DB12 T 664-2016 地热单(对)井资源评价技术规程.pdf
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1、ICS 27.101 F 15 DB12 天津市 地 方 标 准 DB 12/T 664 2016 地热单(对)井资源评价技术规程 The technical specification for geothermal resources evaluation of single(double) well 2016 - 09 - 27 发布 2016 - 11 - 01 实施 天津市市场和质量监督管 理委员会 发布 DB12/T 664 2016 I 目 次 前言 II 引言 . III 1 范围 1 2 规范性引用文件 1 3 术语和定义 1 4 总则 2 5 地热井产能测试 3 6 热储水文
2、地质参数计算方法 7 7 地热单(对)井资源计算与可靠性评价 . 13 8 地热资源开发利用评价 . 17 9 地热资源流体质量评价 . 17 10 资料归档、报告编写与储量评审、登记、备案 17 附录 A(规范性附录) 地热资源储量评价 /勘探报告编写要求 19 附录 B(资料性附录) 降压试验观测原始记录表 . 21 附录 C(资料性附录) 回灌试验观测原始记录表 . 22 附录 D(资料性附录) 对井采灌试验资料的分析 . 24 DB12/T 664 2016 II 前 言 本标准按照 GB/T 1.1-2009标准化工作导则 第一部分:标准的结构和编写的规则起草。 本标准 执行了 GB
3、/T 11615-2010地热资源地质勘查规范 标准 中 的 地热资源勘查工程控制程度要求、工作质量要求、储量计算与评价、地热流体质量评价、开发利用评价和资料整理、报告编写的 技术要求,并结合天津市多年来地热单(对)井储量评价工作的实践经验,在标准的结构、主体内容、具体条款等方面均做了改动、补充和细化。 本标准由天津市国土资源和房屋管理局提出并归口 本标准起草单位:天津地热勘查开发设计院、天津市国土资源和房屋管理局地热管理处。 本标准主要起草人员:曾梅香、张子亮、沈健、岳丽燕、田信民、刘荣光、李波、王光辉、李嫄嫄、刘九龙。 本标准于 2016年 9月首次发布。 DB12/T 664 2016
4、III 引 言 本标准针对天津地区地热勘探工作实际情况,按照 GB/T 11615-2010地热资源地质勘查规范 ,作了 具体工 作方法要求和补充 : 注重了对地热井热水头的观测和计算; 由于地热流体的特殊性,地热井产能测试的各次降压试验和回灌试验均由流量控制 ; 在热储参数计算中增加了降压曲线拟合求参方法和越流系统降压试验求参方法,力求获得全面水文地质参数; 增加了地热井回灌试验技术要求和回灌井的可灌量估算与确定; 充分考虑了地热回灌 的工作意义,并将对井中回灌井的回灌能力作为确定开采井许可开采量的重要依据之一 ; 在估算地热井可采资源量时,根据热储压力年降幅,对合理降深分别作了具体要求。同
5、时,鉴于天津目前地热开采实 际情况,提出在确定地热井合理的、允许的、稳定的许可采量时,不应以单一指标来简单评价,而要综合分析区域水位年降幅, 合理降深,地热井回灌能力,开采井降压影响半径,相邻已有地热井的开采权益保护半径,以灌定采原则,资源利用整体规划和地区局部规划等多种因素,对地热井允许开采的资源量进行可靠性评价; 依据 GB/T 11615-2010,规定了地热资源评价、开发利用评价、流体质量评价、经济环境效益评价等技术要求; 对地热资源勘探成果整理、勘探报告编写内容以及储量评审、登记、备案等作了具 体规定和要求。 DB12/T 644 2016 1 地热单(对)井资源评价技术规程 1 范
6、围 本标准 规定了地热井产能测试、热储水文地质参数的计算方法、单(对)井可开采量和可回灌量的计算与评价、开发利用评价、流体质量评价、地热单(对)井勘探报告编写内容、地热勘查成果及原始资料的整理和汇交的技术要求。 本标准 适用于天津地区地热单(对)井储量评价、资料验收、报告评审备案、地热资源 /储量登记统计。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅 注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单 )适用于本文件。 GB/T 11615-2010 地热资源地质勘查规范 DB12/T 469-2012 地源热泵地下储能系统建
7、设运行技术规范 3 术语和定义 GB/T 11615-2010界定的以及下列术语和定义 适用于 本文件 。 3.1 试验降压 a test before pressure drawdown test 正式降压试验之前,为检查抽水设备及其安装情况,掌握地热井最大出水量( Qmax)而进行的试验 。 3.2 井筒效应 wellbore effect 地热井在抽水期间,尤其是在抽水的初期,井口流体温度随着时 间的延续不断升高,而由于水的密度与温度的变化成反比,此时尽管地热井内水位上升或保持不变,但热储压力却下降,这种现象即井筒效应。是地热流体普遍具有的通性 。 3.3 静水位 static wate
