回灌過濾設備

Ⅰ 回灌井點設計應用

1.防止井點降水引起沉降的措施

1)可在基坑與相鄰建築物之間設置防水帷幕,如採用水泥攪拌樁、地下連續牆等。

2)減少抽水時間,防止反復抽取地下水。

3)設置地下水回灌系統,使基坑附近建築物下部的地下水位基本保持不變。

2.回灌水系統的設計

在基坑場地外緣設置井點回灌系統,是減小基坑降水對周圍環境影響有效方法。回灌井點是在降水區與鄰近建築物之間的土層中埋置一道回灌井點,採用回灌地下水方法,使得基坑降水井點的影響半徑不超過回灌井點的范圍,保持基坑附近建(構)築物下部地基土層的地下水位基本不變。

回灌井點的布置和管路設備與抽水井點相似,僅增加回灌水箱、閥門和水表等。

回灌可採用回灌井點、砂溝、砂井等形式。回灌井點是在抽水井點設置線以外,設置注水井點管,將井點中抽取的水經過沉澱後用壓力注入管內,一般採用的壓力為100kN/m²。從而形成一道供水牆,以防止基坑外建築物一側的土層中地下水位過度下降,而基坑內仍可保持乾燥。這種情況下抽水管的抽水量約增加10%,可適當增加抽水井點的數量。

回灌井與降水井的距離不宜小於6m,回灌井的間距應根據降水井的間距和被保護物的平面位置確定。回灌井宜進入穩定水面下1m,且位於滲透性較好的土層中,過濾器的長度應大於降水井過濾器的長度。回灌水量和壓力的大小,均需通過井流理論進行計算,回灌水量可通過水位觀測孔中水位變化進行控制和調節,不宜超過原水位標高。回灌水箱的高度可根據灌入水量配置。回灌井點布置如5-7所示。

圖5-7 回灌井點布置圖

回灌水量的計算一般與井點降水計算相同,多採用潛水完整井流公式:

基坑降水設計

式中:Q—回灌水量(m³/d);

K—滲透系數(m/d);

R—影響半徑(m);

r—回灌井點的基坑等效半徑(大多線狀布置,一般可按長條形計算,r=S/4)(m);

h——要求回灌後達到的動水位(可選保持原地下水位高度)(m);

H—不採用回灌時,由於基坑降水引起的回灌井點處的靜水位(m)。

回灌井點的設計可採用本設計軟體或相應地下水井流公式,首先計算由於基坑降水引起的回灌井點處的地下水位(公式(4-10))。要求回灌井點管濾管頂標高低於該水位以下1.0m,回灌井點濾管的長度要大於抽水井點管的長度。

單井回灌量可取抽水井出水量的1~1/2,以此來確定回灌井點數量。為了彌補回灌量計算上的誤差,應及時觀測地下水位變化,適時調整回灌量,使觀測井水位基本保持不變即達到要求。

Ⅱ 地熱回灌方式

(一)按工程結構分為對井回灌、同井回灌、外圍回灌

對井回灌是施工兩眼或兩眼以上的深井,形成一采一灌或多采多灌,根據目的層的不同又分為同層采灌、異層采灌;同井回灌是同一眼井在上部熱儲中用較大口徑成井,再在下部熱儲層中用較小口徑成井,由套管固井隔離兩個熱儲層,可以下抽上灌或上抽下灌;外圍回灌指在開采區的外圍或上游施工回灌井向熱儲層回灌。目前在各國實施回灌開采熱儲流體時,採用最多的是同層對井回灌開采模式,對井中開采井以一定流量抽水,而回灌井則把經過換熱器提取熱能以後的原地熱流體回注入熱儲層中。這種對井開采方案使地下熱源開采、地面綜合利用、尾水回灌形成全封閉循環系統,只消耗熱能不消耗水量,補充單井開采造成的熱儲流體的虧空,減緩熱儲壓力場的下降,這樣不僅可以防止排放棄水污染環境,還能通過回灌流體在儲層中的再加熱,使蘊藏在岩石骨架中的熱能帶出來得以循環利用,延長熱田開發利用年限,保證地熱井長年穩定開采。同時,由於對井回灌開采採取嚴格的全封閉系統,保證回灌水做到「原汁原味」,也利於保護熱儲層原有水化學平衡。

實際對井回灌項目中,有的將開采井與回灌井倒替運行,這樣做管線控制是沒有問題的,但實施中要提前考慮以下幾點:(1)持續的回灌井在儲層中有穩定的滲流通道,如改為開采井,可能會對儲層造成傷害;(2)一般回灌井溫度低,如開采利用,是否適宜供暖系統參數的設計參數;(3)如果采灌對井井口距離較遠,之間水平管線也是一筆很大的費用;(4)回灌井井口有一套過濾、加壓裝置,開采井則沒有,如果想切換,需提前設計。

(二)按進水通道的不同,地熱回灌有3種方式

從泵管內進水,注入儲層(孔隙型地熱井經過濾水管滲入含水層);泵管外進水,流體從泵管與井管之間的環狀空間進水,滲入含水層;整個井管(泵管內、外)同時進水。在回灌壓力和儲層周圍水位保持不變的條件下,泵管內、外同時進水,水流斷面最大,水流阻力最小,回灌水量最大;當井管的直徑比泵管大較多時,泵管外水流斷面大於泵管內水流斷面,水流阻力小於泵管內,泵管外環狀空間回灌量大於泵管內回灌量;但泵管內進水方式能有效防止氣堵,依靠控制閥調節回灌量,由小到大逐漸增加,在較易產生氣體阻塞的沉積盆地型回灌井中普遍採用。

(三)按流體注入儲層的壓力方式不同,分為自然回灌、真空回灌和加壓回灌

依靠大氣壓力、井筒液位水柱壓力以及利用系統尾水壓力為驅動力進行回灌的方式為自然回灌。

真空回灌又稱負壓回灌,是在具有密封裝置的回灌井中,先開泵使井管和地面出水管路內充滿流體,然後停泵並立即關閉泵出口的控制閥門,此時由於重力作用,井管內地熱流體迅速下降,在管內的液面與控制閥之間造成真空度,在這種真空狀態下,開啟控制閥門和回灌水管路上的進水閥,靠真空缸吸作用,水迅速進入管內,並克制阻力向含水層中滲透。真空回灌運行時嚴禁空氣混入井管或輸送管路。

當自然回灌和真空回灌不能正常實施時,依靠外力(壓力泵等設備)作用在回灌系統中增加壓力,進行強迫回灌的方式為加壓回灌。加壓回灌是增加回灌量的一種補救措施,但是由於地層構造不同,特別是膠結較差的孔隙型地層結構,加壓回灌可能會造成對地層結構的破壞。原因是在強壓力推進時,回灌流速加大,地層中膠結較差的粉細砂將被搬運。隨著搬運距離延長、流速降低,在某一區域內粉細砂粒將會滯留。這種情況一旦發生,原本細小的砂岩孔隙將被緊密堆積,回灌堵塞的現象就此發生。因此,在採用加壓回灌時,通常需要考慮定期或不定期的空壓機氣舉或反抽回揚洗井,以清除附著在濾水管內表面上隨回灌流體進入的雜質,疏通濾層網眼和過水通道,減少回灌井管及周圍熱儲物理、化學阻塞,提高回灌能力。

自然回灌、真空回灌和加壓回灌方式主要是通過水壓驅動實現回灌,這一點在砂岩孔隙型地熱回灌井中表現的比較明顯。除此之外,依靠回灌流體與儲層中地熱流體的密度差異產生的重力作用來驅動,這一點在岩溶裂隙型地熱回灌井表現的比較明顯。

Ⅲ 裂隙型熱儲層回灌井成井工藝

成井指地熱井鑽探施工過程中,從鑽開目的層,下入成井套管和過濾器、固井、止水(填礫)到洗井抽水試驗等一系列生產過程的總稱。井身結構和施工工藝主要依鑽井用途和目的、地層結構和岩石物理力學性質、井深及鑽井所鑽遇地層、所需完鑽直徑、設備能力、鑽井參數所定。由於回灌井與開采井用途不同,如果仍採用與開采井相同的鑽探工藝和成井方案,可能會致使回灌不暢,回灌率偏低,因為回灌井是接受流體而不是生產流體,這樣就沒有把細小碎屑從岩層中帶出來的機會,另外回灌可能是在加壓狀態下進行的,灌入流體可能有向套管外環狀間隙移動的傾向,所以對回灌井固井技術和井孔清潔要求就更嚴格。

