浅述地热采灌井合理井距方法研究

2016年9月
浅述地热采灌井合理井距方法研究
周鑫向衡王鹏（中石化绿源地热能开发有限公司，咸阳712000）
摘要：采灌井之间的合理井间距的确定是实现对井采灌，资源可持续利用的关键问题。

井间距的确定既要考虑避免热突破发生，又要保证明显的水力联系。

本文利用地下水流数值模拟软件Feflow 求解地热采灌对井系统水热耦合模型，进行采灌区回灌模拟，结果显示，咸阳WH2井合理井间距为500m 以上。

关键词：地热回灌；采灌井间距；FELOW 软件
1研究区概况
研究区构造位置处于渭河北岸断裂以北的咸礼凸起，区域周边断裂构造主要有位于南部的近东西向渭河北侧断裂（F1），规划区东南部NW 向的咸阳―长安断裂（F2）和沣河南近SN 向断裂（F4）。

咸阳地区回灌区以WH2井为中心，北边分布WR7地热开采井，回灌井WH2与其距离1124m 。

其中回灌井WH2成井深度2700m ，主要回灌层段为蓝田灞河组和高陵群：1415.60～2656.50m ，总厚度1240.90m ，共112层砂层，砂层总厚度为412.90m ，均层厚度3.69m ，孔隙度14.65%～26.59%，渗透率4.31×10-3～212.28×10-3um 2。

2模型建立
利用地下水流数值模拟软件Feflow 求解地热采灌对井系统水热耦合模型，进行采灌区回灌模拟。

为采灌井合理井间距的确定提供依据。

2.1水文地质条件概化
对于1415m 以上至地表的岩层可以概化为相对隔水层，开采1415-2656.5m 之间岩性大部分为粗砂、中粗砂，为含水层，其埋深2656.5m 以下可视隔水层。

因此，研究区含水层组可概化为均质、各向异性、非稳定流、承压水。

含水层上边界为距地表1415m ，下边界为2656.5m 。

本研究中的采灌区概化为水平方向各向同性，水平与垂直方向各向异性。

本研究的时间尺度定为30年（10950天），其中每年11月15日至3月16日为系统运行期，其余时间为间歇期。

因此回灌实际运行天数为10年。

2.2源汇项
采灌模拟的源项为回灌井WH2，汇项为抽水井WR7。

其中：（1）WH2井为咸阳二号回灌井，井深2700m ，地面高程422m 。

回灌井口温度为76℃，热储温度95.4℃，回灌时间为10年，即3650d ，回灌量为2976m 3/d 。

（2）WR7为抽水井，抽水量2040m 3/d ，井口温度75℃，热储温度108.34℃，运行时间3650d ；高程442m ，水头412m ，运行时间为3650d 。

模拟计算中，结合该地区地下含水层地质及水文地质条件选取该地区的模拟参数，计算中设定含水层为均质，且水平方
向各向同性。

在垂直方向上，可概化为0～1415m 的相对隔水层，主要为三门组和张家坡组；1415～2656.5m 的承压含水层，主要为蓝田灞河组及高陵群地层；2656.5～3000m 的相对隔水层，主要为下古近系始新-渐新统；3000m 以下为隔水层。

3模拟结果及分析
假设抽灌水运行一个周期为一年，可分两期：一期供暖为4个月(11月15日至3月15日)，其余为间歇期(3月16日至11月14日)。

如果按采灌井30年的寿命计算，实际抽灌井运行时间
为10年。

图1为不同井距条件下，当回灌量以100m 3/h 对开采井和回
灌井水头随时间的变化进行模拟。

当采灌井距在300m 、400m 、500m 、600m 、700m 、800m 、1000m 、1100m 、1200m 和1300m 条件下，回灌井水头在系统运行初期上升后，在1天左右后会下降。

在井距大于500m 时，随着时间的延长，水头变化幅度明显下降，这种变化幅度的下降受抽水井的影响所致，即在
500m 范围以内采灌井之间发生了较为明显的水力联系，可认为500m 为合理井间距。

图1不同抽灌井距水头随时间的变化图图2不同井距抽水井温度变化关系曲线图
图2为当回灌量为100m3/h ，井距在200m 、300m 、350m 、
400m 、500m 、600m 等6种不同井距条件下抽水井温度的变化，开采井、回灌井之间的距离越大，开采井发生热突破所需时间越长，抽水温度变化幅度越小。

从图2中可以看出，在运行3650天时，开采井距回灌井合理的间距为400m 左右。

结合水力联系影响下的合理井距上限500m 的分析结果，得出的该采
灌区条件下采灌井间合理的井间距范围为500m 左右。

参考文献：
[1]贺国平；邵景力；崔亚莉；张德强；FEFLOW 在地下水流模拟方面的应用[J].中国地质大学水资源与环境学院，2003.[2]李爱利；基于FEFLOW 模型的宁夏中卫地下水数值模拟研究[D].兰州大学，2014.
[3]陕西省地质矿产勘查开发局,区域地质矿产研究院.陕西
省咸阳市区地热资源详查报告[R].陕西省咸阳市国土资源局,2005.10.
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