重庆碳酸盐岩钻井地热水热储温度与结垢研究

发布时间：2020-10-13 05:35

　　 碳酸盐岩地热水已成为新能源研究的重要对象,重庆地热水作为碳酸盐岩地热水的典型代表,地热水资源丰富,为未来地热资源重点开发利用的目标。但目前已出现一定程度的结垢,成为影响地热水正常安全地运行和开发利用的制约因素。热储温度是影响地热水水化学成分及其含量的关键因素,继而影响地热水结垢。因此,对碳酸盐岩地热水的地球化学特征、热储温度和结垢等基础性研究对于地热水的可持续高效开发利用至关重要。本文基于对重庆主城区36口钻井地热水物理水化学特征的分析,通过对比分析石英、玉髓和阳离子等地热温标,确定适用的地球化学温标并计算出热储温度和循环深度;采用朗格利尔指数、雷兹诺指数、石膏和无定形SiO_2饱和指数等对结垢趋势进行计算和判定,并通过矿物饱和指数判断其主要的结垢矿物。同时,以统景地热水为典型案例,分析重庆碳酸盐岩地热水结垢对金属管道和锅炉造成的影响和原因,并以此为依据,探讨阻垢除垢的建议,为重庆整个地区的地热水开发利用提供科学依据。结果表明:重庆钻井地热水的水化学基本一致,水化学类型为Ca·Mg-SO_4或Ca-SO_4型;温度为32.5~57℃,属低温地热水;p H值为7.3~8.4,呈弱碱性;围岩中石膏的溶解成为控制地热水水化学的主导过程,导致高浓度的Ca~(2+)、Mg~(2+)和低浓度的HCO3-。利用二氧化硅、玉髓和阳离子等地热温标计算出来的热储温度相差较大,分析得出适合选用无蒸汽损失石英和修正的SiO_2地热温标,热储的平均温度64.9~93.4℃,循环深度为1579-2520m。应用LSI、RI、R·S石膏和R·SiO_2等指数判断出重庆大部分地热水有轻微或严重的结垢性,主要为碳酸钙垢和硫酸钙垢。实际上重庆大部分地热水有轻微的碳酸钙结垢物,与利用RI2判断的结果较为一致。通过SI和研究区岩性判断出引起结垢的主要矿物为方解石。统景地热水水化学类型为Ca·Mg-SO_4或Ca-SO_4,其TDS、Ca~(2+)、Mg~(2+)、SO_4~(2-)和微量元素的含量高于非地热水,主要是由于受水温和循环路径的影响。Schoeller图表明浅层冷水混入深部地热水中,钻井地热水中冷水的混入比例由于受周围水泥护壁的影响而比天然温泉低。地热水和非地热水均来源于大气降水,利用氘氧同位素算出来的地热水的补给高程分别为1200~1800m、1000~1400m。利用指数判断出统景地热水存在轻微或中等的结垢趋势,与实际结垢情况存在差异。统景地热水出口无明显的结垢现象,但温泉、冷泉池壁上出现的白色沉积物,主要为碳酸盐岩矿物;地热水出口有黑色产物流出,经EDS和XRD分析主要为含铁的化合物,可能为腐蚀产物。锅炉结垢总量为2440.5~2985.5 mg/l,腐蚀系数为2.3~4.6 mg/l,属于结垢物很多和腐蚀性较强的地热水。统景地热水管道和锅炉结垢主要受水动力条件和水化学成分等的影响;其轻微的腐蚀性主要受F-、Cl-与SO42-等离子、硫酸盐还原菌和铁细菌和H2S气体等因素共同作用的影响。应定期监测不同地点和时间段的地热水的水动力条件和结垢组分,并采用机械措施进行阻垢除垢。
【学位单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：P314
【部分图文】：

技术路线图

西南大学硕士学位论文10图2-1 研究区位置图及地质剖面图（根据参考文献[5]进行修改）Fig.2-1 Location and geology profile in the study area统景地表水温塘河属长江二级支流，于统景镇汇入御临河，温塘河流量最大月（6 月）的平均值 9.0m3/s，最小月（2 月）平均流量为 0.45m3/s[78]。温塘河横穿