沉積盆地型地熱田的基岩岩溶裂隙熱儲多為海相沉積的碳酸鹽岩,傳統的地熱井在鑽探揭露該類型岩層時,往往因地層岩溶裂隙發育,泥漿只進不出,岩屑連同泥漿全部漏失進入地層,堵塞了含水裂隙,影響成井質量。尤其是對地熱回灌井,回灌過程中由於回灌流體進入熱儲層的壓力使岩屑在裂隙中越壓越密,導致流體需克服的阻力也越來越大,致使回灌量逐漸衰減。

1.井身結構和鑽井工藝

基岩熱儲層多為灰岩、白雲岩地層,由於基岩儲層埋藏較深,地層相對穩定,基本都採用裸眼完井技術。

基岩回灌井井身結構、鑽具組合、鑽進參數、套管選擇、固井和成井工藝基本與開采井相同,根據鑽井地層復雜程度一般採用三開或四開井身結構,套管封閉上部不穩定地層,直井與開采井一致;定向井的表層套管下入深度應在350～400m之間,直徑不小於320mm,二開造斜點宜選擇在450～650m之間(大約在上部新近系明化鎮組位置);相距較近的采、灌對井造斜點應上下錯開80～100m,以防鑽井交叉,造斜時最好採用φ311mm鑽頭鑽至基岩頂板,第一層技術套管一定要進入基岩且在井漏前下入,以封閉鬆散地層,預防因井漏引起塌孔埋鑽事故;井方位角主要依地質條件和現有地熱井布局來確定;井底位移應滿足與周邊其他地熱井的理論合理井距;井斜角根據位移情況和造斜點以及井深來確定,一般地熱定向井施工中井斜角在18°～35°;井眼軌跡主要根據井身結構來選擇,多採用四段制剖面,即直井段-造斜段-穩斜段-自然降斜段,自然降斜段對應目的層段。

基岩地熱井施工應選用具良好護壁性能、抗高溫能力強的低密度鑽井液,如主要處理劑為聚丙烯腈銨鹽的聚合物防塌鑽井液,它不僅可以預防和減小井漏,還具有良好的剪切稀釋特性,有利於各類井眼條件下的攜砂和發揮水力破岩作用,提高機械鑽速。如果配合使用潤滑劑增強鑽井液的潤滑性,還可以滿足定向鑽井的要求。

鑽進至熱儲層發生井漏時可採用清水頂漏鑽進或氣舉反循環鑽進,盡可能使鑽屑較少進入漏層,防止井內沉屑過多,造成井下事故,完鑽後要配合強力洗井和大流量抽水將鑽屑盡量排出。氣舉反循環工藝可降低鑽具內的水柱當量密度,形成反循環,有利於保護熱儲層,是基岩地熱回灌井首選的一種鑽井工藝技術。如天津市東部地區在開鑿SR-28回灌井時,三開鑽進到基岩頂板1620～1650m發生嚴重坍塌,遂採用固井封固措施,繼續鑽進施工至1779.05m(新元古界青白口系)發生漏失坍塌,岩屑無法上返到地面,不能正確判斷目的層中元古界薊縣系霧迷山組的頂板埋深以及確定尾管的下入長度。經及時調整方案採用氣舉反循環施工技術繼續鑽進:下入φ127mm雙壁鑽具191.2m,由地面向井內注入泥漿,始終保持井內泥漿液面在井口位置進行反循環鑽進,鑽進時風壓為2.1～2.8MPa,鑽壓70～80KN,鑽速可達2～3m/h,岩屑全部返出地面,保證了及時准確地辨別岩性特徵和劃分地層界線,降低了鑽探施工風險,確保了回灌井成井質量,地熱井回灌量始終能維持在80m³/h,效果明顯。

2.成井工藝

地熱回灌井的下套管作業、套管程序和水泥固井技術要求與開采井一致,但在成井上要注意三點,一是岩溶裂隙十分發育的儲層,需要下條縫管以護壁,防止在洗井及以後長期人工作業中,掉塊,坍塌,造成祼眼段堵塞而影響回灌效果;二是岩溶裂隙相對不太發育的祼眼段,需要酸化壓裂,溝通區域的主裂隙,保證回灌效果;三是以洗井為主,抽水試驗時,先進行大落程抽水,有利於細碎岩屑的排出。

Ⅳ 石油化工廢水回用設備注意事項有哪些

石油化工中水回用設備解決方法主要有物化法、化學法和生物法等回.
物化法
1、隔油：答石油化工廢水中含有較多的浮油，會吸附在活性污泥顆粒或生物膜的表面，使好氧生物難以獲得氧氣而影響活性，對生物處理帶來不利影響。一般採用隔油池去除，隔油池同時兼作初沉池，去除粗顆粒等可沉澱物質，減輕後續處理絮凝劑的用量。
2、氣浮：氣浮是利用高度分散的微小氣泡作為載體粘附廢水中的懸浮物，使其隨氣泡浮升到水面而加以分離，分離的對象為石化油以及疏水性細微固體懸浮物。
3、吸附：吸附是利用固體物質的多孑L性，使廢水中的污染物附著在其表面而去除的方法。常用吸附劑為活性炭，可有效去除廢水色度、臭味和COD等。
4、膜分離：膜分離主要包括反滲透、納濾、超濾和微濾，能有效脫除廢水的色度、臭味，去除多種離子、有機物和微生物。
化學法
1、絮凝：絮凝法是向廢水中加入一定的物質，通過物理或化學的作用，使廢水中不易沉降和過濾的懸浮物等集結成較大顆粒而分離的方法。石油化工廢水處理中，絮凝通常與氣浮或沉澱聯用。
2、高級氧化：高級氧化又分為臭氧氧化、光氧化、濕式氧化。
生物法
1、活性污泥法
2、生物濾池法
3、好氧處理
4、厭氧處理

Ⅳ 回灌堵塞類型

儲層類型不同,產生堵塞的主要原因也不同。沉積盆地型地熱田多年地熱回灌實踐表明,基岩岩溶裂隙型儲層以裂縫為主,裂縫連通性能較好,在做好洗井、地熱尾水處理等前提下,堵塞現象較少,甚至產生負壓回灌,回灌率能達到80%以上,甚至100%回灌。而孔隙型熱儲層由各種原因引起的堵塞問題則較為復雜,以華北平原沉積盆地型地熱田新近系熱儲層為例,在斷層活動量微弱、盆地以大范圍整體沉降為特徵的地質背景下,辮狀河、曲流河發育,形成了沖、洪積扇和河流相堆積。不同沉積微相控制著儲層的發育特徵,造成碎屑岩層多孔介質孔隙截面積較小,流通主要受孔隙喉道控制;孔隙喉道表面粗糙,形狀彎曲多變、不規則,難以進行描述和模擬。回灌流體以水平方向運動為主,與碎屑顆粒接觸面積大,需克服排替壓力、孔道表面摩阻力,從而使回灌流體流速低,在其他因素影響下,易產生堵塞。

由國內外專家對各國不同熱田的多個回灌事例進行調查考證的有關統計數據表明,有80%的回灌井出現了堵塞,情況極其復雜,可能是單一或多種原因復合作用的結果,其中懸浮物引起的堵塞所佔比例較大(表7-1)。

表7-1 回灌堵塞原因統計表

1.懸浮物堵塞

地熱流體中由懸浮固體顆粒引起的回灌系統堵塞最為常見,懸浮物堵塞主要由回灌流體與儲層相互作用引起,與流體內所含細小顆粒的成分、大小有關,與儲層、孔隙參數如大小、形狀、扭曲度以及運移過程、流體動力、慣性力等有關。注入井內的流體中運動的細小顆粒在地層中的某一位置發生阻塞時,該位置的壓力和懸浮流速已經不能維持顆粒的正常運移,使顆粒被駐留,從而形成阻擋環狀區域。如:由於固與液密度不同,重力作用使比流體運動慢的顆粒就可能駐留沉澱在砂岩的某個位置而不再隨流體運動;固相顆粒的浮力使之偏離原來的慣性流向而與地層砂岩壁面的紋理相接觸並沉積下來;在非球形或不規則的剪力場水力影響作用下,顆粒會向吸附面作側向移動並被吸附;由於尺寸形狀關系,顆粒不能跟隨流體在細小、扭曲的路徑中運動,它們會碰撞到地層砂岩上,而被吸附攔截;散亂性的布朗運動使顆粒從主流中分散開去並被困於地層某個角落。

