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地?zé)豳Y源開發(fā)利用

地?zé)豳Y源開發(fā)的科技技術(shù)具體有哪些？

  （一） 地?zé)峋?/a>
 
  2.井徑
 
  上部應(yīng)滿足設(shè)計開采年限內(nèi)下入與井出水量相匹配的深井水泵對井管口徑的要求和下入水位監(jiān)測儀器的要求，下部應(yīng)滿足下入井孔修理設(shè)備的要求。     3.井斜度保持垂直，在100m深度內(nèi)其井斜不得大于1°。
 
  4.地層剖面
 
  通過鉆井、地球物理測井，取全取準(zhǔn)地層剖面地質(zhì)資料、測溫資料， 嚴(yán)格劃分各熱儲層頂、底板深度。
 
  5.止水封孔
 
  對開采熱儲層頂板以上井段進(jìn)行嚴(yán)格的止水封孔，防止非開采層或上層低溫水的串通和污染。
 
  6.完井試驗
 
  針對熱水井投入生產(chǎn)的需要進(jìn)行抽水或放噴試驗、水質(zhì)分析及穩(wěn)態(tài)井溫測量，準(zhǔn)確取得熱水的水位、水溫、水位降低及相應(yīng)出水量和水質(zhì)等資料，對于中、高溫熱水井，還必須準(zhǔn)確測定井口壓力，不同壓力下的汽水流量和溫度，水、汽含量及其比例，分離蒸汽中的不凝氣體含量等，評價熱水井的生產(chǎn)潛力。
 
  1. 密封膠墊；2. 定位密封法蘭；3. 填料函及填料；4.井口基座；5.井管（二） 井口裝置
 
  1.多功能井口裝置
 
  地?zé)?/a>井口裝置是地?zé)?/a>井開發(fā)中最基本的井口設(shè)備，是維持地?zé)峋a(chǎn)正常運行，進(jìn)行熱水動態(tài)監(jiān)測，防止由于井管伸縮及地面下降而引起的事故，減少熱水的腐蝕作用等所必須的。隨著地?zé)崂?/a>的逐步發(fā)展，地?zé)峋木谘b置逐步規(guī)范化，目前在中國天津地?zé)衢_發(fā)中較普遍采用的多功能井口裝置就是其中之一（圖1）。
 
  該裝置有以下功能：
 
  1）能有效地防止井管伸縮造成的泵座破壞及漏水事故。
 
 
  2.井口隔氧裝置
 
  有的地?zé)峋?，由?a href="http://www.zbqkq.com/t/地質(zhì).html" >地質(zhì)及施工方面的因素，水中的含砂量超過國家規(guī)定的工業(yè)用水含砂量標(biāo)準(zhǔn)（含砂量應(yīng)低于1/200萬），影響熱水的正常使用。若含砂量高的地?zé)崴糜?a href="http://www.zbqkq.com/t/供暖.html" >供暖，會造成管路系統(tǒng)堵塞，因此對于含砂量超過標(biāo)準(zhǔn)的地?zé)峋?，?yīng)采取除砂措施。目前國內(nèi)設(shè)計的旋流式除砂器（圖3，是一種較為理想的地?zé)崂孟到y(tǒng)中的除砂設(shè)備，該設(shè)備一般安裝在熱水井口的出水管上。
 
  有的地?zé)峋诰跍p壓后呈汽、水兩態(tài)，且含有大量的不凝氣體，用于供熱，會在供熱管道中形成氣阻，造成管道沖擊現(xiàn)象，影響正常供熱。對這類地井應(yīng)采用汽、水分離的井口裝置，將汽水混合物在井口分離開來，分別送給用戶。這種裝置包括：分離器、集水箱（或分水箱）及配管系統(tǒng)。
 
