3.1.2 回灌目的层综合渗透性能确定

更新于 2026年10月10日 版权声明
3.1.2 回灌目的层综合渗透性能确定

砂岩热储的综合渗透性能一般在勘探孔完井后,进行稳定流抽水试验或非稳定流抽水试验求取,通过涌水量与降深的关系曲线,求取热储的渗透系数、导水系数及释水系数等。以德州市城区DR1回灌井为例,热储渗透性能的确定过程如下。

图示

图3-1 Q=f(s)关系曲线类型图

1.稳定流抽水试验

图示

图3-2 q=f(s)关系曲线类型图

为求取热储的渗透系数,一般采用三次降深的稳定流抽水试验,并为评价热储的出水能力,其中一次降深接近30m为宜。采用先大降深后小降深的正向抽水顺序,大降深的稳定时间不小于24h,小降深的稳定时间不小于8h。恢复水位观测至3次所测数字相同,或4h内水位变化不超过2cm即可,并以最终的稳定水位作为确定水位降深的初始水位。砂岩热储顶板埋深一般远大于抽水时的水位降深,统计结果表明,抽水试验的Q=f(s)关系曲线受壁阻力,以及三维流、紊流的影响呈略向上凸的曲线,与图3-1中曲线类型Ⅱ相似,而图3-2的q=f(s)关系曲线呈略向下倾斜的曲线。由于二次降深时流量的差异,地热水自热储流出井口时温度降略有差异,大降深时井口出水温度一般高于小降深时1~2℃,该温度差下采用所观测到的水位降进行渗透系数求取时不会产生较大的误差,所以不必对抽水试验的水位降深进行温度校正。如DR1回灌井在洗井结束后随即开展2个落程(S1、S2)的稳定流抽水试验(表3-2),2个落程井口水温差为1.5℃。热储渗透系数采用裘布依公式及承压水抽水试验影响半径经验公式进行估算:

图示

式中,r为滤水管的半径,m;T为导水系数,m2/d;其他量和单位见表3-2。(https://www.daowen.com)

表3-2 DR1回灌井降压试验成果表

图示

根据式3-1计算得到其热储渗透系数介于0.83m/d与1.05m/d之间(表3-2),导水系数介于134.04m2/d与169.32m2/d之间。

2.非稳定流抽水试验

华北平原砂岩热储主要作为供暖开发的水热源,要求对供暖后的未污染地热尾水实行同层回灌处理,回灌井与开采井之间的距离一般在500m左右,可采用一个大落程的非稳定流抽水试验方法准确求取热储的导水系数(T)与弹性释水系数(μe)。参数的计算采用泰斯公式和配线法,其原理与计算步骤如下:

图示

在透明的双对数纸上绘制水位降深(s)与时间(t)曲线,并将其置于W(u)-1/u双对数标准曲线之上,在保持对应坐标轴彼此平行的条件下相对平移,直至两曲线重合为止,采用匹配的任一点代入泰斯公式(式3-2)计算热储的导水系数(T)与弹性释水系数(μe)。滑铁卢水文地质公司(Waterloo Hydrogeologic)开发的Aquifer test软件中包含了该方法,可简化配线计算过程。如以德州市鲁北院办公地DR1回灌井为抽水井,DR1开采井为观测井,进行了一次非稳定流抽水试验。抽水前DR1回灌井初始水位埋深为50.443m,抽水流量约为83m3/h,降深为10.68m。DR1开采井初始水位埋深为50.75m,观测降深在3.2m左右。抽水试验前,DR1回灌井水温稳定在19.7℃,抽水10h后,水温稳定在54.8℃。根据抽水时段DR1开采井观测水位降深进行泰斯配线,取得导水系数(T)为2.22×102m2/d,渗透系数(K)为1.37m/d,弹性释水系数(μe)为1.64×10-4(图3-3)。

图示

图3-3 观测井(DR1开采井)抽水段Theis分析曲线

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