关于改善新近系回灌量明显衰减的意见
2010-11-10 12:48:32  阅读数:  网友评论:
天津地原地热水井维修服务中心 李任年
天津市开展新近系回灌工作以来取得了很大成绩,获得了宝贵经验。其中揭示了新近系回灌量明显衰减,连续回灌时间不长的问题。现就这一问题地发生和改善发表以下探讨意见。
一、回灌量明显衰减的原因
回灌量明显衰减是堵塞所致。堵塞的因素较多,除因成井时残留物,回扬欠当导致弱水层堵塞,回灌管线漏气造成气塞,及回灌不够平稳等原因外,还存在着碳酸盐(水垢)沉淀堵塞,铁的沉淀堵塞及细菌堵塞。其堵塞发生分述如下:
(一)碳酸盐(水垢)沉淀堵塞
碳酸盐沉淀堵塞,是回灌井乃至非回灌井化学原因导致的主要堵塞。在回灌水中溶解有较大量的重碳酸钙、重碳酸镁等不稳定盐类,当水注入井筒、地层后,由于水环境地变化,如水温、水承受压力发生变化时,二氧化碳逸出,不稳定盐类从水中析出,沉淀于回灌全系统。水垢沉淀量较多处在滤水管进水眼,滤水层及井周围的地层中。除此之外,回灌水质不配伍即不合,也会发生不稳定盐类沉淀;还有水内的硫酸盐还原菌的代谢作用,也会生成碳钙酸CaCO3 沉淀。深水井,不分新井、老井、开采井、回灌井、闲置井,只要井中有地下水流动,井内均有水垢发生。
这一现象,我们已在天津棉纺二厂、塘沽供热公司、北京平谷自来水公司、廊坊市供水总公司、塘沽区月季园小区等多处修井实践中证实。这是缘于地下水流经井筒空间时,水所受压力降低,水温发生变化的缘故。且在天津棉纺二厂发现冬灌夏用回灌井内比非回灌井结垢快,垢量大,这可能是:1、回灌原因,除本井外,回灌进水又带来了许多不稳定盐类;2、水温变化较大,井水温20℃左右,灌入水温10~6℃;3、压力变化较大,加压回灌压力3kg/cm2左右,每天回扬一次,回扬时井水受压从3kg/cm2降到1个大气压或负压;4、灌入自来水水质与地下水水质有不配伍之处等。
碳酸钙就地沉淀在回灌水的通道内,它们相继胶结,严重堵塞回灌通道,导致回灌量迅速衰减,乃至回灌工作无法进行。水垢堵塞是回灌工程第一大碍。
(二)铁的沉淀堵塞
铁的沉淀堵塞是回灌井内又一化学原因导致地又一严重堵塞。沉淀堵塞的铁,有三氧化二铁(铁锈)Fe2O3、硫化亚铁FeS和氢氧化铁Fe (OH)3
⑴、Fe2O3铁锈堵塞。回灌井内铁锈,除地面回灌管线内产生的铁锈外,主要来自井管内壁和泵管内外壁与大气中的氧和水中溶解氧地氧化腐蚀。铁锈以铁离子铁锈粉、铁锈皮出现。地热水井内井管的锈蚀量相当大,如:天津经贸学校WR—5地热井, 井深100m处,1m长的Φ244.5mm井管,平均每米每年锈蚀1.3kg。(2006年3月于天津经贸学校WR—5地热井修井时,从井内取上的152m,Φ244.5mm厚10.03mm材质J55井管内100m处,割取1节1m长称重,重量还有28.5kg,仅有原重59.52kg/m的47.88,23年4个月蚀重31.02kg。)
⑵、硫化亚铁的沉淀堵塞。硫化亚铁FeS是回灌水中的硫化氢H2S和二价铁的化合物,首先是水中的硫酸盐还原菌的代谢作用产生硫化氢H2S,硫化氢再与水中的二价铁化合而生成硫化亚铁FeS。硫化亚铁不溶于水,为黑色胶体沉淀物,沉淀于井的深部和周围地层内,有臭味。我们每次酸化排液后期,均排出大量黑水和黑胶水。
⑶、氢氧化铁Fe(OH)3。氢氧化铁是回灌水中的二价铁Fe(OH)2,在水中进一步氧化后,生成的不溶于水的三价铁Fe(OH)3。氢氧化铁为黄红色胶体沉淀物,当水中PH值大于8.7时,发生絮凝,呈棉絮状。Fe(OH)3存在井的上部或中部,每次酸化排液时,它出现在硫化亚铁FeS之前,类似浓泥浆。