  （三） 地?zé)崴?a href="http://www.zbqkq.com/t/直接利用.html" >直接利用
 
  地?zé)崴糜谥苯?a href="http://www.zbqkq.com/t/供暖.html" >供暖，是將地?zé)崴苯铀腿?a href="http://www.zbqkq.com/t/采暖.html" >采暖用戶終端散熱器進(jìn)行采暖的地?zé)崴?a href="http://www.zbqkq.com/t/供暖.html" >供暖方式。供暖降溫后的地?zé)崴?jīng)綜合利用后排放或回灌（圖4,其優(yōu)點是供暖方式簡單，投資少，地?zé)崴疅崃坷贸浞帧?/div>
 
  （四）地?zé)崴拈g接利用
 
  主要用在地?zé)峁┡?/a>上。對水質(zhì)差、具有腐蝕性和產(chǎn)生結(jié)垢的地?zé)崴糜诠┡?，往往采用間接利用方式，即采用中間換熱的方式。地?zé)崴疄橐淮嗡?a href="http://www.zbqkq.com/t/采暖.html" >采暖循環(huán)水為二次水（一般采用低礦化的優(yōu)質(zhì)水或蒸餾水）。兩路水通過中間換熱器換熱，采暖循環(huán)水從地?zé)崴修D(zhuǎn)換出的熱量送至用戶采暖；地?zé)崴?jīng)換熱降溫后，再進(jìn)行綜合利用或排放或回灌。
 
  間接供暖與直接利用的區(qū)別在于有無中間換熱器，與直接利用相比，其優(yōu)點是：采暖系統(tǒng)的循環(huán)泵，輸送管網(wǎng)和用戶終端不會因地?zé)崴倪M(jìn)入造成腐蝕、結(jié)垢，擴(kuò)大了質(zhì)量差的地?zé)崴?/a>范圍，但由于增加換熱器，系統(tǒng)投資增加，地?zé)崴?jīng)過換熱，二次循環(huán)水的供暖溫度低于地?zé)崴臏囟?，供暖面積相應(yīng)減少，降低了地?zé)崴衫?a href="http://www.zbqkq.com/t/熱能.html" >熱能。
 
  采用間接供暖的關(guān)鍵設(shè)備是中間換熱器，由于它直接與具有腐蝕性的地?zé)崴佑|，其材質(zhì)必須是耐腐蝕性的，據(jù)國內(nèi)一些使用不同材質(zhì)的換熱器進(jìn)行地?zé)崴g接供暖的使用效果看，以鈦板換熱器為最佳。如天津在利用Cl離子含量863?mg/L，SO4離子含量達(dá)1?993mg/L的地?zé)崴M(jìn)行間接供暖，使用了鈦板換熱器，已用了9個采暖期，換熱器板片未見腐蝕。鈦板換熱器在地?zé)崴芯哂休^好的耐腐蝕性，對系統(tǒng)的密封性要求不高，使用壽命可達(dá)20年以上，但鈦材價格較貴，增加了設(shè)備的投資也是應(yīng)該考慮的。
 
  目前，在一些國家（美國、新西蘭、日本等），采用了地?zé)峋畵Q熱器系統(tǒng)（簡稱DHE系統(tǒng)），進(jìn)行間接取熱的方法。該系統(tǒng)是將換熱器（由同軸管或U型管構(gòu)成）置于井下，清潔的冷水在管內(nèi)流動，通過井下?lián)Q熱器將地下的熱量取出，供給用戶，經(jīng)用戶使用后，再由水泵打入井下?lián)Q熱器進(jìn)行封閉循環(huán)換熱（圖６。此方法因不直接抽出地?zé)崴蓽p少因直接開采利用地?zé)崴鸬乃幌陆岛?a href="http://www.zbqkq.com/t/地面沉降.html" >地面沉降，以及廢熱水排放引起的環(huán)境污染等問題,是保護(hù)熱儲的有效方法。目前國內(nèi)尚未采用。
 