懸浮物成分的定性定量研究測試在天津地區地熱回灌中作過較為詳細的工作,試驗中採用0.45μm聚四氟乙烯過濾膜對回灌流體中的懸浮物顆粒進行過濾,並對截留物質進行SEM分析。統計結果表明:某些地熱井僅過濾了50mL的水量,就在過濾膜上積累了較多的顆粒物。其中新近系孔隙水9個樣品中6個有濾出物,佔67%;基岩裂隙水18個樣品中16個有濾出物,佔89%。檢測出的成分有:斜長石,石英,鉀長石,Mg和Fe的硅酸鹽,Fe(或Zn,Cu,Hg)的硫化物或氧化物,CaCO₃等。根據濾出量的多少可分為高、中、低、無四檔含量。濾出物含量為高檔時,成分以Zn,Fe的硫化物,NaCl和斜長石為主;中檔時以Fe的硫化物,NaCl,斜長石為主;低檔時以Fe的硫化物,CaCO₃,NaCl,石英為主。值得注意的是:從高檔向低檔,濾出物的檢出成分逐漸復雜,從低檔向高檔,濾出物則向某幾種成分集中。此外,還對處理回灌流體的過濾棒截留物進行了分析,表72是天津市東部地區開采井(DL-25:館陶組,1331m)的循環尾水回注到另一回灌井(DL-25B:館陶組,1360.19m)前被過濾棒截留的固體成分分析結果。由分析數據可知,Zn,Fe的化合物是造成該孔隙型地熱回灌井懸浮物堵塞的主要原因,根據濾膜截留物分析,應為FeS,ZnS。而根據開采井水質全分析報告,

含量一般為0.02～2mg/L,僅佔主要陽離子Na⁺,Ca²⁺總量的萬分之幾,但由於供熱系統以鐵管,鑄鐵散熱片為主,所以對回灌流體進行除Fe、除Zn處理,可有效地防止懸浮物的阻塞。

表7-2 DL-25回灌流體過濾棒固體成分分析結果

2.微生物作用

存在於回灌流體中或地表的微生物可能在適宜的條件下,在回灌井周圍迅速繁殖,形成生物膜,堵塞介質孔隙,降低含水層的導水能力。如在富含硫酸鹽地層的流體和低溫狀態時,會加速一種消耗硫酸鹽的細菌生長,形成一種細胞粘土將介質孔隙堵塞。地熱流體中微生物種類大致包括硫酸鹽還原菌(SRB)、鐵細菌(FB)、腐生菌(TGB)等,3種細菌具有共生性,在流體運移和其他化學組分的作用下可繁殖累積產生沉澱。若含有大量鐵細菌及硫酸鹽還原菌的流體進行回灌,則可能導致地層的有效滲透率下降,輸水管網或井管產生嚴重堵塞腐蝕,甚至可能由於硫化氫含量的增加,導致地下熱流體質量惡化,對儲層造成不可逆轉的影響。天津地區有些基岩同層采灌對井如HD12HD13,HD11HD20等,均發現存在硫酸鹽還原菌、鐵細菌,致使回灌效果受到一定影響。在孔隙型地層中,地熱井採用濾水管成井工藝,由於熱儲層滲透率小、岩石粒徑細,熱流體中含砂量大,濾水管網處較易聚集細微顆粒,極易滋生繁殖各類細菌,產生微生物堵塞,使得孔隙型回灌相對基岩更困難,這類由地層滋生出來的細菌主要是腐生菌,其生存條件與地層溫度、壓力等特定條件關系密切。

地熱系統中,由於金屬管材成井的地熱井和金屬輸水管路設備,鐵細菌較常見。鐵細菌為好氧菌,能在中性或偏酸性流體中發育,在和鐵質的輸水管接觸過程中加速Fe²⁺氧化成Fe³⁺,從而形成Fe(OH)₃沉澱。地下水中所含的鐵主要以Fe(HCO₃)₂的形式存在,在鐵細菌的作用下,會發生如下反應:

2+H₂O+1/2Fe(HCO₃) O₂→2Fe(OH)3↓+4CO₂+能量2

鐵細菌的生長條件主要有:①適宜的水溫:鐵細菌是種「嗜冷」微生物,尤其在回灌井中12℃以上水溫是最適於生長的;②豐富的Fe²⁺:鐵細菌以Fe²⁺為生,因濾水管是鐵管纏絲,易發生電化學腐蝕,溶解於地下中的大量Fe²⁺可供鐵細菌生長;③所需的溶解氧:鐵細菌對氧的需要不亞於Fe²⁺,地下水中的溶解氧一般僅1～2mg/L,但由於回灌流體含較高的溶解氧,還有空氣混入井內,也增加了地熱流體溶解氧的含量,為鐵細菌的大量繁殖提供了條件。另外,溶解氧也加速電化學腐蝕,使地熱流體中的Fe²⁺含量增加;④合適的pH值:當pH值在8以上時,流體中不含Fe²⁺,間接抑制了鐵細菌的生長;當pH值在6.5～7.5時,最有利於鐵細菌生長;⑤共生的有機物:地熱流體中常含有大量的有機物與之共生,易促使鐵細菌的生長。

3.化學沉澱堵塞

低溫地熱回灌流體的化學性質及任何變化都對回灌效果影響較大。地熱流體中化學成分的濃度與壓力、溫度關系密切,相對低溫的回灌流體注入與儲層局部熱流混合會引起化學平衡的偏差,造成化學組分變化,不僅改變熱儲層物理性質,還可能產生較復雜的化學沉澱物質,腐蝕或結垢也較普遍,從而影響儲層的吸水能力。由於回灌過程中產生的熱力學變化如壓力、溫度下降和pH值變化等,當回灌流體注入儲層與熱儲流體混合,可能與儲層介質或儲層流體化學成分不相容,形成沉澱堵塞通道;或可能發生某些反應新生成化學物質而影響水質;或可能從岩石中溶解某些礦物(鹽敏、酸敏),改變原有的化學平衡;或水岩反應造成儲層孔隙度變化;或形成化學沉澱堵塞儲層孔(裂)隙通道……另外各種原因的腐蝕也是產生化學沉澱堵塞的重要因素。地面處理設施只是考慮了利用末端化學堵塞問題,但即使是同層原水回灌,由於壓力溫度的改變,水源混合再發生化學變化也極為復雜,是一個較難解決的問題。

(1)岩石礦物析出

地熱流體從地下到地面(抽水)、再從地面到地下(回灌),由於壓力和溫度的變化而產生的化學物質析出或溶解的狀況比較復雜,主要與流體所含離子析出的多重條件及析出過程的變化趨勢有關,特別是析出後可生成顆粒的物質、粒徑,產生析出的臨界溫度、壓力,在什麼件下可發生逆向反應等。其次,儲層內礦物的飽和指數也是一個關鍵性的界定范圍指標。

礦物質在溶劑過程中的飽和度(SI=lg(LAP/K),SI:飽和狀態指數,LAP:離子活性值,K:溶解性值)及達到過飽和狀態溶液的穩定性也會影響化學沉澱產生,有些礦物質在環境溫度壓力變化的情況下會過飽和(SI＞0)析出而產生沉澱導致回灌堵塞,影響回灌效果。

應用PHREEQC 2.11物種計算程序模擬軟體對礦物的飽和指數SI進行計算,結果表明:沉積盆地地熱田熱儲流體中的大部分礦物(如CaCO₃,MgCO₃,CaMg(CO₃)₂,CaF₂,Ca₅(PO₄)₃F,SiO₂)都處於飽和狀態;Fe,Zn礦物多處於過飽和狀態。因此,在熱流體的賦存環境發生變化時,可產生一系列的礦物析出在回灌井底沉澱而導致堵塞,最常見的幾種礦物為碳酸鈣、石英、鐵鋅氧化物和硫化物。

(2)Ca(Mg)CO₃沉澱

理論上分析,根據靜水力學壓力和溫度數據關系,CO₂在低溫下的溶解度高於在高溫下的溶解度,因此即使開采井中地熱流體呈方解石飽和狀態,抽出的熱流體由於CO₂的損失及經板換取熱之後溫度降低,循環尾水即回灌流體不會達到碳酸鈣的飽和狀態而產生沉澱。但由於地熱流體自地下深處向上運移時壓力快速減小,

含量較高的流體會釋放一定量的CO₂氣體,如果末端處於開口狀態致CO₂逸出,則產生Ca(Mg)CO₃沉澱的可能性會增大:Ca²⁺(Mg²⁺)+

=Ca(Mg)CO₃↓+H₂O+CO₂↑。大部分沉積會出現在管道循環末端和接頭處,如位於天津北部的寶坻區地震觀測孔王4(寒武系,井深2072.41m,溫度96℃),自1978年成井後一直自流,在井口周圍產生了大量的鈣華;寶坻區BD 04井(Jxw,井深2695.8m,溫度105℃)口徑為Φ25mm的出口水龍頭幾乎被碳酸鈣垢全部堵塞;另有部分可沉積在濾水管附近,雖然這部分量較小,但長期運行可產生一定程度的堵塞。

