7.1.6 回灌对热储温度影响评价
1.评价指标
地热回灌是将提取热量后的低温回灌水回灌至热储层中,回灌水温通常比原热储层流体温度低得多,因此把相对温度低得多的回灌水通过回灌井注入热储层中,势必引起热储层局部流体温度的降低甚至产生热突破,导致回灌工程失败。本次采用温度的变化率评价回灌对热储温度的影响。

式中,ΔT为温度变化率,%;T初为回灌前开采井井口温度,℃;T后为回灌后开采井井口温度,℃。
根据开采井热储温度变化,将回灌对热储温度的影响程度分为大、中、小三级,分级标准如表7-9所示。
表7-9 回灌对热储温度影响程度分级标准表

2.回灌对热储温度影响评价
2013—2020年供暖季,德城区、平原县、商河县等地开展的回灌试验均对地热供暖尾水回灌温度进行了动态观测(图7-2)。同时,示范工程2017—2018年供暖季回灌结束后,自2018年3月23日至10月20日共开展了9次回灌热储层段温度动态观测(图7-3)。根据观测数据分析评价回灌对热储温度的影响程度(表7-10)。(https://www.daowen.com)

图7-2 地热供暖尾水回灌温度动态曲线

图7-3 示范工程回灌热储层段温度动态曲线图
表7-10 回灌对热储温度影响程度评价表

(1)采灌井距为180~500m时,回灌的低温地热尾水对开采井水温影响较小。由表7-10可知,历经一个供暖季的回灌,回灌水温为21~34.1℃,热储温度为53~56.7℃,开采井井口水温变化率为0~0.5%,回灌对热储温度的影响较小。但应当指出的是,该数据仅是一个供暖季的观测结果,随着回灌的逐年进行,应当持续观测开采井的井口水温,若变化率大于1%或温度降低大于1℃,则应调整回灌方案,如减小回灌量、增大回灌温度等,以防止产生热突破。
(2)回灌导致回灌井周边热储温度明显降低,并且恢复速率缓慢,历经一个非回灌期的温度恢复后仍未恢复到原热储温度。自2018年3月至11月,历经224d的恢复,示范工程回灌井热储层段温度从35.75℃逐步升高至40.53℃(图7-4),11月15日后进入下一个回灌周期,远未恢复到原热储温度55℃,温度下降14.47℃,降幅达26.3%,这主要是热量补给不足造成的。热储温度恢复速率为0.036~0.022℃/d,恢复速率由快变慢直至基本稳定。据此推测,若不受人为干扰,按0.022℃/d的恢复速度估算,恢复到原热储温度,还需要658d。回灌在回灌井周围形成一个冷水场,回灌井的水温回升直至恢复至热储温度所需时间较长。因此需要确定合理的采灌井距,以防止产生热突破。

图7-4 示范工程回灌井热储层段平均温度与平均恢复速率曲线图