8、r level 地热井在非井试条件下的闭井流体压力,在地热井产能测试中通常以静水位埋深或静水位( H1)表征。其数值是产能测试之前,消除了井筒效应的静止液面到自然地面的垂直距离 。 3.4 热水头 hot water head 热储静压力按储层温度换算的地热井承压水头称为热水头,是井筒内流体上下形成统一热力场、隔水顶板之上的热液柱高 度。以自然地面为基点到热水头液面之间的距离则为热水头埋深( H0) 。 DB12/T 644 2016 2 3.5 动水位 dynamic water level 地热井在井试时带有压力下降的流体压力,相当于动水位埋深或动水位( h)。即产能测试过程中,井筒内某一
9、时刻( t)的水位埋深( h(t)) 。 3.6 降深 drawdown 地热井在井试条件下所产生的热流体水位变化或压力下降值。降压试验的稳定水位降深( sw)为稳定动水位埋深( hi)与热水头埋深( H0)之差 。 3.7 单位产量 specific capacity 指地热井在井试时,每米压力降的热流体产量。相当于单 位涌水量( q) 。 3.8 地热尾水 geothermal tail water 地热流体经换热后,温度降低但水质未受污染的地热原水 。 3.9 开采井开采权益保护半径 protection radius of exploitation rights for exploit
10、ation wells 地热井按许可开采量进行开采,对热储的影响半径( R热 )。以此圈定地热井在整个开采期内,维持其正常开采,产量与流体温度不会下降的热储权益保护范围 。 3.10 许可开采量 permission production 依据区域热储水位年降幅、合 理降深、回灌井回灌能力及其 50年热突破半径、开采井降压影响半径、相邻已有地热井的开采权益保护半径,按照以灌定采原则,同时结合地热资源规划等多种因素确定的地热井流体可采资源量,是可提供给行政管理部门储量审批的地热井许 可 开采量( Q)。 4 总则 4.1 以供热为目的的地热开发,应采用对井方式开采地热资源;鼓励原单井供热系统补建
11、回灌井,以回灌方式开发利用地热资源。 4.2 地热井完井后须准确测定井口标高及井位坐标,各项钻探资料应及时录入地热钻井数据库。 4.3 热储层顶、底板埋深及地热井静水位埋深、动水位埋深、热水头埋深统一以自然地面为零点 进行计算。 4.4 计算热储参数时所用的热水头埋深、动水位埋深均按热储平均温度下的流体密度进行换算,即计算所得参数为热储温度下的渗透系数、导水系数和导压系数。 4.5 评价热储导水性能时,为消除温度所引起的井筒效应影响,统一用渗透率表征,或明确指出某一温度下的渗透系数(如热储温度) 。 4.6 为获得热储全面、准确的水文地质参数,宜充分利用周围已有的同层地热井做观测井(如对井)进
12、行多井降压试验。 DB12/T 644 2016 3 4.7 地热井降压试验时,最大降深试验宜按非稳定流方法进行,以便确定流体运动方程,计算精确的热储水文地质参数。 4.8 地热井允许开采年限以 50 年计算。地 热流体可开采量应综合分析开采动态、资源开采规划。每 5年重新审核、每 10 年进行一次再评价。 4.9 对井资源评价,应根据对井采灌试验资料,按照采、灌平衡的原则,进行对井储量计算和可靠性评价。其步骤是: a) 利用 采灌 试验资料, 计算采灌平衡条件下的热储水文地质参数 ; b) 根据区域水位年降幅, 确定对井开采井的合理降深和可开采量; c) 根据对井采灌试验求得的水文地质参数和
13、选定的可开采量,计算对井回灌水的冷穿透时间,评价可开采量的可靠性; d) 根据对井采灌的流场影响范围,计算对井影响区的热储地热资源量。依据可采回收率计算可回收热资源量,评价 对井可开采量的可靠性。 5 地热井产能测试 5.1 准备工作 5.1.1 产能测试前应进行洗井,疏通热储层,以达到最佳出水能力和回灌效果。 5.1.2 产能测试前应进行试验降压,确定地热井最大动水位埋深 hmax、 最大降深 smax和最大 出 水量 Qmax,为选择抽水潜水泵型号提供依据 。 同时 可 利 用 试验降压后的 水位恢复 来 初步确定热水头埋深 H0。 5.2 一般要求 5.2.1 地热井产能测试包括降压试验
14、、放喷试验和回灌试验, 通过测试取得目的热储层压力、产能、温度、单位 产量 、井流方程和采灌量比及热储层的渗透性等参数 。 5.2.2 对负水头承压井采用定流量降压试验,对自流井(正水头)采用放 喷试验 。 5.2.3 产能测试所采用的设施均应是耐高温防腐蚀材质。 5.2.4 试验操作人员应明确各类试验目的、方法,编写产能测试详细方案,提示试验过程中可能出现的各种风险及困难,并应提出应对预案。 5.2.5 热储压力测量 宜采用井下压力计测量压力变化,条件不具备只能从井口测量水位(压)时,应同 步观 测 对应的液面 温度, 以此来 换算 消除井筒效应之后的 热储 流体水位埋深或储层 压力。 5.