地熱流體在熱量被利用後回灌到熱儲層前,為預防氣堵都採取排氣措施,部分或全部CO₂氣體逸出,有可能破壞流體內化學平衡關系,致使回灌水源中的

向

轉化而生成Ca(Mg)CO₃沉澱。但是這種反應較緩慢,且在完全封閉的地面傳輸過程中不足以反應完全,不過隨著時間推移和反應程度加深,流體進入儲層內也有可能發生,堵塞將會出現。根據天津市多年回灌實踐經驗,深部基岩采灌系統中回灌流體方解石未飽和較明顯;淺部新近系和第四系采灌系統中情形不太明顯,開采井和回灌井都呈現過飽和,因此不能排除回灌過程中發生碳酸鈣沉澱的可能。

(3)石英沉澱

對高溫地熱流體來說,石英沉澱是導致回灌化學堵塞的較大潛在因素,石英飽和主要是因為可溶解性SiO₂在溫度達到250℃臨界狀態之前,其在熱流體中的天然溶解度與溫度呈顯著的線性相關關系,所以任何形式的傳導性、對流性或者混合降溫過程都可能使石英、玉髓過飽和導致沉澱,盡管其沉澱速度較慢。

從動力學角度上講SiO₂濃度在溶液中的再平衡速度相對較快,但實際上還不足以再次達到平衡狀態。尤其是處於不同地質構造單元里的地熱井,石英控制相是不同的,且單晶硅的可溶性大於石英。由取樣分析可知,沉積盆地型地熱田中熱儲流體石英均呈過飽和,部分則出現玉髓過飽和,因此回灌系統中產生石英沉澱的可能性較大。例如天津東部濱海地區孔隙型熱儲層中,在熱流體80℃冷卻至35℃,壓力維持在0.1MPa的模擬試驗研究發現,原本礦化度很低、管道中結垢不是很嚴重的回灌流體,結垢礦物主要成分(定性)是方解石、斜綠泥石、白雲石、黃鐵礦和非晶質硅,每1mL熱流體中沉澱礦物(定量)為0.059g,其中二氧化硅佔72.7%,方解石為24.72%,斜綠泥石為1.72%,黃鐵礦為0.43%,白雲石為0.40%。回灌時當注入流體溫度大於35℃時,由於水岩反應可能從岩石中溶解礦物,致使有些礦物呈不飽和狀態,進而造成儲層孔隙度發生變化。

(4)金屬化合物沉澱

應用PHREEQC-2.11模擬軟體分析發現,地熱流體中Fe,Zn化合物的SI值多為正值(磁鐵礦、赤鐵礦、黃鐵礦、硅鋅礦等),達到過飽和狀態,其中Fe(OH)₂的SI=2～6,FeS₂,Fe₃O₄,Fe₂O₃多為SI＞10,最大的Fe₃O₄的SI=21.3;ZnSiO₃,Zn₂SiO₄的SI=2～7(僅FeS的SI=-1～-3.5,處於非飽和狀態)。通常認為在深部基岩高溫地熱流體中這些礦物是飽和的,但在新近系甚至第四系的低溫流體中也發現這些物質過飽和,說明這種飽和可能不是因為熱儲流體原本如此,而可能是由被地熱流體腐蝕的劣質成井套管、潛水泵管及鍍鋅測管的Fe,Zn進入流體中引起的過飽和(新近系地熱流體取樣是在抽水半小時之後,井筒中靜態流體全部排出,在腐蝕性評價中,水質往往是不腐蝕或輕微腐蝕)。在安裝有鍍鋅材質測管的回灌井中,ZnS的含量往往高於沒有測管的地熱井,就說明了管材對水質的較大影響。礦物過飽和析出物多以懸浮物形式存在於熱流體中,大部分可以被回灌水處理裝置如過濾器的過濾棒截留,但以過飽和離子狀態存在的Fe,Zn(尤其是不穩定的Fe(OH)₂受氧化易生成Fe₂O₃)可以緩慢形成穩定的化合物而逐漸沉澱下來,堵塞於濾水管或細小的孔裂隙中。在實際的對井采灌系統中,除發現石英與方解石以懸浮固體的形態與熱流體共存外,過濾截留的鐵 鋅化合物幾乎在所有的回灌流體中都能發現,而且在某些對井系統中還能看到位於熱交換器之前的過濾器上充滿了鐵的氫氧化物(Fe(OH)₃·nH₂O)。

通常在地熱利用中,如果成井套管和供熱設備採用優質鋼材的情況下,由鐵質材料腐蝕導致的堵塞並不常見。但如果流體中氣相成分富含H₂S的話,由於H₂S氧化轉化為 H₂SO₄而導致溶液中較高的酸度,使Fe氧化為Fe²⁺,將產生自由氫氣(Fe+H₂S+4H₂O=Fe²⁺+H₂↑+

);類似的反應也可能由自由氧觸發,特別是在氧化還原電位較低的情形下;或者最糟的可能是,當自由氧與硫細菌同時存在。事實上,回灌的後果之一就是可能將空氣中的新鮮自由氧氣帶入地下,一旦氧氣溶解到流體中,特別是儲層溫度要遠高於回灌流體溫度的情況下,因為氣體在較高溫度下溶解度降低,氧氣將重新釋放到氣相中,很自然地氣體將再一次向地表流動,尤其將沿著井管壁移動,因為套管正好為其提供了更為暢通的流動渠道。

4.氣體阻塞

來自深部的地熱流體含有或多或少的各種氣體,流體中的溶解性氣體可能會因溫度、壓力的變化而釋放出來。此外,也可能因生化反應而生成新的氣體物質,典型的如反硝化反應會生成氮氣和氮氧化物。進行回灌時,由潛水泵抽出的地熱流體經循環換熱後注入回灌井,循環流動的流體中或由於自身存留的氣體或生化反應產生的新氣體或空氣滲入等可能攜帶大量氣泡。即使地熱循環利用後的尾水經過排氣處理再進行回灌,但在回灌量較大、流速較快時,有些氣體來不及逃逸而又被裹攜注入井管甚至進入熱儲層而使回灌不暢,引起氣堵。氣泡的生成在潛水含水層中影響較小,因為氣泡可自行溢出;但在承壓含水層中,除防止空氣滲入使注入流體夾帶氣泡之外,對其他原因產生的氣體也應進行特殊處理。

5.黏粒膨脹和擴散

黏粒膨脹和擴散是較為普遍且常見的因化學反應產生的堵塞,主要是因為注入流體中所含離子和儲層中粘土顆粒上的陽離子發生交換導致黏粒膨脹和擴散。從化學理論上分析,這種原因引起的堵塞可以通過注入CaCl₂等鹽類來處理。

6.含水層細顆粒重組

當回灌井又兼作抽水井時,反復的抽、灌可能引起存在於井壁周圍的細顆粒介質的重組,這種堵塞一旦形成,很難處理。所以在此種情況下,回灌井用作抽水井的頻率不宜太高,因此抽水回揚作為一種洗井手段也並不是完全有利於回灌的,雖說長時間耽置停用的井在啟用之前抽水回揚很有必要,但回灌過程中頻繁回揚則不太可取。尤其在孔隙型熱儲層中,時常採用反抽洗井方法來提高回灌率,但一定要對因回揚洗井而產生含水層細顆粒重組引起的堵塞進行全面充分地分析,制定合理的回揚方案。

Ⅵ 回灌流體水質處理措施

因為回灌流體中的固體懸浮顆粒、化學沉澱、微生物等是產生堵塞的主要因素,所以保證回灌流體的質量、減少懸浮物,避免形成微生物是解決堵塞的關鍵。

1.回灌水質基本要求

水質穩定,回灌水與儲層流體相混不應產生沉澱,不應使岩石礦物產生水化反應。

不得攜帶大量固體懸浮物,以防堵塞回灌井濾水管網或滲流裂隙通道。

不應是存放時間長、流經途徑過長,已滋生有各種細菌的二次污染水。

嚴格控制水中溶解氧的含量,對輸水管路、注水設施腐蝕性要小,如果回灌流體腐蝕率不達標時,應首先檢測溶解氧含量,因為當水中有溶解氧時可加劇腐蝕。

控制水中侵蝕性二氧化碳的含量。當水中侵蝕性二氧化碳等於零時此水穩定;大於零時此水可溶解碳酸鈣並對注水設施有腐蝕作用;小於零時此水有碳酸鹽沉澱出現。

限制回灌水中硫化氫的含量。系統中硫化物增加是細菌作用的結果,硫化物過高的水也可導致水中懸浮物增加。

回灌水的pH值應控制到7±0.5為宜。

控制回灌水中總鐵的含量,尤其是水源中亞鐵離子的含量,由於Fe²⁺的不穩定性或在鐵細菌作用可轉化為Fe³⁺而生成Fe(OH)₃沉澱,另外若水中含硫化物(S^2-)時,可生成FeS沉澱,使水中懸浮物增加。

