用于研究地热回灌堵塞机理的模拟试验方法与设计方案

本技术涉及一种用于研究地热回灌堵塞机理的模拟试验方法，包括以下步骤：（1）铺设模拟砂槽，上部采用粘土作为隔水层，下部采用砂岩作为热储层，在砂岩中布设数个压力传感器，并进行编号；在热储层中设置有多个取水点，每一取水点处埋设示踪剂检测取样水管，并进行编号；位于同一直线上的示踪剂检测取样水管长度不同等。本技术的优点是：结构简单，便于施工。可以突破实际采灌工程由于经济投入和场地限制等，无法采集热储层岩心的问题，便于试验、便于获取回灌后的热储原状岩心，提高了测试结果的、真实可靠性，为堵塞机理研究提供支撑。

技术要求

1.一种用于研究地热回灌堵塞机理的模拟试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）铺设模拟砂槽，上部采用粘土作为隔水层，下部采用砂岩作为热储层，在砂岩中布设数个压力传感器，并进行编号；在热储层中设置有多个取水点，每一取水点处埋设示

踪剂检测取样水管，并进行编号；位于同一直线上的示踪剂检测取样水管长度不同；

（2）设置贯通隔水层以及热储层的开采井和回灌井，在开采井和回灌井之间，以及在开采井和回灌井的外围，均匀等距布设同层位的水位监测井；在所述的开采井、回灌井以及水位监测井内布设压力水位计；所有的压力传感器以及压力水位计均通过数据采集器接入电脑；在隔水层和热储层上还布设砂样采集孔，在该砂样采集孔处的顶部安装有可折叠端盖，向砂样采集孔内放置砂样采集笼，该砂样采集笼的下部位于热储层段，采用桥式滤水管；与砂槽对应的砂样采集笼的下部装入砂，上部装入粘土，所述的砂样采集笼的内部可拆卸的安装有一同轴设置的内管，所述的内管的下部设置有与桥式滤水管对应的内管滤水孔，该内管的下部形成固定弧形板以及与固定弧形板对接的开合弧形板，该开合弧形板的上部转动的安装在环形片上，在该固定弧形板的下部设置有对开合弧形板限位的卡扣；所述的砂样采集笼与砂样采集孔的孔壁之间设置止水圈，所述砂样采集笼顶部焊接吊环；

（3）配置抽水设备、回灌设备及管路：抽水设备安装在开采井，供水管路与抽水设备连通，分布在开采井；回灌管路分布在回灌井，回灌设备作为水处理设备，安装连接在供水管路与回灌管路之间；

（4）在每一水位监测井中放入一与自吸泵连通的取水软管，该水位监测井同时作为示踪剂检测取样井使用；

（5）所有的水位监测井通过连通管与水平设置的补水管道相连通，在连通管上安装有连通管阀门，所述的补水管道位于热储层的外部；

（6）在砂槽外围接取水阀门，取水阀门安装在砂槽四周，自上而下均有分布，可实现对砂槽不同深度不同位置的水样提取，便于对各取水点的水样进行采集；

（7）在砂槽底部布设带有滤水孔的石油套管，在石油套管的外围包网后形成排水管，用于放空砂槽内存储的水；

（8）进行回灌实验。

2.根据权利要求1所述的一种用于研究地热回灌堵塞机理的模拟试验方法，其特征在于，在砂岩中布设的数个压力传感器呈网格状分布。

3.根据权利要求1所述的一种用于研究地热回灌堵塞机理的模拟试验方法，其特征在于，所述的热储层从上至下被设置成两层单元热储层，上层单元热储层厚度1m、孔隙度为25%、砂岩颗粒主要在0.075～0.25mm之间，下层单元热储层厚度2m、孔隙度为30%、砂岩颗粒主要在0.25～0.5mm之间。

4.根据权利要求1所述的一种用于研究地热回灌堵塞机理的模拟试验方法，其特征在于，所述的示踪剂检测取样水管的一端封闭，一端开口，在接近封闭端一侧的示踪剂检测取样水管上设置有滤水孔，在所述滤水孔的外围包覆有过滤网。

5.根据权利要求1所述的一种用于研究地热回灌堵塞机理的模拟试验方法，其特征在于，所述的砂样采集笼的直径为80～90mm。

技术说明书

一种用于研究地热回灌堵塞机理的模拟试验方法

技术领域

本技术涉及一种用于研究地热回灌堵塞机理的模拟试验方法，涉及地热资源领域的研究。

背景技术

地热资源是一种绿色清洁能源，地热回灌作为合理开发利用、保证地热资源可持续开发的重要手段被广泛应用，但回灌过程中的堵塞问题，特别是砂岩孔隙热储地热回灌堵塞问题，严重制约了砂岩热储地热资源的可持续开发利用。

地热回灌是在开采井抽取地热水，同时在利用后与之具有水力联系的回灌井进行回注，其利用重力作为自然流体的原动力，由抽灌井组的水头差形成渗透水流的驱动力，表现为：以开采井为中心形成地热水位降落漏斗，四周远离开采井水位逐渐较高，地热水形成由四周向开采井的汇流趋势，而回灌井为中心的水位最高，四周逐渐降低，地热水形成由回灌井向四周散流的趋势。

回灌过程中，在渗透水流驱动力的作用下，低温地热水水质运移，可能存在不同程度的物理、化学和生物堵塞：物理堵塞来源于水中悬浮物和热储层中水流可带动的细小砂岩颗粒，在经过小于砂岩热储孔隙吼道时，造成的吼道堵塞；化学堵塞，由于回灌水源为低温地热水，在经过地表利用后，水质可能存在微小变化，尤其温度变化较大，在热储层压力、温度环境作用下，可能存在化学物质结晶析出、微弱化学反应生成不溶物等，造成堵塞；生物堵塞，由于回灌水的温度、含氧量影响以及水质化学成分含量的影响，在热储层中可能存在如厌氧菌、铁、硫细菌等，引起回灌堵塞。因此，回灌堵塞机理研究，对回灌工程的稳定性、长期稳定利用具有重要意义。

在现有技术中，实际采灌工程运行后，预实现采灌井间热储层岩心的取样化验，必须在采灌井间施工钻孔，在热储层位置进行岩心采集、对其进行物理、化学、微生物检测，由于地热钻孔施工技术难度相对较大，钻探取热储岩心成本高，且已建成的采灌工程多为住宅小区，选点施工难度大，影响居民正常生活，因此无法对实际采灌工程中采集热储岩心进行堵塞机理研究。

技术内容

为克服现有技术的缺陷，本技术提供一种用于研究砂岩热储地热回灌堵塞机理的试验装置。通过建立模拟热储试验模型，开展回灌试验，获取模拟热储砂层岩心进行化验，研究堵塞物类型、影响程度、堵塞机理，进而提出堵塞防治措施，为砂岩热储地热资源可持续开发利用提供依据。本技术的技术方案是：

一种用于研究地热回灌堵塞机理的模拟试验方法，包括以下步骤：

（1）铺设模拟砂槽，上部采用粘土作为隔水层，下部采用砂岩作为热储层，在砂岩中布设数个压力传感器，并进行编号；在热储层中设置有多个取水点，每一取水点处埋设示踪剂检测取样水管，并进行编号；位于同一直线上的示踪剂检测取样水管长度不同；