井位于温塘河岸边；钻丘位于景奇路和草统路的交界处（图 2-2b）。各采样点基本情况见表 2。本文所提的统景地热水包括天然温泉和钻井地热水。图2-2 统景地热水位置图及地质剖面图（根据参考文献[78]进行修改）Fig.2-2 Location and geology profile of geothermal water in Tongjing2.1.2 社会经济概况重庆市主城区经济发展迅速。据调查显示，2016年重庆主城区的GDP达到7030.13亿，占整个重庆市GDP（17558.76亿）的40%[79]。温泉产业的迅速发展，成为了旅游业的重要支柱，促进了房地产业、餐饮业等相关产业的发展，在经济社会发展中的重要地位日益凸显。2006 年温泉旅游业实现总收入29.42亿元，占旅游总收入的8.5%[80]。随着经济的不断上涨，对温泉资源的需求量呈增加趋势，同
【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 肖琼;杨雷;蒲俊兵;梁作兵;袁道先;邱述兰;;重庆温塘峡背斜地表水-地下水-浅层地热水中硫同位素的环境指示意义研究[J];地质学报;2016年08期

2 林明煌;;锅炉结垢与腐蚀的成因及防范措施[J];建材与装饰;2016年20期

3 肖琼;沈立成;杨雷;;地下热水的来源与补给机制分析——以重庆北温泉为例[J];重庆大学学报;2015年04期

4 王延欣;刘世良;边庆玉;鄢斌;刘学峰;刘金侠;王海燕;卜宪标;;甘孜地热井结垢分析及防垢对策[J];新能源进展;2015年03期

5 程群;杨华林;曾敏;;重庆市主城区岩溶地热水资源的形成与保护[J];中国岩溶;2015年03期

6 李卫卫;饶松;唐晓音;姜光政;胡圣标;孔彦龙;庞菊梅;王建存;;河北雄县地热田钻井地温测量及地温场特征[J];地质科学;2014年03期

7 杨华林;李明伦;周神波;杨森;;重庆市主城岩溶区地热资源可再生性评价[J];中国岩溶;2014年02期

8 云智汉;马致远;周鑫;孙彩霞;;碳酸盐结垢对中低温地热流体回灌的影响——以咸阳地热田为例[J];地下水;2014年02期

9 周伟东;刘明言;;山西某地热水腐蚀结垢趋势实验研究[J];太阳能学报;2014年02期

10 王树芳;庞忠和;刘久荣;林沛;刘思达;殷铭;;Origin and Evolution Characteristics of Geothermal Water in the Niutuozhen Geothermal Field,North China Plain[J];Journal of Earth Science;2013年06期

相关博士学位论文 前4条

1 孙红丽;关中盆地地热资源赋存特征及成因模式研究[D];中国地质大学(北京);2015年

2 肖琼;重庆三叠系碳酸盐岩热储成因与水—岩作用过程研究[D];西南大学;2012年

3 张保建;鲁西北地区地下热水的水文地球化学特征及形成条件研究[D];中国地质大学（北京）;2011年

4 赵慧;关中盆地地下热水地球化学及其开发利用的环境效应研究[D];长安大学;2009年

相关硕士学位论文 前7条

1 刘炳伟;锅炉钢材腐蚀破坏及机理研究[D];郑州大学;2013年

2 王茜;河南鲁山县五大温泉水文地球化学特征及成因模式[D];中国地质大学(北京);2012年

3 杨雷;重庆市温塘峡背斜地下热水水文地球化学特征研究[D];西南大学;2012年

4 曹云;重庆市北温泉景区温泉和钙华的地球化学研究[D];西南大学;2007年

5 杨妍妍;广西博白温罗温泉形成演化与钙华沉积机制研究[D];中国地质大学（北京）;2006年

6 柴蕊;天津市周良庄地热田地下热水的水化学及钙华研究[D];中国地质大学（北京）;2006年

7 柳春晖;白庙温泉、赤城温泉及塘子庙温泉的水化学及同位素研究[D];中国地质大学（北京）;2006年

本文编号：2838796