  當(dāng)pH值升高時，CO2-3濃度上升，碳酸鈣垢易生成。pH值由CO2分壓控制，地?zé)崴畤姵龅孛?，壓力下降，?dǎo)致CO2逸出，使水中pH值升高，造成碳酸鈣垢的形成。判斷熱水中碳酸鈣垢能否形成，國內(nèi)外專家進(jìn)行了大量研究，提出了雷茲譜指數(shù)、拉申指數(shù)等結(jié)垢趨勢判別式。研究表明，對熱水中氯離子含量低的可用雷茲譜指數(shù)判斷；對氯離子含量超過25％毫克當(dāng)量百分比的，則可采用拉申指數(shù)予以判斷。
 
  雷茲譜指數(shù)表達(dá)式為：R1＝2pHs-pHa
 
  式中： pHa為地?zé)崴畃H實測值; pHs為計算的pH值,高于此值，則水中有碳酸鈣沉淀?？捎孟率接嬎悖?/div>
 
  pHs=lg（Ca2+）-lg（ALK）＋Kc
 
  式中：Ca2+為熱水中鈣離子的摩爾濃度; ALK＝(HCO3) ，為流體中重碳酸根的摩爾濃度;Kc為常數(shù)，包括兩個與溫度有關(guān)的平衡常數(shù)和活度系數(shù)的復(fù)雜常數(shù)。根據(jù)計算的R1值，估算熱水中的結(jié)垢傾向。
 
  當(dāng)R1＜4.0，非常嚴(yán)重結(jié)垢；
 
  4.0＜R1＜5.0，嚴(yán)重結(jié)垢；
 
  5.0＜R1＜6.0，中等結(jié)垢；
 
  6.0＜R1＜7.0，輕微結(jié)垢；
 
  R1＞7.0，不結(jié)垢。
 
  拉申指數(shù)的表達(dá)式為：L1＝Cl＋SO4/ALK
 
  式中：Cl為氯化物或鹵化物濃度；SO4為硫酸鹽濃度；ALK為總堿度。
 
  此三項均以等當(dāng)量的CaCO3（mg/L）表示當(dāng) L1＞0.5，不結(jié)垢；L1＜0.5，可能結(jié)垢。
 
  （2）硫酸鈣垢
 
  中國地?zé)?/a>水開發(fā)利用最普遍存在的結(jié)垢問題是碳酸鈣垢，對其防止，一是除垢，即讓碳酸鈣垢自然形成，然后定期、不定期的加以清除；二是防垢，即采取預(yù)防措施，防止或控制垢的發(fā)生。
 
  除垢的方法是：
 
  1) 機(jī)械除垢，一般采用輕型鉆機(jī)，配備專用鉆頭，定期清垢；也可用軟管鉆機(jī)通井；2) 用高壓水泵進(jìn)行水壓破碎；
 
  3) 用HCl和HF等溶解水垢。
 
  防垢的方法有：
 
  (1) 化學(xué)方法即在地?zé)崴型斗潘嵝匀芤海档蜔崴膒H值，使碳酸鈣不致沉淀。
 
  (2) 增壓法即采用深井泵或潛水泵輸送井中地?zé)崴?，使其在系統(tǒng)中保持足夠壓力而不發(fā)生氣化，以防止CaCO3沉淀；垢減輕成疏散狀，便于清洗。      (3) 磁法即在地?zé)崴斔芫€上安裝磁法防除垢裝置，對地?zé)崴M(jìn)行磁化處理，使垢減輕并成松散狀，便于清洗。
 
  (4) 防垢涂層法即選用合適的涂料涂襯在管壁內(nèi)，防止管壁結(jié)垢。
 
  （六）地?zé)豳Y源開發(fā)中的節(jié)水、節(jié)能技術(shù)
 
  中國地?zé)豳Y源的開發(fā)利用，已逐步由粗放型向集約型轉(zhuǎn)變，在一些開發(fā)利用比較早的地區(qū)，運用集中供熱、梯級開發(fā)、降低地?zé)崴欧艤囟取?a href="http://www.zbqkq.com/t/地?zé)崴毓?html" >地?zé)崴毓?/a>、自動控制等技術(shù)，有效地利用了當(dāng)?shù)氐?a href="http://www.zbqkq.com/t/地?zé)豳Y源.html" >地?zé)豳Y源，減少了地?zé)?a href="http://www.zbqkq.com/t/資源.html" >資源的損失，提高了地?zé)豳Y源利用的社會經(jīng)濟(jì)效益。
 