铁的堵塞是以铁离子沉淀于回灌系统的滤层、地层空隙内,与碳酸钙胶结一体,堵塞回灌通道。铁的沉淀堵塞是回灌工程第二大碍。
 (三)细菌堵塞
国内外一些研究表明,回灌水中含有细菌,如硫酸盐还原菌、铁菌等。这些细菌在回灌系统和井周围地层中进行繁殖。大量繁殖的菌,除了菌体本身造成堵塞外,它们的代谢作用还生成了硫化亚铁FeS和氢氧化铁Fe(OH)3,又增加了铁的沉淀堵塞。
硫酸盐还原菌的生存繁殖不需要氧,是厌氧性细菌。它能生存在差异较大的环境内,故硫酸盐还原菌生存繁殖范围可达井周围3-5 m。铁菌与硫酸盐还原菌相反,它离开氧便不能生存。回灌水内的氧给铁细菌生长繁殖造就了一定条件,因此回灌井内铁细菌量大于采水井。由于细菌以胶体或絮状存在井内,增大了回灌水流阻力,降低了回灌能力。
二、改善回灌量明显衰减的建议
(一)用脱氧淡水封闭井口。在井的静水位以下潜水泵以上处,到井口的环形空间,用脱氧淡水封闭,(用除氧剂亚硫酸钠除氧)把回灌井内的水与大气层隔绝起来,以减少氧气进入,减轻氧化程度和减少细菌繁殖,同时又对井管、泵管、测管进行了液体保护。回灌时还可反馈泵管密封情况。井口液体封闭保护后,不影响静动水位观测。
具体方法,是从静水位以下,潜水泵以上,于泵管、测管外的环空安装一止水封隔器,于封隔器以上至井口的空间注满脱氧后的淡水,并封闭。此工艺,我们已在研究负压取水增大井的出水量的实践中实施成功。于井口将测管临时堵上,即可负压抽水,或负压回扬。(此技术,同样可用于地热井及其它水井。)
(二)加强对回灌井的维护保养
回灌中的阻塞,是不可避免的。其阻塞程度是随回灌量地增大,回灌时间地推移而加重,故拟持续回灌离不开对回灌井维护保养。根据上述堵塞现象,除坚持原回灌措施外,建议适时开展酸化除垢,酸化除铁及杀菌地解堵维护工作。
酸化解堵所用酸液为盐酸或土酸及醋酸。采用酸化解堵是因上述堵塞物,胶结强度、硬度较大,物理洗井已无能为力,故借助酸化溶蚀原理,将固体转化为液体,随排液将其排出井外,具体酸化机理如下:
1、酸化除垢。盐酸与水垢CaCO3化合生成二氯化钙:
2HCI+CaCO3→CaCI2+CO2+2H2O
CaCI2溶于水,洗井将其排出井外。
2、酸化除铁。
   ⑴、铁锈Fe2O3的酸化解堵。
6HCI+Fe2O3→2 Fe 3+6CI+3H2O
盐酸与铁锈Fe2O3化合将铁锈分解三价的铁离子。醋酸(铁离子稳定剂),不断电解出氢H离子,保持酸液PH值低于3.5,,防止铁离子沉淀,在铁离子沉淀前,将其排出井外。
   ⑵、酸化解除硫化亚铁FeS的机理:
2HCI+FeS→FeCI2+H2S
盐酸与硫化亚铁化合后生成二氯化铁FeCI2, FeCI2溶于水中,随排液洗井排出井外。
3、杀菌解堵。杀菌剂由甲醛和盐酸组成。甲醛有还原作用,能与细菌蛋白质的氨基结合,使蛋白质变性杀死细菌。加入盐酸的作用,是先用盐酸把硫化亚铁氢氧化铁溶解后,再发挥甲醛杀菌作用。杀菌可与其它酸化作业联合进行。
实践证明,酸化解堵,行之有效。如塘沽区月季园小区TR—15#新近系馆陶组地热井,新井时出水90m3/h,发生堵塞后出水仅19.5m3/h,2005年我们进行酸化洗井后,出水量提高到96m3/h。酸化,除解堵外,还可以增大低渗透地层的渗透率。
   以上意见是否有误,建议是否有当,请指正,供参考。
 
 
 
 
 2009年5月10
 
 
 
 
相关评论
正在加载评论列表...
评论表单加载中...
  • 新闻搜索