CN110749703A - 一种模拟砂岩热储地热尾水回灌与示踪实验的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种模拟砂岩热储地热尾水回灌与示踪试验方法，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。本发明的优点是：通过获取不同频率、不同砂槽空间位置的水位（压力）数据，同时通过取样水管采集不同时段、不同位置的水样，进行示踪剂检测，根据检测结果，结合各监测仪器反映的水位、压力变化数据，建立回灌数值模型，进行反演计算不同采灌量、不同砂岩热储层条件下的采灌井水质连通时间，进而为合理规划采灌工程布局等地热资源的可持续开发利用提供技术支撑。

Description

一种模拟砂岩热储地热尾水回灌与示踪实验的方法

技术领域

本发明涉及一种模拟砂岩热储地热尾水回灌与示踪实验的方法，涉及地热资源领域的研究。

背景技术

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，如图1所示。示踪试验即在回注水中加入示踪剂，示踪剂相应的溶质在地热水的渗流作用下不断运行，然后通过对周边开采井水质进行检测，根据示踪剂的浓度，判断回注水在热储层中的运行速度，进而为研究地热回灌技术提供依据。

在现有技术中，由于地热井施工技术难度相对较大，投资成本高，采灌井间距一般都在300～800之间，根据以往的砂岩热储层中开展的回灌与示踪试验试验，一般一个或连续多个供暖季，并未发现开采井水温降低或者在开采井中检测到示踪剂，无法掌握回注的地热尾水在热储中运移方向、速度等规律；根据在理想条件下的理论模型计算，合理采灌井距在400m以上，但实际热储砂层的厚度，孔隙度，热储层砂岩颗粒大小等都对地热水的运移速度有一定的影响，不同采灌条件、不同砂岩热储层条件下的合理采灌井距仍然是目前亟待研究解决的问题之一。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明提出一种砂岩热储地热尾水回灌与示踪试验的方法，解决了实际工程中由于采灌井距离造成的示踪剂监测不到，而无法判断地热回注水在不同厚度、孔隙度、砂岩颗粒大小的砂岩热储运行方向、速度的问题，便于监测到示踪剂，掌握其回注的地热水运移特征，为回灌模型的建立提供反演数据，最终为研究回灌对热储层影响、合理规划采灌工程布局等提供依据。

本发明的技术方案是：一种模拟砂岩热储地热尾水回灌与示踪试验方法，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；

（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；

（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，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）通过电脑录数据起止时间及频率，模拟回灌与示踪试验运行开始，获取不同频率、不同砂槽空间位置的压力数据，同时通过取样水管采集不同时段、不同位置的水样，进行示踪剂检测，根据检测结果，结合各监测仪器反映的水位和压力变化数据，运用COMSOL软件，建立回灌模型，基于该回灌模型进行反演计算不同采灌量和不同砂岩热储层条件下的采灌井水质连通时间。

在砂岩中布设的数个压力传感器呈网格状分布。

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。

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。

本发明的优点是：通过获取不同频率、不同砂槽空间位置的水位（压力）数据，同时通过取样水管采集不同时段、不同位置的水样，进行示踪剂检测，根据检测结果，结合各监测仪器反映的水位、压力变化数据，建立回灌数值模型，进行反演计算不同采灌量、不同砂岩热储层条件下的采灌井水质连通时间，进而为合理规划采灌工程布局等地热资源的可持续开发利用提供技术支撑。

附图说明

图1是本发明中各结构层的布置关系示意图。

图2是图1中热储层的压力传感器的布置示意图。

图3是图1中补水管道的连接关系示意图。

图4是图1中示踪剂检测取样水管的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。

参见图1至图4，本发明涉及一种模拟砂岩热储地热尾水回灌与示踪试验方法，包括以下步骤：

（1）铺设模拟砂槽，上部采用粘土作为隔水层2（隔水层外壁5），下部采用砂岩作为热储层1，在砂岩中布设数个压力传感器，并进行编号；在热储层1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10，并进行编号；位于同一直线上的示踪剂检测取样水管10长度不同；

（2）设置贯通隔水层以及热储层的开采井4和回灌井3，在开采井和回灌井之间，以及在开采井3和回灌井4的外围，均匀等距布设同层位的水位监测井6；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；

（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6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9相连通，在连通管上安装有连通管阀门8，所述的补水管道9位于热储层1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，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）通过电脑录数据起止时间及频率，模拟回灌与示踪试验运行开始，获取不同频率、不同砂槽空间位置的压力数据，同时通过取样水管采集不同时段、不同位置的水样，进行示踪剂检测，根据检测结果，结合各监测仪器反映的水位、压力变化数据，运用COMSOL软件，建立回灌模型（通过设置热储层参数包括岩石粒径、孔隙度、渗透系数、渗透率、弹性释水系数、采灌井距、采灌量参数而设置），基于该回灌模型进行反演计算不同采灌量和不同砂岩热储层条件下的采灌井水质连通时间。

在砂岩中布设的数个压力传感器7呈网格状分布。

所述的热储层1从上至下被设置成数层单元热储层，每一单元热储层的厚度、孔隙度、砂岩颗粒大小均不相同，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。

所述的示踪剂检测取样水管10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11，在所述滤水孔11的外围包覆有过滤网13。

本发明的工作原理是：通过电脑记录数据起止时间及频率，模拟回灌与示踪试验运行开始，获取不同频率、不同砂槽空间位置的水位（压力）数据，同时通过取样水管采集不同时段、不同位置的水样，进行示踪剂检测，根据检测结果，结合各监测仪器反映的水位、压力变化数据，建立回灌数值模型，进行反演计算不同采灌量、不同砂岩热储层条件下的采灌井水质连通时间，进而为合理规划采灌工程布局等地热资源的可持续开发利用提供技术支撑。

Claims (4)

1.一种模拟砂岩热储地热尾水回灌与示踪试验方法，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；

（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，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）通过电脑录数据起止时间及频率，模拟回灌与示踪试验运行开始，获取不同频率、不同砂槽空间位置的压力数据，同时通过取样水管采集不同时段、不同位置的水样，进行示踪剂检测，根据检测结果，结合各监测仪器反映的水位、压力变化数据，运用COMSOL软件，建立回灌模型，基于该回灌模型进行反演计算不同采灌量和不同砂岩热储层条件下的采灌井水质连通时间。

2.根据权利要求1所述的一种模拟砂岩热储地热尾水回灌与示踪试验方法，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所述的一种模拟砂岩热储地热尾水回灌与示踪试验方法，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所述的一种模拟砂岩热储地热尾水回灌与示踪试验方法，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。

Images