 
  運用集中供熱技術(shù)開發(fā)地?zé)豳Y源在福州地?zé)崽?/a>應(yīng)用比較早、效果比較好。依據(jù)地?zé)崽?/a>的富水地段集中、有利于集中開采的特點，1991年福州市成立了福州市溫泉供應(yīng)公司，在熱田南、北兩處富水地段集中打井開采地?zé)?/a>水，建立南、北兩個地?zé)崴畯S。取代了部分分散開采的地?zé)崴?。該公司兩水廠年供地?zé)崴?27萬m3，開采量僅占全熱田開采量35.7％，但用戶卻占全熱田用熱單位的72％左右，覆蓋面積達(dá)15km2, 是熱田可采面積的3倍，年洗浴總?cè)舜握既珶崽锢玫責(zé)崴丛】側(cè)舜蔚?5.32％，取得了顯著的社會經(jīng)濟(jì)效益。
 
  地?zé)崴Y源是具有多種用途的自然資源，既可應(yīng)用其蘊(yùn)藏的能源，又可利用其水資源，因此開發(fā)地?zé)?/a>資源都十分重視實行梯級開發(fā)，綜合利用。天津在地?zé)衢_發(fā)利用中，堅持對地?zé)釡囟?/a>的梯級利用，對溫度60℃以上的地?zé)崴?，先行供暖，并?yán)格控制排放水溫度；溫度40～50℃的地?zé)崴?，則以理療、浴療為主；溫度25～40℃的地?zé)崴唇∩眄椖窟M(jìn)行開發(fā)。湖北英山地?zé)崽?/a>在開發(fā)中，從地?zé)崴V化度低、水質(zhì)好、適合多種用途的實際情況出發(fā)，根據(jù)不同用途，建立干燥（孵化）-洗浴-養(yǎng)魚-灌溉的梯級利用模式，保證了地?zé)釡囟?/a>的有效利用。北京小湯山對水溫44℃的地?zé)崴捎孟率瞿Ｊ叫虚_發(fā)，即地?zé)崴槌龊螅?jīng)除砂進(jìn)入熱交換器，首先采暖，采暖回水經(jīng)管道泵循環(huán)進(jìn)熱交換器循環(huán)使用，地?zé)崴岷?，部分分配給養(yǎng)魚池、花房等進(jìn)行二次供暖；部分經(jīng)處理后送至生活區(qū)供應(yīng)各生活用熱水點，使低溫熱水資源得了充分的利用。
 
  這是減少熱資源浪費的重要途徑，天津地區(qū)采用二級供暖方式，即回水重復(fù)利用或二次加熱供暖的方式，有效地降低了地?zé)崴┡呐潘疁囟龋话憧蓪⑴潘疁囟冉抵?8～40℃，提高了地?zé)崴Y源的利用率。
 
