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地?zé)徙@井

如何確定地?zé)峋砷_(kāi)采量與布井間距

      地?zé)?/a>作為一種可再生的潔凈能源，與常規(guī)能源相比，對(duì)環(huán)境污染小，利于環(huán)境保護(hù)，且具有投資少、見(jiàn)效快的特點(diǎn)。目前，作為中低溫地?zé)豳Y源豐富的國(guó)家，我國(guó)的地?zé)嶂苯永?/a>處于世界前列，在供暖、洗浴、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等方面創(chuàng)造出巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
 
 
 
  我國(guó)大多數(shù)地?zé)崽?/a>均屬于沉積盆地傳導(dǎo)型的中低溫地?zé)崽?/a>，熱儲(chǔ)層溫度低于100℃，熱水儲(chǔ)存于沉積的砂礫巖或碳酸鹽巖中。由于熱儲(chǔ)層埋藏深、滲透性、連通性差，不能接受地表大氣降水的直接補(bǔ)給，只有微弱的側(cè)向徑流補(bǔ)給，屬于半封閉的深層承壓水系統(tǒng)。在這種情況下，地?zé)崴?/a>的開(kāi)采以地下含水層壓力的消耗為代價(jià)，即開(kāi)采過(guò)程中地層壓力逐步下降，地?zé)峋?/a>水位埋深逐年增大，水位下降速率與采出的熱水量呈正相關(guān)。
  地?zé)峄毓嗉夹g(shù)作為有效減緩地層壓力下降的手段，在許多國(guó)家已被應(yīng)用，但其受地質(zhì)、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等多重條件的制約。不同的地質(zhì)條件下，回灌能力差別很大，目前，砂巖熱儲(chǔ)層低壓回灌存在著熱儲(chǔ)砂巖孔隙被堵塞，灌不進(jìn)去的技術(shù)難題。即使能夠?qū)?a href="http://www.rijz.cn/t/低溫.html" >低溫熱廢水回灌進(jìn)去，也存在著熱儲(chǔ)層溫度急劇下降的問(wèn)題，而熱儲(chǔ)層溫度的恢復(fù)需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。實(shí)際上，國(guó)內(nèi)目前成功的地?zé)峄毓?/a>試驗(yàn)，如天津市的地?zé)峄毓?/a>也僅限于裂隙發(fā)育的碳酸鹽巖熱儲(chǔ)層，且開(kāi)采熱儲(chǔ)層與回灌層屬于不同層段，層間水力聯(lián)系微弱，這樣雖然解決了熱廢水環(huán)境影響問(wèn)題，但并不能夠有效地減緩地層壓力下降。同時(shí)，回灌井的鉆鑿需要投入大量資金，將阻礙處于初級(jí)階段的地?zé)岙a(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
 
  因此，只有科學(xué)合理地確定地?zé)?/a>井可開(kāi)采量與布井間距，保證地?zé)?/a>井的使用年限，才能使地?zé)峋幌陆堤幱诳煽貭顟B(tài)。由此，使地?zé)?a href="http://www.rijz.cn/t/開(kāi)發(fā).html" >開(kāi)發(fā)才能步入良性循環(huán)的軌道，實(shí)現(xiàn)地?zé)?a href="http://www.rijz.cn/t/開(kāi)發(fā).html" >開(kāi)發(fā)的可持續(xù)性。
 
  2 確定地?zé)峋砷_(kāi)采量與布井間距的依據(jù)與步驟目前，我國(guó)確定地?zé)峋砷_(kāi)采量與布井間距的依據(jù)為全國(guó)礦產(chǎn)儲(chǔ)量委員會(huì)辦公室文件——儲(chǔ)辦發(fā)[1996]51號(hào)《關(guān)于地?zé)釂尉?a href="http://www.rijz.cn/t/勘查.html" >勘查報(bào)告審批要求的通知》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《通知》）。該文件規(guī)定對(duì)于層狀熱儲(chǔ)層，應(yīng)依據(jù)該井開(kāi)采可能影響區(qū)內(nèi)的可采熱儲(chǔ)存量與地?zé)峋_(kāi)采期排放的總熱量進(jìn)行熱均衡驗(yàn)算確定，其步驟如下：
 
  2.1  依據(jù)地?zé)峋?a href="http://www.rijz.cn/t/抽水試驗(yàn).html" >抽水試驗(yàn)資料,用內(nèi)插法(最大水位下降以不大于2Om為宜)初步確定地?zé)峋砷_(kāi)采量,并以公式QW=3650OQCW（tW-tO）計(jì)算按此量開(kāi)采100年所排放的總熱量。
 
