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,形成一採一灌或多采多灌,根據目的層的不同又分為同層採灌、異層採灌;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;外圍回灌指在開採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採熱儲流體時,採用最多的是同層對井回灌開採模式,對井中開採井以一定流量抽水,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。這種對井開採方案使地下熱源開採、地面綜合利用、尾水回灌形成全封閉迴圈系統,只消耗熱能不消耗水量,補充單井開採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汙染環境,還能透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迴圈利用,延長熱田開發利用年限,保證地熱井長年穩定開採。同時,由於對井回灌開採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。
實際對井回灌專案中,有的將開採井與回灌井倒替執行,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,如改為開採井,可能會對儲層造成傷害;(2)一般回灌井溫度低,如開採利用,是否適宜供暖系統引數的設計引數;(3)如果採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,開採井則沒有,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,在管內的液麵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,並剋制阻力向含水層中滲透。真空回灌執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(壓力泵等裝置)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透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。
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,形成一採一灌或多采多灌,根據目的層的不同又分為同層採灌、異層採灌;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;外圍回灌指在開採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採熱儲流體時,採用最多的是同層對井回灌開採模式,對井中開採井以一定流量抽水,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。這種對井開採方案使地下熱源開採、地面綜合利用、尾水回灌形成全封閉迴圈系統,只消耗熱能不消耗水量,補充單井開採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汙染環境,還能透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迴圈利用,延長熱田開發利用年限,保證地熱井長年穩定開採。同時,由於對井回灌開採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。
實際對井回灌專案中,有的將開採井與回灌井倒替執行,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,如改為開採井,可能會對儲層造成傷害;(2)一般回灌井溫度低,如開採利用,是否適宜供暖系統引數的設計引數;(3)如果採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,開採井則沒有,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,在管內的液麵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,並剋制阻力向含水層中滲透。真空回灌執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(壓力泵等裝置)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透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。