  地?zé)崴毓?/a>是減少熱水資源消耗，控制熱儲層壓力下降，提高地?zé)豳Y源利用率，保護(hù)環(huán)境的重要手段。國內(nèi)外在地?zé)豳Y源開發(fā)中均十分重視這一技術(shù)的運用。目前的作法有三：一是對井回灌，即一個熱水生產(chǎn)井、一個回灌井組成地?zé)?a href="http://www.zbqkq.com/t/供暖系統(tǒng).html" >供暖系統(tǒng)，生產(chǎn)井提供地?zé)崴┡?、采暖后的回水壓?a href="http://www.zbqkq.com/t/回灌井.html" >回灌井回收，以減少熱水資源的損失。法國巴黎盆地利用地?zé)峁┡?/a>基本上采用這一模式，中國目前也在開始應(yīng)用這一技術(shù)；二是同井分層抽灌，即從地?zé)峋骋粌又谐槿〉責(zé)崴?，提供利用后，再將回?a href="http://www.zbqkq.com/t/回灌.html" >回灌到同一地?zé)峋械牧硪粌又校▓D８）技術(shù)在匈牙利得到了應(yīng)用，收到了比較好的效果，建井費用可比對井回灌減少50%～70％； 三是單井回灌，即在地?zé)豳Y源開發(fā)區(qū)，選擇適宜地段和熱儲層位建立單獨的地?zé)峄毓?/a>井，回收利用后的地?zé)釛壦?a href="http://www.zbqkq.com/t/中國.html" >中國已先后在北京、天津大港、福州等地?zé)崽?/a>開展了這方面的研究， 積累了一些經(jīng)驗。
  對地?zé)豳Y源開發(fā)利用系統(tǒng)實行自動化監(jiān)控管理，以提高地?zé)豳Y源的開發(fā)利用水平，是當(dāng)前地?zé)衢_發(fā)中國內(nèi)外都十分關(guān)注的問題。中國不少地?zé)崽锏拈_發(fā)管理都在進(jìn)行這方面的探索，并取得了一些成功的經(jīng)驗，如天津塘沽地?zé)嵩囼炑芯恐行模趪釹CADA系統(tǒng)（監(jiān)控數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）的基礎(chǔ)上，開發(fā)了與國外設(shè)計的控制系統(tǒng)功能相仿的自動控制系統(tǒng)，裝備塘沽TR-24地?zé)峋?，做到?a href="http://www.zbqkq.com/t/全自動.html" >全自動控制供熱、供水系統(tǒng)的安全運行。北京小湯山空軍接待站地?zé)峋捎?a href="http://www.zbqkq.com/t/山東.html" >山東煙臺黃金設(shè)計研究院科技公司設(shè)計的自控系統(tǒng)，對地?zé)崴?、潛水泵變頻調(diào)速和采暖回水恒溫排放等實行自動監(jiān)控，改變了傳統(tǒng)的手工操作，取得了顯著的社會經(jīng)濟(jì)效益。采暖排水溫度由40℃降至28℃，減少了熱量損失，確保設(shè)備穩(wěn)定運行，減少了事故及維修費用，經(jīng)現(xiàn)場測算驗證，采暖期（5.5月），可節(jié)電32％，節(jié)水30％，節(jié)電、節(jié)水費用約 5.64萬元。對地?zé)豳Y源開發(fā)利用系統(tǒng)實行自動化監(jiān)控管理，以提高地?zé)豳Y源的開發(fā)利用水平，是當(dāng)前地?zé)衢_發(fā)中國內(nèi)外都十分關(guān)注的問題。中國不少地?zé)崽锏拈_發(fā)管理都在進(jìn)行這方面的探索，并取得了一些成功的經(jīng)驗，如天津塘沽地?zé)嵩囼炑芯恐行?，在國外SCADA系統(tǒng)（監(jiān)控數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）的基礎(chǔ)上，開發(fā)了與國外設(shè)計的控制系統(tǒng)功能相仿的自動控制系統(tǒng)，裝備塘沽TR-24地?zé)峋?，做到?a href="http://www.zbqkq.com/t/全自動.html" >全自動控制供熱、供水系統(tǒng)的安全運行。北京小湯山空軍接待站地?zé)峋捎?a href="http://www.zbqkq.com/t/山東.html" >山東煙臺黃金設(shè)計研究院科技公司設(shè)計的自控系統(tǒng)，對地?zé)崴?、潛水泵變頻調(diào)速和采暖回水恒溫排放等實行自動監(jiān)控，改變了傳統(tǒng)的手工操作，取得了顯著的社會經(jīng)濟(jì)效益。采暖排水溫度由40℃降至28℃，減少了熱量損失，確保設(shè)備穩(wěn)定運行，減少了事故及維修費用，經(jīng)現(xiàn)場測算驗證，采暖期（5.5月），可節(jié)電32％，節(jié)水30％，節(jié)電、節(jié)水費用約 5.64萬元。