  式中：
 
  QW——地?zé)峋_(kāi)采100年所排放的總熱量；
 
  Q  ——地?zé)峋臻_(kāi)采水量；
 
  2.2  依據(jù)地?zé)峋?a href="http://www.rijz.cn/t/地質(zhì).html" >地質(zhì)剖面，按公式Qr=KHCr（tr-tO）計(jì)算確定地?zé)峋_(kāi)采利用熱儲(chǔ)層單位面積可開(kāi)采的熱儲(chǔ)存量。
 
  式中：
 
  Qr——地?zé)峋_(kāi)采影響區(qū)內(nèi)可采熱儲(chǔ)存量；
 
  K——熱儲(chǔ)層地?zé)岵墒章剩?/div>
 
  H——地?zé)峋玫臒醿?chǔ)層厚度；
 
  Cr——熱儲(chǔ)層平均熱容量；
 
  tr——熱儲(chǔ)層地?zé)崞骄鶞囟取?/div>
 
  2.3  按均衡原理以公式F=QW/Qr計(jì)算熱儲(chǔ)層可采熱儲(chǔ)存量與地?zé)峋_(kāi)采100年排放總熱量保持均衡所需的熱田面積，并按圓面積公式估算地?zé)峋木唷?/div>
 
  2.4  在該地?zé)崽?/a>尚無(wú)其他地?zé)嵘a(chǎn)井或已有井的井距超過(guò)計(jì)算的布井間距，可以地?zé)峋?a href="http://www.rijz.cn/t/抽水試驗(yàn).html" >抽水試驗(yàn)資料初步確定的可開(kāi)采量為該井的可開(kāi)采量；若已有井井距小于計(jì)算的布井間距,則應(yīng)以已有井距的二分之一為半徑劃定的圓面積作為該井可開(kāi)采的控制范圍，并以該范圍內(nèi)的可采熱儲(chǔ)存量作為該井的地?zé)崴_(kāi)采允許排放的熱量，進(jìn)而反求其可開(kāi)采量。
 
  3 存在的問(wèn)題
 
  《通知》制定于1996年，經(jīng)多年地?zé)衢_(kāi)發(fā)的應(yīng)用實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)其中關(guān)于確定地?zé)峋砷_(kāi)采量與布井間距的依據(jù)部分存在許多問(wèn)題，和現(xiàn)階段我國(guó)地?zé)衢_(kāi)發(fā)利用要求相矛盾。如：不符合地?zé)崴?/a>賦存、變化規(guī)律、無(wú)法滿(mǎn)足地?zé)?a href="http://www.rijz.cn/t/開(kāi)發(fā)利用.html" >開(kāi)發(fā)利用可持續(xù)性的要求等。
 
  3．1設(shè)計(jì)地?zé)峋_(kāi)采時(shí)間過(guò)長(zhǎng)
 
  《通知》中按地?zé)峋_(kāi)采100年計(jì)算排放的總熱量，依其而估算出地?zé)峋木?，設(shè)計(jì)地?zé)峋褂媚晗逓?00年。
 
  目前，地?zé)峋毡椴捎玫墓懿臑槭吞坠埽|(zhì)量很好，使用年限可達(dá)30年以上。但由于地?zé)崴V化度一般都很高，對(duì)管壁的腐蝕較強(qiáng)，特別是在水位變動(dòng)帶，腐蝕更加明顯，因此，地?zé)峋墓懿哪芊袷褂?00年尚沒(méi)有肯定的例證。
 
  地?zé)豳Y源雖然是一種可再生能源，但是其再生的過(guò)程十分久遠(yuǎn)，地?zé)崴_(kāi)采必然導(dǎo)致地下水位持續(xù)下降。以100年作為地?zé)峋拈_(kāi)采時(shí)間，只能以減少可開(kāi)采量作為代價(jià)才能有望達(dá)到，這將限制地?zé)峋睦眯剩瑹o(wú)法滿(mǎn)足實(shí)際需求。雖然地?zé)衢_(kāi)發(fā)需要可持續(xù)性，但沒(méi)有其經(jīng)濟(jì)效益，將沒(méi)有人愿意開(kāi)發(fā)地?zé)?/a>。因此，作為一種能源開(kāi)采，地?zé)崤c煤炭、石油等常規(guī)能源一樣，為了取得最好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益，地?zé)?a href="http://www.rijz.cn/t/開(kāi)發(fā).html" >開(kāi)發(fā)需要可持續(xù)性，但作者認(rèn)為，沒(méi)有必要非開(kāi)采100年。持續(xù)過(guò)程太長(zhǎng)，應(yīng)根據(jù)地?zé)崽?/a>的實(shí)際資源量，開(kāi)采年限相應(yīng)減少為宜。
 