表7 3是推薦的部分回灌流體主要控制指標。從中可看出,地熱回灌對水源質量要求非常嚴格,一般要求同層原水回灌,而且對其水質的要求也因熱儲層性質不同而異:孔隙型熱儲層的孔隙率雖然遠大於基岩裂隙率,但其孔隙直徑卻比裂隙小,迴流的懸浮物和化學沉澱更易聚集堵塞含水層,並極易滋生各類細菌,所以對水質要求更嚴格,一般要求回灌水質的鐵離子含量＜0.3mg/L,雷茲諾指數＞7.0,pH=8.0±,若地熱水中含有溶解氧,則應根據溶解氧的成分和含量對回灌水質提出相應要求。而在碳酸鹽岩類的基岩裂隙型熱儲層中回灌,除上述要求外,還要限制

的含量,防止磷酸鈣堵塞裂隙。

表7-3 地熱回灌水推薦主要控制指標

2.保證回灌水質的具體措施

(1)縮短水源循環路徑

水質較好、氯離子含量低的地熱流體可採用較為經濟、簡單的直接供暖方式,但由於地熱流體與供熱循環管網的金屬設備長期直接接觸,因此對其水質要求非常高,一旦系統漏氣或管道材質低劣,極易造成氧化、腐蝕,使循環水水質發生較大變化,因此直接供熱的尾水不宜作為回灌水源。對井系統一般要採用間接供熱方式,地熱流體通過換熱設備將所含熱量傳給供暖系統循環水,而換熱後地熱流體直接進入回灌系統,不直接接觸二次供暖循環系統,從而避免地熱流體與外循環管網直接接觸造成的水質污染,也避免地熱流體對外循環管網特別是室內散熱終端的腐蝕。地熱流體的變化主要是損失掉一部分熱量,溫度降低以及溫度降低後部分氣體的逸出,其他化學成分和性質基本不受影響,作為回灌水源通過回灌井注入熱儲層中,基本能做到「原水」回灌。

(2)回灌管網的材質

對井系統長期監測結果發現,如果回灌運行時採用直供鋼制管道,當地熱水流經鐵制管道和終端設備後,排放口處尾水中鐵離子的含量要大大高於地熱開采井出口處的含鐵量,並發現鐵細菌,當工作系統處於開口狀態時,系統腐蝕是較嚴重的。因此為有效防止腐蝕和物理、生物堵塞,在回灌輸水管道的材料上,應首選非金屬管材(玻璃鋼管材或PP-R管材)或內外塗塑復合鋼管,並做到回灌運行時全系統中應始終保持正壓,形成一個完整的嚴格密閉系統。

(3)過濾器

由於回灌水中的懸浮物、腐蝕後的生成物、沉澱物含量過高或細菌過多會堵塞多孔介質的孔隙,從而使井的回灌能力不斷減小直到無法回灌,因此通過預處理控制回灌水水質是防止回灌井堵塞、保證回灌效果的主要措施。

化學沉澱所引起的堵塞與懸浮物堵塞存在著交叉、重疊部分,某一方面的解決,也可能使另一問題迎刃而解。對這些問題提出理論上的合理解釋,有助於優化解決回灌中出現的不同原因的堵塞問題。回灌流體中的固體懸浮物質或化學沉澱物與液體的密度不同,重力作用影響明顯,比流體運動慢的顆粒就可能駐留在砂岩的某個位置而不隨流體運動,聚集到一定程度,就會以某種形式沉積下來,在儲層中尤其是砂岩地層中會堵塞多孔介質孔隙,從而使其回灌能力不斷減小直到無法回灌。井壁上吸附的細小顆粒或流體中所含的塊狀物雖然可通過回揚和酸處理的手段來消解,但地層內因顆粒駐留而形成的環狀阻塞區域則是反抽等措施不能完全消除的。另外地熱供暖系統長年運行,管道不可能經常更換,由於管路的老化、銹蝕,會使流經的地熱流體質量受到不同程度的影響,這種成分復雜的循環水作為水源來回灌,其效果必然會受到影響。在地熱回灌系統中增設過濾器是常用的水質凈化處理措施,可有效的除掉回灌流體中懸浮固相物、沉澱物和滋生的細菌,降低因水源質量不佳對回灌效果的不良影響。另外環境溫度或腐化等因素而在回灌流體中滋生的細菌所引起的堵塞較難處理,由於一般的加入消毒殺菌葯劑處理對熱儲層的影響較大,因此較好的辦法是採用超濾膜過濾掉水源中的細菌,這種過濾膜的濾徑級別精度要求較高,尤其適合運用於極易產生細菌堵塞的孔隙型熱儲回灌系統中。

目前在天津的基岩回灌工藝中,回灌水源經除砂處理後,在地面凈化措施上一般要求再增加濾徑不小於50μm的管道過濾或其他過濾裝置(粗濾),濾芯為第三代纏繞棒式或濾袋式,可多次沖洗重復使用,此種過濾裝置能有效將管道及系統殘留的相對直徑較大的顆粒過濾;而在孔隙型回灌井中則要求同時安裝精、粗兩級過濾系統,精過濾器精度應達到3～5μm,不僅要濾掉大部分懸浮顆粒,有效地減少物理堵塞,還可以有效地攔截或吸附一部分微生物,防止細菌堵塞。

(4)隔氧保護措施

由於地熱井內水位隨系統運行時間和采灌量變化影響較大,井內氣體空間容積有可能會變化幾倍,內部的壓力也會相應的變化。盡管採用再嚴格的隔氧措施,在井內容積變化較大時,閥門、孔板等截流部件可能出現局部負壓,如果閥門和截流器件密封不嚴,很難控制氧的滲入;同時地熱井投入運行後,管道和設備有含氧不凝氣體,其中的氧也有可能混入到地熱流體液面上的空間中。環空中長期有氧氣的存在,容易產生兩個方面的嚴重後果:一是井管的內壁、泵管的內外壁會慢慢生成銹片,當潛水電泵啟動引起井管和泵管震動時,這些銹片會脫落並掉入井底,可能堵塞井下濾水管和儲層通道,而且這種堵塞還可能是不可逆的,因為銹片的體積和重量較大,連回揚也很難將其抽出清除;二是泵管法蘭連接螺栓長期處於腐蝕環境中,加之泵管的震動,易斷裂使潛水泵脫落,造成事故。

氮氣保護是目前應用較多的地熱井防腐技術,利用自動控制的充氣裝置,將井內液面之上的井管充滿惰性氣體(如氮氣),以氮氣作為井封,可有效地維持井內壓力,阻止空氣中的氧氣滲入到井內。

(5)除砂器、除污器

為了保證地熱流體中裹攜的岩屑微粒尤其是新近系孔隙型儲層(因為岩性鬆散,細小的砂粒容易隨水流被吸出)的砂岩顆粒不被傳輸到回灌井口,生產井口處要求安裝除砂器、回灌井口增設除污器等水質處理措施,以減小過濾器的工作負擔。在天津的對井井口一般都安有這種裝置,效果較好。

(6)生活熱水不宜回灌

一般供應生活熱水的系統為了進行除鐵處理,需要設置曝氣裝置、過濾及儲水箱。由於流經途徑較多且長,可能會由於儲存時間過長或條件的變化滋生細菌或產生其他污染(停留在水箱中40℃左右的生活熱水溫度最適宜細菌滋生或促進細菌的繁殖),盡管這種生活熱水未進行任何化學處理,但由於系統原因,循環的生活熱水是不宜作為回灌水源的,應單獨設置管路直接排放。

(7)其他措施

因化學變化引起的水質問題較復雜,處理起來也很棘手,應根據所處地質條件和回灌流體水質具體分析可能的堵塞原因來制定相應的對策。運行中,視可能的堵塞原因運用機械的或是化學的辦法,對回灌井進行周期性的再生處理是保持其回灌能力的基本要求。其中可採用的機械方法有回揚反抽、空壓機氣舉射入高壓空氣或水以及分段沖洗等;化學方法包括加酸、加葯殺菌以及加入氧化劑等。

