油藏壓裂增產(chǎn)的一種有效方法。通過水力噴射技術(shù)，在產(chǎn)層形成一定直徑和深度的孔眼，改善熱儲的滲透率，減小了回灌流體運動的阻力，提高了回灌能力。這種技術(shù)在地?zé)犷I(lǐng)域進(jìn)行了一些現(xiàn)場試驗，印尼Wayang Windu地?zé)崽?、法國La Bouillante地?zé)崽锖臀瘍?nèi)瑞拉Las Pailas地?zé)崽锏脑囼灲Y(jié)果表明，水力噴射技術(shù)可以改善熱儲的滲流條件，提高回灌量［12］。

我國在河北、天津、陜西、山西等地也進(jìn)行過試驗，2011年在陜西砂巖儲層S井進(jìn)行了“水力加砂壓裂”改造試驗，改造后自然回灌排量達(dá)到40～70 m3/h，回灌能力顯著提高。山西碳酸鹽巖水力“噴射+酸化”試驗同樣證明，改造后熱儲層吸水能力大幅提升，1.5 MPa下的回灌排量提高約6倍［51］。北京通州地區(qū)薊縣系霧迷山組白云巖熱儲京通4號地?zé)峋M(jìn)行酸化壓裂試驗后，單位涌水量增加了約1.73倍，單位回灌量增加了約3.9倍，回灌量增加了約1.4倍，增灌效果顯著［52］。

5 結(jié)論

(1)應(yīng)加強熱儲水文地質(zhì)研究和地?zé)豳Y源精細(xì)評價研究，通過示蹤劑等技術(shù)研究回灌水在熱儲中的運移規(guī)律，通過熱儲建模等技術(shù)提高開發(fā)方式和熱儲的匹配度。

(2)地?zé)峄毓嘈Ч叨纫蕾嚐醿l件，在生產(chǎn)性回灌之前應(yīng)進(jìn)行回灌試驗，嚴(yán)格按照保持熱儲層壓力和避免造成熱突破的原則進(jìn)行回灌設(shè)計，針對熱儲地質(zhì)特點和水質(zhì)情況，來確定回灌井位、回灌溫度、回灌水水質(zhì)、回灌速度等參數(shù)，確?；毓嘞到y(tǒng)的長時間平穩(wěn)運行。

(3)設(shè)置動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，對地?zé)峋何弧毫?、溫度等?shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測，了解實際的開采和回灌情況，通過生產(chǎn)數(shù)據(jù)來完善地質(zhì)模型和開發(fā)模型，作為后期開發(fā)的參考。

(4)要實現(xiàn)長期穩(wěn)定回灌，需要對回灌井完井方式、回灌水處理技術(shù)、回灌過濾系統(tǒng)等技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新研發(fā)，提高尾水回灌量，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。