1.前言
主要介绍项目背景及来源,拟开凿地热井的主要利用方向、需要的资源品质。如果是进行建筑供暖,需要介绍该项目的建筑面积、高度、建筑结构维护体系,供暖系统末端配备设施(散热方式)情况。
通过现场踏勘,资料收集分析研究,结合政府管理部门规定、规划和建设方的需求,阐明地热井的地理位置、地质构造位置、论证的依据、目的和地热资源将来的利用模式等。
图4-1 地热单井系统工程主要工艺流程图
2.地质构造特征
主要分析论证区域基础地质条件,如构造单元、断裂特征;地层岩性、底板埋深、厚度、物性特征。
3.地温场特征
区域地温场展布趋势,与基底构造关系;盖层平均地温梯度取值;定向井则以井底所在位置确定地温梯度值。
4.热储特征
岩性特征:主要矿物成分、结构、胶结类型、韵律变化;
物性特征:孔隙度、渗透率、颗粒分析百分比、岩溶裂隙发育程度、泥质含量等;
流体特征及产能:主要阴阳离子含量,水化学类型,TDS,pH及单位涌水量等。
5.开采现状与热储动态特征
不同地热井的开采量,开采时间,回灌量及回灌温度(欲作为目的层的重点分析,为动态预测和温度场预测打基础)。近3～5年水位埋深等值线变化情况(应注明年月)。
6.目的层选择
根据前述不同热储层地热地质特征、开采现状、资源动态特征及管理部门的地热管理政策,结合委托方利用方向要求,在技术经济合理的前提下选择目的层。
7.水量、水质、水温预测
论证井水量和水质预测主要采用同构造单元、同热储层开采井水量、水质进行比拟确定。水量预测中除考虑不同井身结构外,还要考虑热储压力变化下的出水量而不是周边井成井初期的出水量。目前天津地区孔隙型储层地热井论证水量一般为下入Φ177.8mm滤水管长60～80m时的出水量;裂隙型地热井一般为祼眼井径Φ152mm、揭露储层厚度500m时的出水量(利用单位降深涌水量能较好反映储层出水能力)。井口水温预测主要通过地温梯度计算出热储层的温度,再推算出井口温度。井口温度与储层温度相差情况(经验值)见表4-1。
表4-1 地热井井口温度与储层温度差值统计表
8.回灌
以供暖利用为主的地热尾水是很好的回灌水源。政府规定供暖尾水必须进行回灌,因此,回灌是开凿地热井论证很重要的一部分。论证阶段回灌的可行性分析主要包括回灌量分析、水质影响分析、热突破预测等。
回灌井布局要垂直主构造裂隙,选择水动力场条件较好位置,比拟周围已有采灌对井运行情况。同层时,采灌对井应选择不同深度,储层深的、物性参数好的作为回灌井。
回灌量主要采用比拟法确定,也可按规划要求,反求井距确定。提出稳定回灌量的保证措施,如管理上严格按操作规程执行(井口保护、回灌操作方式、过滤、加压),必要时回扬以及定期的洗井、酸化等恢复回灌能力措施。
回灌流体对地温场的影响主要是利用概化后的地质模型和数学模型进行预测,主要参数要交代清楚。
9.风险分析
(1)工程风险
主要指地质因素引起的施工风险,包括钻遇风化壳或碳酸盐岩溶洞时突然漏浆;裂隙发育掉块卡钻;遇大段砂岩地层时,因泥浆失水造成泥皮过厚形成吸附黏钻;油气区开采,高压地层井喷、燃烧风险;裸眼过长,井塌风险;中生界、变质岩地层钻进困难,工期延长;石炭—二叠系灰岩与奥陶系灰岩鉴定失误,提前下套管风险;目的层为奥陶系或寒武系时,因岩溶裂隙发育不均而出水量减小;新勘探区因构造、地层变化、储层压力异常、经验不足等引发的工程风险。
(2)地质风险
当论证的目的层缺失、减薄或储层发育较差难以成井时,产生了地质风险。因此,可行性论证要有第二个预备方案,并在施工过程中注意上部揭露储层资料的积累。
10.结论与建议
主要包括以下内容:
1)设计井构造位置,钻遇地层,目的层的选择,对井布局,设计井深;
2)设计井井身结构选择,水温、水量、水质预测;
3)通过模型预测在区域开采条件下,设计对井运行一定年限内,温度场、压力场的变化;
4)凿井费用预算依据,总造价及每延米价格;
5)主要风险提示及预案;
6)开发利用方面的建议。