機械處理方法不難理解,也比較保險,例如定期對回灌井採取回揚洗井措施已成為多數回灌系統特別是孔隙型回灌系統保持回灌順暢的有效手段。但回揚反抽有可能會使儲層細顆粒重組而引起負面影響,需通過科學試驗制定出適宜合理的回揚方案。

化學處理方法針對回灌中的細菌堵塞具有一定效果。有些碳酸鹽地區通過加酸來改變流體的pH值,以防止化學沉澱的生成。為防止生物膜形成產生細菌堵塞,有效的方法是進行真空全封密回灌,避免水源在地面設備傳輸過程中受到污染,防止細菌入侵或空氣混入加速細菌滋生。但如果回灌井內流體已受到細菌污染或井管壁或濾水管網附近已滋生了細菌,那處理起來更為困難,這時地面的粗濾甚至精濾處理已起不到任何作用,這種井下細菌堵塞已形成時,常用的做法是採用回揚反抽等機械方法進行處理,但效果不想想時,只能採用化學滅菌處理方法去除井內流體中的有機質或進行消毒殺死微生物等手段,較常見的處理滅菌方法是向流體中加入氯消毒殺菌葯劑。但這種方法運用在地熱回灌中應特別謹慎,因為如果過量加入消毒葯劑會改變地熱水質,不相容的化學添加劑和抑制劑也會影響流體水質,有污染熱儲層的可能。

Ⅶ 生活污水處理設備需要哪幾種方法

你這文的有語病，我向你應該文的是：生活污水處理方法吧。

生活污水處理的幾種方法

城市污水主要包括生活污水和工業污水，由城市排水管網匯集並輸送到污水處理廠進行處理。排放標准：根據建設單位提供的資料。

處理方案:國內外一般都採用生化方法處理生活污水，因為生活污水的BOD5/CODcr≈0.5，可生化性強。接觸氧化法具有容積負荷高，停留時間短，有機物去除效果好，運行簡單和佔地面積小等優點。為此，我們選用了工藝成熟、運行可靠的接觸氧化法。

四、污水處理站設備自然凈化處理工藝:1、在嚴格進行環境影響評價、滿足國家有關標准要求和水體自凈能力要求的條件下，可審慎採用城市污水排入大江或深海的處置方法。2、在有條件的地區，可利用荒地、閑地等可利用的條件，採用各種類型的土地處理和穩定塘等自然凈化技術。3、城市污水二級處理出水不能滿足水環境要求時，在條件許可的情況下，可採用土地處理系統和穩定塘等自然凈化技術進一步處理。4、採用土地處理技術，應嚴格防止地下水污染。

五、污水處理站設備污泥處理:1、城市污水處理產生的污泥，應採用厭氧、好氧和堆肥等方法進行穩定處理。也可採用衛生填埋方法予以妥善處置。2、日處理能力在十萬立方米以上的污水二級處理設施產生的污泥，宜採取厭氧消化工藝進行處理，產生的沼氣應綜合利用。3、日處理能力在十萬立方米以下的污水處理設施產生的污泥，可進行堆肥處理和綜合利用。4、採用延時曝氣的氧化溝法、SBR法等技術的污水處理設施，污泥需達到穩定化。採用物化一級強化處理的污水處理設施，產生的污泥須進行妥善的處理和處置。5、經過處理後的污泥，達到穩定化合無害化要求的，可農田利用;不能農田利用的污泥，應按有標准和要求進行衛生填埋處置。

Ⅷ 地熱回灌操作技術

經過在沉積盆地型地熱田中多年回灌實踐和探索,總結出一套回灌運行操作技術方法。它不僅是國內外其他地區類似地熱田回灌開采運行中成功的先進技術,同時也是結合當前國家地熱勘查、評價相關規范和法規,充分考慮回灌工作的發展趨勢而形成的。回灌是一項系統的復雜工程,實際日常生產運行中,綜合影響因素和注意事項較多,各環節都應有科學合理和可操作性強的技術要求和規程,才能使相關工作都做到有章可循,以規避各類隨意行為,防止事故發生,提高地熱回灌率。

1.回灌前准備工作的技術要求

(1)合理選擇適宜的回灌方式

為了保證回灌系統在真空密封狀態下進行,宜採取通過回灌水管內進水的方式進行回灌(需要反復進行回揚方式除外),回灌管應下至回灌井內靜水位以下5～10m的深度,整個運行系統應嚴格密封。地熱回灌應遵循原水同層回灌(成井目的層相同)的原則;不能做到同層回灌的異層采灌系統,回灌流體質量應好於回灌層的流體質量,保證回灌水對熱儲層無傷害。

(2)回灌系統管路檢查

地熱回灌管網系統應保持密閉狀態,且應始終保持正壓,各種監測儀表、儀器的運轉正常,過濾器的精度須達到規定要求。回灌運行前,要對整個系統管網系統進行徹底沖洗,保證系統管道及設備在充分清潔後再使用,以消除系統管路內的雜質被傳輸到回灌井內,影響回灌效果。

2.回灌啟動時的技術要求

在回灌運行正式啟動時灌量不宜過大,應從小到大逐漸增加灌量,如一開始就採用大流量回灌,容易造成井下濾層破壞。並且注入量由小到大可以盡可能的排除井管內的空氣,避免井管內空氣由於來不及逃逸而隨回灌流體壓入儲層內,產生氣堵。密切觀測回灌過程中壓力變化,調節回灌量,以壓力表、水位數據的變化情況來判斷回灌能力,待確認回灌通暢時,再逐漸增加灌量,直至正常運行。加壓回灌時,壓力也應從小到大逐漸增加。在運行一段時間後,回灌井內水位基本穩定(波動范圍在5～10cm/30min)或水溫無明顯變化時,分別在開采井井口、回灌井井口同時取樣送檢進行流體質量化驗分析。

3.回灌運行中的技術要求

在回灌運行過程中,應確保整個回灌系統的密閉狀態,對管網中的介面部分應隨時進行密封檢修。回灌運行時要密切監視開采井、回灌井的水位、開采量、回灌量、水質及過濾器兩端壓力、管路壓力等數據變化情況,正確判斷回灌系統的運行狀況,針對各種堵塞情況及時採取有效措施,如對於回灌管路的堵塞,可直接用連續反沖洗方法處理;對於回灌井本身產生的堵塞,可用間歇停泵空壓機氣舉洗井或回揚反沖洗的方法進行處理。

回灌運行時如果灌量隨著時間的延長而逐漸下降,同時反沖洗井效果不甚理想時,可採用加壓回灌、間歇回揚方式,以增加回灌量。在常壓自然回灌的基礎上,待回灌水管和放氣閥溢水後,關閉放氣閥從小到大緩慢加壓進行壓力回灌運行操作。如果壓力回灌時,灌量仍在不斷減小,說明系統堵塞嚴重或回灌井濾水管內表面上隨回灌流體進入的雜質不斷增加,回灌阻力增大,需要暫時停止回灌操作而採取間歇回揚洗井措施來疏通濾層,清除井下集聚沉澱的雜質,恢復回灌能力。當回灌井出水量恢復至初始出水量及水清砂凈後,停止回揚,再進行下一次常壓回灌與加壓回灌。抽水回揚後由於井內流體動水位下降,井管內充滿空氣,需要及時排氣。

4.停灌期間系統設施的養護

在地熱回灌系統停止使用期間,要認真封閉開采井、回灌井井口,對系統各部分進行密封處理,並且利用自動控制的氮氣保護裝置,將停用的地熱井液面以上的井管部分充滿惰性氣體,隔絕空氣,防止空氣滲入井管,造成氧化腐蝕。

5.地熱回灌系統中相關監測工作

為分析地熱回灌的綜合效應,其中一項較為重要而又基礎的研究內容就是對比分析回灌前後地熱井儲層參數的變化特徵。地熱回灌過程中的相關數據監測,並不僅僅局限於監測地熱田本身和地熱開發對熱儲層參數的影響,對與開采井、回灌井有關參數的定期監測應同時進行。水位、水溫、水質是最基本的監測內容。回灌運行前、停灌期間對開采井、回灌井進行靜水位及對應液面溫度觀測尤為重要。同時為保證回灌進展順利,在地熱回灌系統運行過程中,相關回灌開采動態信息也要定期實時監測,因為通過對運行數據的監測和數據分析,可以更多的掌握和分析出不同地層構造對回灌量的影響程度,回灌對維持儲層壓力、抬升區域水位的綜合影響。觀測項目要包括:回灌運行時開采井、回灌井動水位及對應液面溫度;開采量(開采總量和瞬時開采量)、回灌量(回灌總量和瞬時回灌量);井口壓力;過濾器進口與出口端壓力值及壓差;排氣罐口壓力、氣體組分和攜帶物、氣體釋放量、水質等。水位的監測頻率以每月1～2次為宜;各種壓力應隨時監測;氣體分析應在回灌初期進行。有些數據依靠普通的儀表儀器或常規取樣化驗即可獲得,但深層次的研究數據則需要特別手段,如懸浮物、細菌的定性定量分析需藉助油田精細檢測技術,深部熱儲層的溫度、壓力情況需通過井下測溫測壓技術等。

