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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>
  地?zé)峋?/a>是開采地?zé)豳Y源的主要手段
。因此國內(nèi)外開發(fā)地?zé)豳Y源都十分重視地?zé)?/a>井的成井工藝和質(zhì)量，減少地?zé)?/a>井的建井成本
 
  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(yàn)
 
  針對熱水井投入生產(chǎn)的需要進(jìn)行抽水或放噴試驗(yàn)
、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(yùn)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）設(shè)有回流管，具有回流部分地?zé)崴?/a>
，調(diào)節(jié)系統(tǒng)供水量的功能
，在自流井使用中，可兼做自流供水管
。
 
  3）設(shè)有專門的水位測量孔及配套儀表
，使水位監(jiān)測方便實(shí)用。水位監(jiān)測孔設(shè)有專用盲氣孔法蘭
，折裝方便
，并能有效地阻止氧氣混入熱水而造成系統(tǒng)腐蝕。
 
  4）水溫
、水壓表由井口裝置配備
，解決用戶基本測量儀表配備不全或不配套。
 
  5）選擇具有抗腐蝕的閥門
，對接觸地?zé)崴?/a>的零部件采取防腐措施
。
 
  6）有臨時地?zé)崴?/a>排放孔，便于自流井安裝水泵
。
 
  2.井口隔氧裝置
 
  為防止地?zé)崴?/a>在井口與空氣接觸，減少地?zé)崴醒鯕馀c氯離子聯(lián)合作用時對輸水設(shè)備的腐蝕危害
，在一些有腐蝕作用的地?zé)峋难b置中
，安裝隔氧設(shè)備，其中較為常用的一種方法是氮?dú)獗Ｗo(hù)法.
 
  3.井口除砂裝置
 
  有的地?zé)峋?div id="jpandex" class="focus-wrap mb20 cf">，由?a href="http://www.xianzinvrenfang.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.xianzinvrenfang.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瑧?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.xianzinvrenfang.com/t/直接利用.html" >直接利用
 
  地?zé)崴?a href="http://www.xianzinvrenfang.com/t/直接利用.html" >直接利用，大多用于醫(yī)療洗浴
、水產(chǎn)養(yǎng)殖和部分地?zé)峁┡?/a>
。直接用于醫(yī)療、 洗浴及水產(chǎn)養(yǎng)殖的地?zé)崴?div id="m50uktp" class="box-center"> ，?yīng)符合相應(yīng)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)
；直接用于地?zé)峁┡?/a>的地?zé)崴仨毷撬|(zhì)好
、氯離子含量低
，對設(shè)備、管道的腐蝕性小
，否則會因地?zé)崴母g
、結(jié)垢導(dǎo)致設(shè)備損壞、管道堵塞而造成很大損失
。
 
  地?zé)崴糜谥苯?a href="http://www.xianzinvrenfang.com/t/供暖.html" >供暖
，是將地?zé)崴苯铀腿?a href="http://www.xianzinvrenfang.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.xianzinvrenfang.com/t/供暖.html" >供暖方式。供暖降溫后的地?zé)崴?div id="m50uktp" class="box-center"> ，?jīng)綜合利用后排放或回灌（圖4,其優(yōu)點(diǎn)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┡?div id="m50uktp" class="box-center"> ，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.xianzinvrenfang.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(diǎn)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臏囟龋?a href="http://www.xianzinvrenfang.com/t/供暖面積.html" >供暖面積相應(yīng)減少
，降低了地?zé)崴衫?a href="http://www.xianzinvrenfang.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.xianzinvrenfang.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?div id="d48novz" class="flower left">
，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(shí)測值; pHs為計算的pH值,高于此值，則水中有碳酸鈣沉淀
?div id="4qifd00" class="flower right">
？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(xiàng)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?div id="jfovm50" class="index-wrap">，降低熱水的pH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?div id="jfovm50" class="index-wrap">，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(yùn)用集中供熱
、梯級開發(fā)
、降低地?zé)崴欧艤囟取?a href="http://www.xianzinvrenfang.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.xianzinvrenfang.com/t/地?zé)豳Y源.html" >地?zé)豳Y源
，減少了地?zé)?a href="http://www.xianzinvrenfang.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
。
 
  1.集中供熱技術(shù)
 
  運(yùn)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(diǎn)
，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?div id="jpandex" class="focus-wrap mb20 cf">。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(shí)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刃泄┡?div id="jpandex" class="focus-wrap mb20 cf">，并?yán)格控制排放水溫度
；溫度40～50℃的地?zé)崴瑒t以理療
、浴療為主
；溫度25～40℃的地?zé)崴唇∩眄?xiàng)目進(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(shí)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?div id="jfovm50" class="index-wrap">，?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?div id="m50uktp" class="box-center"> ，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(diǎn)
，使低溫熱水資源得了充分的利用。
 
  這是減少熱資源浪費(fèi)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(yùn)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)峁┡到y(tǒng)
，生產(chǎn)井提供地?zé)崴┡⒉膳蟮幕厮畨喝?a href="http://www.xianzinvrenfang.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峁├煤?div id="jpandex" class="focus-wrap mb20 cf">，再將回?a href="http://www.xianzinvrenfang.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(fèi)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(dú)的地?zé)峄毓?/a>井
，回收利用后的地?zé)釛壦?a href="http://www.xianzinvrenfang.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(yàn)
。
  對地?zé)豳Y源開發(fā)利用系統(tǒng)實(shí)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(yàn)
，如天津塘沽地?zé)嵩囼?yàn)研究中心
，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?div id="m50uktp" class="box-center"> ，做到?a href="http://www.xianzinvrenfang.com/t/全自動.html" >全自動控制供熱
、供水系統(tǒng)的安全運(yùn)行。北京小湯山空軍接待站地?zé)峋捎?a href="http://www.xianzinvrenfang.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?div id="m50uktp" class="box-center"> 、潛水泵變頻調(diào)速和采暖回水恒溫排放等實(shí)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(yùn)行
，減少了事故及維修費(fèi)用，經(jīng)現(xiàn)場測算驗(yàn)證
，采暖期（5.5月）
，可節(jié)電32％，節(jié)水30％
，節(jié)電
、節(jié)水費(fèi)用約 5.64萬元。對地?zé)豳Y源開發(fā)利用系統(tǒng)實(shí)行自動化監(jiān)控管理
，以提高地?zé)?a href="http://www.xianzinvrenfang.com/t/資源.html" >資源的開發(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(yàn)
，如天津塘沽地?zé)嵩囼?yàn)研究中心，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龅搅?a href="http://www.xianzinvrenfang.com/t/全自動.html" >全自動控制供熱
、供水系統(tǒng)的安全運(yùn)行
。北京小湯山空軍接待站地?zé)峋捎?a href="http://www.xianzinvrenfang.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?div id="4qifd00" class="flower right">
、潛水泵變頻調(diào)速和采暖回水恒溫排放等實(shí)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(yùn)行
，減少了事故及維修費(fèi)用
，經(jīng)現(xiàn)場測算驗(yàn)證，采暖期（5.5月），可節(jié)電32％
，節(jié)水30％
，節(jié)電、節(jié)水費(fèi)用約 5.64萬元
。