  3．2未考慮地?zé)岬刭|(zhì)條件的差異
 
  地?zé)崴鎯?chǔ)于地下熱儲(chǔ)層中，可分為砂巖孔隙熱儲(chǔ)、碳酸鹽巖巖溶熱儲(chǔ)、裂隙熱儲(chǔ)等。不同巖性的熱儲(chǔ)層具有不同的性質(zhì)，即使相同巖性的熱儲(chǔ)層，其滲透性、儲(chǔ)水性差異也很大，因此地?zé)峋克繒?huì)大小不等。
 
  一般情況下，砂巖孔隙熱儲(chǔ)連通性好、孔隙度大，滲透性好，地?zé)峋克看?；而巖溶熱儲(chǔ)、裂隙熱儲(chǔ)發(fā)育不均，地?zé)峋克坎顒e很大。如位于黃驊坳陷滄東凹陷的滄州溫泉托老院地?zé)峋?，所取熱?chǔ)層為上第三系館陶組砂巖孔隙熱儲(chǔ)，水位降深16.81m時(shí)涌水量達(dá)2877m3／d；位于滄縣隆起獻(xiàn)縣凸起的獻(xiàn)迎熱1井，所取熱儲(chǔ)層為元古界薊縣系霧迷山組巖溶熱儲(chǔ)，水位降深54.94m時(shí)涌水量為1965m3／d；而位于冀中坳陷藁城凸起的熱電1井，所取熱儲(chǔ)層為下古生界奧陶系巖溶熱儲(chǔ)，水位降深190m時(shí)涌水量?jī)H為840m3／d。
 
  《通知》中統(tǒng)一規(guī)定：依據(jù)地?zé)峋?a href="http://www.rijz.cn/t/抽水試驗(yàn).html" >抽水試驗(yàn)資料,用內(nèi)插法(最大水位下降以不大于2Om為宜)初步確定地?zé)峋砷_(kāi)采量，而未認(rèn)真考慮不同地區(qū)地?zé)岬刭|(zhì)條件的差異性。據(jù)此，滄州溫泉托老院地?zé)峋唤瞪?6.81m時(shí)可開(kāi)采量達(dá)2877m3／d，獻(xiàn)迎熱1井水位降深20m時(shí)可開(kāi)采量715m3／d，而熱電1井水位降深20m時(shí)可開(kāi)采量?jī)H88m3／d，差距非常大。其中熱電1井若按88m3／d開(kāi)采，應(yīng)屬于報(bào)廢井，而該井總投資達(dá)400多萬(wàn)元。因此，地?zé)峋砷_(kāi)采量的確定應(yīng)綜合考慮不同地區(qū)地?zé)岬刭|(zhì)條件的差異性，而不應(yīng)以水位下降的固定值來(lái)計(jì)算。
 
  3．3缺乏合理操作性
 
  熱儲(chǔ)層由于埋藏深，地層壓力大，在未開(kāi)發(fā)地區(qū)，開(kāi)始打開(kāi)熱儲(chǔ)層時(shí)，地?zé)峋臒崴径寄軌蜃粤?，即地?zé)峋跏检o水位埋深高于地面。如冀中坳陷饒陽(yáng)凹陷任熱1井，取水熱儲(chǔ)層為館陶組熱儲(chǔ)，1980年11月成井時(shí)初始靜水位高出地面14m；滄縣隆起獻(xiàn)縣凸起獻(xiàn)迎熱1井，2000年11月成井時(shí)關(guān)井井口壓力0.36Mpa，初始靜水位高出地面36m?！锻ㄖ分幸?guī)定以最大水位下降不大于2Om確定地?zé)峋砷_(kāi)采量，對(duì)于獻(xiàn)迎熱1井來(lái)說(shuō)，其自流時(shí)水位降深36m，自流量1389 m3／d，若按通知中規(guī)定，其可開(kāi)采量則為降深20m時(shí)的772 m3／d，小于自流量，顯然不合理，無(wú)論從技術(shù)還是從經(jīng)濟(jì)角度講，都缺乏合理的操作性。