回灌流體的水質、儲層回灌前後流體化學性質及成分的變化是地熱回灌中需要重點長期監測的一項內容。地熱回灌各階段所獲得的水質跟蹤監測數據可及時發出警示,提醒及時採取相應防範措施。另外盡管在地面設施上已充分考慮了當溫度壓力變化可能造成的化學物理堵塞問題,但低溫回灌流體注入儲層後,與地層局部熱流體混合再發生的化學變化是一個很復雜很隱蔽問題,導致的潛在堵塞、腐蝕或結垢影響需作詳細地專項分析,長期跟蹤檢測。回灌系統水質監測項目應包括:全分析、酸性樣、鹼性樣、氣體樣、懸浮物、溶解氧含量、侵蝕性二氧化碳、過濾器殘渣樣、細菌樣(鐵細菌、硫酸鹽還原菌、腐生菌)等。回灌初期、中期各取樣監測一次;過濾器前、後要分別取樣;回揚早、中、晚期分別取樣;特殊情況如出現異常或專項試驗研究則要加密取樣和進行針對性取樣。

回灌對熱儲層地溫場的影響是在進行大規模回灌的情況下首先要監測的內容。由於地熱井開采時的流體溫度(即使是最大穩定流溫)也並不能完全真實地代表深部熱儲層的溫度,因此要取得地熱回灌對熱儲溫度場影響方面的實測數據,應有針對性的在某一回灌連續性較好的地點,在回灌停止時間段內,選取不同目的層的回灌井進行井下連續穩態測溫測壓工作,獲得熱儲層內各井段在一個停灌周期內的井溫、壓力資料。回灌井測井工作應從停灌後立即開始至下一次回灌來臨之前這一時間段內連續進行。最好每月進行一次;如考慮工作成本,也要做到每2個月測井一次。通過這些連續性的測井資料,才能更好的了解回灌後儲層溫度場、壓力場逐月變化情況和發展勢態。

Ⅸ 回灌井回灌系統裝置

完善配套的地面設施、合理的工藝設備可有效防止各種堵塞,確保回灌的正常操作運行。由於儲層性質和流體特點,不同熱儲層應採取相應的地面水質處理配套設施。應根據水質的化驗結果而優化制定,選擇對預處理水質最有針對性的方法:既要保證回灌水質符合要求,又要防止過度處理以增加不必要的投資。為防止物理堵塞,在回灌系統中應設置三級過濾裝置(一級旋流式除砂器、二級粗效過濾和三級精密過濾)、反沖洗系統、排氣裝置、加壓裝置及氮氣保護裝置等裝備。在連接方式上,主要考慮各自的功能以串接為最佳方式,具體工藝過程見圖4-31。

圖4-31 典型地熱回灌過濾系統工藝流程圖

1.回灌井過濾系統

地熱供暖系統長年運行,管道不可能經常更換,由於管路內的老化、銹蝕,會使流經的地熱流體質量受到不同程度的影響,因此需對回灌水進行凈化過濾處理,去除掉回灌水源中的懸浮固相物質和滋生的細菌,降低水源質量不佳對回灌效果的不良影響。

基岩儲層穩定性較好,岩石緻密堅硬,流體水質較好,回灌效果普遍好於孔隙型儲層。基岩回灌地面工藝配套設施重點在於除砂過濾。為不增加額外投資,可根據地熱流體質量的具體情況,在回灌水源經除砂處理後,在地面凈化措施上可考慮增設精度不大於50μm的管道過濾或其他過濾裝置,達到能將管道及系統中殘留的相對直徑較大的顆粒過濾掉的目的。粗過濾器一般選擇採用袋式或棒式濾料,雖然過濾效果較燒結式要差,但安裝方便,又可反復清洗重復使用,使用壽命長,價格也相對較低。

孔隙型熱儲層由於滲透率小、岩石粒徑細,濾水管網容易被細微顆粒或細菌堵塞,因此要求同時安裝精、粗兩級過濾裝置。粗效過濾器精度應在50～80μm之間,承擔過濾管道及系統中殘留的相對直徑較大的顆粒任務,並在一定程度上減輕精密過濾器的工作負擔,降低反沖洗次數,延長濾料使用壽命;精密過濾器精度應達到3～5μm,採用精度較高過濾效果更好的第三代纏繞棒式濾芯,不僅要濾掉大部分懸浮顆粒,有效防止回灌時井內的物理堵塞,還可以有效地攔截或吸附一部分微生物,防止細菌堵塞。

地熱回灌系統過濾裝置由單個或數個過濾罐組成,通常是多組濾棒組裝在一起,能增加過濾量,以保證過濾效果。精度相同的多個過濾罐一般採用並聯方式連接,並有並聯備用過濾罐,便於其中某個過濾器的反沖洗或維修。單體罐過濾量大小依所需過濾的回灌水量而確定。每個過濾罐應配有精確度等級達到1.0級的差壓變送器或在罐體進、出水兩端分別配備精度為0.01MPa的表盤式壓力監測儀表,可根據罐體兩端壓力的變化情況來辨別過濾器的工作狀態,並決定更換或清洗濾料的時間,以保證過濾效果。如果壓差增大,表明有微小顆粒滯留在濾料上,使得濾料的縫隙變小,應及時通過反沖恢復初始工作壓力。選擇濾芯材料應滿足系統所需精度及效果,同時要考慮耐溫和耐壓。如地熱流體經板式換熱器後,回水溫度在50℃左右,為保證濾料使用壽命,要求濾料耐溫應在60℃左右,如果循環水溫度較高,濾料耐溫范圍也要相應增大,要求濾芯材料耐溫性能高於地熱流體最高溫度;其次是耐壓,由於在回灌運行時系統通常要承受一定的壓力,因此要求過濾器外殼承受壓力應高於系統最大工作壓力。

2.反沖洗系統

由於過濾系統在長時間工作中,管道及設備中的礦物沉渣、微生物等隨流體經過過濾器時將會駐留在過濾袋或過濾棒中。為保證過濾質量和降低泵耗,需要定期、定時對過濾系統進行反沖洗。用於判斷是否需要反沖洗的方法通常是監測過濾器兩端的壓力變化,通常兩端壓差在0.2～0.3mH₂O,或當壓力超出近0.5mH₂O時,應該考慮啟動反沖洗程序。反沖洗系統設計方案通常有兩種:

其一是單獨建立反沖洗系統,即需要配置反沖洗水箱、反沖泵及相關閥門和管道。優點是系統和操作簡單,當配置兩台過濾器時,可不影響回灌的正常運行。但是由於需要單獨配置反沖洗水箱,需要增加設備投資和在機房的佔地面積,定期監測和清洗儲水裝置同樣增加了設備維護的工作量。

第二種方法是設計自循環反沖洗系統。該系統優點是可隨時利用某一過濾器過濾後的清潔水為另一過濾器進行反沖洗,避免單獨配置反沖洗水箱設備、對儲水裝置水質的監測,節約設備投資和部分設備間的空間。同時,反沖洗系統還可以採用自動控制系統,利用電磁閥常開和常閉的特點,通過監測過濾器兩端的壓力變化,控制電磁閥的開啟和關閉,沖洗過濾裝置。該方法提高過濾效果,降低能耗,節約了人工,可以保證過濾裝置始終工作在過濾的最佳狀態。不足之處是反沖洗系統是自循環系統,首先不適宜採用單台過濾器,當回灌量較小時,增加過濾裝置的台數,反而加大設備的投資;其次,多台過濾器運行,也會增加壓力損失,加大運行成本;另外,在循環系統中需要設計獨立的反沖洗管路和控制閥門等。

比較以上兩種設計方法,地熱回灌中採用第二種方法更為普遍。主要原因是節省設備間的空間,避免對反沖洗水質的監測和水箱的定期清洗。只要在設計和施工上保證系統運行可靠,操作方便,該系統可靠性和反沖洗效果均較好。

3.地熱回灌系統排氣裝置

地熱流體本身挾帶大量氣泡,換熱後的循環尾水流經管道並經過過濾後,流速、壓力、溫度、化學特性等均會發生一系列變化,可能會有一部分地熱流體中的原始氣體或經由某種反應(如硝化反應)新產生的氣體釋放出來,或者殘留一部分不飽和氣體如甲烷、二氧化碳等,這些釋放出來的氣體、氣泡團會隨回灌流體一同注入。當地熱流體在管道內流動時,由於管徑阻力和流動狀態的變化,水動力流場狀態會發生變化,不飽和氣體會從流體中析出並生成氣泡,當駐留和堆積在岩石空隙中會產生氣堵。當循環尾水進入過濾器罐體,管徑的變化使其流速迅速降低,壓力下降,氣泡內的壓力和罐內壓力形成壓差,並使得氣泡爆裂,將氣體釋放出來。同時在注入初期,回灌流體會將泵管、井管內或泵管與井管的環狀間隙內的氣體壓入儲層,在回灌通道轉折邊緣停滯,擠占流體通道形成氣體堵塞造成灌量衰減。因此在采、灌系統中要增設排氣裝置,便於釋放回灌過程中因溫度、壓力變化產生的氣體和流體中的不凝氣團,防止流體性質發生變化後生成的氣泡隨回灌水源進入回灌系統,產生氣相阻塞,影響回灌效果。為了確保氣體的有效釋放,排氣裝置應安裝在過濾器之後、加壓泵和回灌井口之前,用以在回灌流體進入回灌井之前排除流體中的多餘氣體。

具體是否有必要安裝排氣罐和該設備的規模、容量,應根據該回灌流體中氣體樣分析檢測報告中氣體所含具體組分和含量的多少而確定。在考慮安裝排氣設施時需要注意兩點,其一是應在罐體頂部要設置自動排氣閥,排氣點處的高度應高於系統主管道及其他設備裝置的最高點,利於系統中氣體濃度聚集到一定程度時,自動將氣體及時釋放到罐體外,降低罐體內的壓力,保證安全;其二注意如果地熱流體中含氣體容量較高時,要採用連接排氣風道方式將已釋放出的氣體排出設備間,以防中毒和引發火災。

4.地熱回灌加壓裝置

天津市多處地熱回灌系統在實際運行中,均出現了回灌井內壓力過高、水位迅速上升現象,尤其是孔隙型熱儲層中或一些成井時間較早的地熱井,在回灌運行的初期這種現象比較明顯,這時就有必要採用加壓方式以提高回灌量。因此在地熱回灌系統中應設置加壓裝置,以便不具備自重回灌條件或在自然回灌條件下回灌困難、效果不理想時,啟動加壓泵設施採用加壓方式進行回灌。

加壓回灌管路系統是在自然回灌管路裝置基礎上,將井管密封,利用水泵壓力進行回灌。加壓回灌與自然回灌管路共同點是抽水管路不用控制閥門,排水及回揚管路完全一致。自然回灌適宜採用從泵管內進水方式,壓力回灌因井管密封,既可以從泵管內進水,也可以用迴流管從泵管外回灌。

壓力回灌適用於回灌井內流體水位高、透水性差的熱儲層和濾網強度較大的地熱深井,主要是針對新近系孔隙型熱儲層的回灌系統。加壓泵應設置在過濾裝置、排氣裝置之後,可選用變頻立式管道離心泵,規格、型號依據回灌量和回灌壓力確定。

壓力回灌時系統有壓力存在,要放氣,因此在管路上應為加壓泵專門配置放氣閥和壓力表等裝置。實際回灌運行啟動時待回灌水從放氣閥溢出,使系統管路中的空氣徹底排出後,再關緊封固放氣閥。採用壓力回灌時,回灌量和壓力要由小到大逐步調節,避免造成井下濾層破壞,同時了解回灌系統的最大承載壓力,不能盲目加壓,否則將致使系統壓力過大而損壞地熱井井管和井口裝置,造成不可估量的損失。

5.地熱回灌系統管網材質要求

由於地熱流體溫度較高和普遍存在一定的腐蝕性,如果回灌運行管路採用普通金屬管材,直供鋼制管道,當地熱流體流經鐵制管道和終端設備後,排放口處尾水中鐵離子的含量要大大高於地熱生產井出口處的含鐵量,並發現鐵嗜菌;當工作系統處於開口狀態時,系統腐蝕更為嚴重。表4-13是天津市DL-25孔隙型地熱井回灌系統主要利用系統出水口水質監測跟蹤資料,數據顯示敞開式排水口比地熱井出水口地熱流體的鐵離子要高出許多,說明採用金屬管網對流體鐵離子影響非常大。因此為有效防止腐蝕和物理、生物堵塞,回灌系統中所有輸送管道、系統循環管網和回灌水管等應首選非金屬管材(玻璃鋼管材或PP-R管材)、鍍鋅鋼管、不銹鋼鋼管,同時還要定期對所採用的管材進行嚴格的防腐處理。

表4-13 DL-25井供熱系統各出口端水質測試結果

地熱回灌地面工程系統採用的管材和管件,應綜合考慮其工作壓力和溫度,地面輸送管路管徑由地熱井井管及流體輸送量確定,一般不宜小於φ150mm。具體選材時除綜合考慮耐腐蝕和安裝連接方便可靠外,還應根據輸送流體的水溫、水質確定,對溫度不高於50℃、拉伸指數(LI)不大於10的地熱流體,可選用玻璃鋼管、碳鋼管材、聚乙烯管或不銹鋼鋼管;對溫度高於50℃、拉申指數(LI)大於10的地熱流體,應選用無縫石油鋼管或碳鋼管材。

6.地熱回灌系統密封要求

地熱回灌系統應是一個完整的嚴格密閉系統,主要體現在以下幾個方面:

1)在回灌運行時整個系統應始終保持正壓,減少空氣在地熱流體輸送中的滲入,嚴防空氣滲入造成管材的氧化腐蝕,並且所有管材都必須具備良好的防腐性能和密封性能。

2)回灌井的井口裝置部分應嚴格進行密閉處理,回灌水管、水位測管、閥門等所有介面的連接方式均應採用法蘭式嚴格密封。尤其是人工動態監測的回灌系統,其出露在井口上的水位測孔不能是敞口直通形式,要設置有專用開關,且不得長時間處於開啟狀態。

3)在地熱井井口安裝隔氧保護設施,如設置具自動壓力調節控制系統的氮氣保護裝置,將井內水位液面以上的井管部分自動充滿惰性保護氣體,始終保持井內壓力略高於大氣壓力,阻止空氣滲入到井內,隔絕空氣與地熱流體的直接接觸,這樣既能防止產生井管腐蝕,又能避免由於氧化反應所產生的新的氧化物沉澱。

4)回灌水管應保證始終浸入回灌井內流體液面以下。

由於井管回灌容易造成氣堵而影響回灌效果,基岩裂隙型熱儲層地熱回灌系統中,不宜採取井管回灌的方式,而且回灌井內不允許下置潛水電泵進行泵管回灌,應通過專用回灌水管將回灌流體從管內注入回灌井內,回灌水管下入回灌井內流體液面以下5～10m,這樣能在一定程度上使整個管路形成某種意義的真空密封狀態和密閉路徑,減少空氣滲入輸送管路,實現自重密封回灌。新近系孔隙型熱儲層進行回灌時原則上應與基岩裂隙型熱儲層回灌系統一致,通過浸入液面以下的回灌水管實現自重回灌。鑒於目前新近系孔隙型熱儲層回灌時普遍出現回灌困難,需要不定期進行回揚,因此,回灌水管下入流體液位以下的深度應加大,浸入深度應不小於該井水位埋深的2倍,以備必要時的空壓機氣舉回揚洗井之用;或在回灌井內下置潛水電機和泵管,下入深度大於最大動水位5～10m,潛水電機可進行抽水回揚洗井,泵管在作回揚管的同時也兼作回灌水管。

回灌井應設置專用的回揚輸水旁管,並需配置專門流量計(表)。

Ⅹ RO濃水處理設備和反滲透設備是一個概念嗎

現階段的RO濃水處理設備設置的初衷，是為了將RO（反滲透）在制水過程中產生的濃水進行專回收利用。一般都屬是再新增一套RO系統來處理，回收率大約都在50%左右。
反滲透設備包括RO架台，RO膜，高壓泵，流量計等，是一個小系統的概念。
不是一個概念，但是用的東西基本都一樣。