15、2.6 热储层天然动态监测宜选择距离试验井最近的同层未扰动地热井,也可选择符合静态条件的产能测试井自身作为监测井进行自然水位观测。如自然水位的日动态变化很大时,应掌握其变化规律,对水位进行动态校正试验。观测时间应不少于 24h 即一个潮汐周期,观测频率为 1 次 /h,观测值精确到5mm。 5.2.7 降压试验分类 5.2.7.1 地热井降压试验依据抽水时动水位稳定情况及是否有观测井分为稳定流和非稳定流。稳定流降压试验操作简单;非稳定流降压试验一般带有一个或多个观测井,所获取的信息量更多。应针对具体情况和条件按要求进行操作并取全取准相关数据。 5.2.7.2 稳定流降压试验:该方法通过不同的稳
16、定流量 Q 及所对应的井中热储压力降低值即水位稳定降深 sw,计算热储水文地质参数(渗透系数 K、导水系数 T 和降压影响半径 R 等)。并通过热储压力变化值与 其对应的涌水量关系,推算地热井水流方程,绘制 Q-f(sw)曲线 。 5.2.7.3 非稳定流 降压试验:该方法通过热储压力随时间变化过程计算热储水文地质参数(导水系数T 和弹性释水系数 s 等) 。 DB12/T 644 2016 4 5.2.8 地热流体 水化学分析 5.2.8.1 地热流体分析样宜在产能测试结束之前采集。对于需要酸化处理的地热井应在酸化前采集流体样。 5.2.8.2 一般流体质量化验为水质全分析。针对特殊利用行业
17、的地热流体,还应有针对性的采集特殊组份样品送检,取样按照 GB/T 11615-2010 中附录 B 的要求进行。 5.3 降压试验 5.3.1 降压试验数据应能确定储层流体运动方程 sw f(t)和储层渗流类型,计 算 开采期内抽水井影响热储水文地质参数,进行开采动态预测 。 5.3.2 降压试验数据应能 确定井 流量 方程 sw=aQ+bQ2或 Q f(h),计算热储的热水头 H0和 地热 井的产能,确定地热井的可采资源量 。 5.3.3 根据地热井 试验降压 情况,选择扬程、涌水量、温度、功率等技术指标相适宜的潜水泵 , 下泵深度 要综合考虑热 储层 类型、动水位、降深等。 5.3.4
18、试验前应检查 排水管道是否畅通, 检查水位、水量、水温等测试仪器仪表及用品、工具, 确保降压试验 能 连续进行 。 5.3.5 在同一降压试验中应采用同一方法和工具进行数据观测和采集。 5.3.6 依据勘查工作需要,分为单井和多井降压试验 。 5.3.7 单井降压试验 5.3.7.1 应进行 3 次定流量降压试验,反映 Q sw曲线形态。先进行最大流量( Q3=Qmax)抽水,大降深停泵之后立即进行水位(压力)恢复试验恢复时间不少于 6h,之后再进行中、小降深试验单井降压试验。 5.3.7.2 降压试验各降次应采用流量控制,消除井筒效应,其比例分别为 Q3=Qmax, Q2、 Q1分别为最大流
19、量的 2/3 和 1/3 左右。 5.3.7.3 最大降压试验按非稳定流试验时间、观测要求进行,降压延续时间不少于 48h,稳定延续时间不少于 24h。中、小降深稳定延续时间分别不少于 12h、 8h。应现场绘制 sw lgt 及 sw t 曲线,定性判断流体运动方程。 5.3.7.4 各落程是否达到稳定以观测出水量、动水位与时间关系曲线只在一定范围内波动、波动幅度小于 2 3cm,且水位动态数据没有持续下降或上升趋势为标准。 5.3.7.5 测试资料应满足确定流体运动方程。 计算热储层渗透系数 K、 降压影响半径 R,初步确定弹 性释水系数 s、压力传导系数 a 等热储水文地质参数 ,根据三
20、次降压试验数据,建立井流 量 方程,计算热水头和单井合理产量 。 5.3.8 多井降压试验 5.3.8.1 指带有一个或多个观测井的主孔降压试验,主要在对井中第二眼井成井时的降压试验中采用。当地热地质条件 复杂、对井及附近地热井尤其是同层地热井较多且相距较近时,具备观测条件的都应进行多井降压试验。 5.3.8.2 宜进行 12 次的稳定流或非稳定流降压试验,最大一次降压的延续时间不少于 120h。如果同期观测井出现水位持续下降或水位波动较大情况,应适当延长试验时间。 5.3.8.3 抽水井抽水对最近观测井引起的水位下降值不小于 20cm。 5.3.8.4 试验资料除满足单井试验的各项要求外,还
21、应能确定降压影响半径 R、井间干扰系数等参数。 DB12/T 644 2016 5 5.4 放喷试验 5.4.1 针 对 热储水头高于地面的地热井,即自流井。分为单井放喷试验和多井放喷试验。 5.4.2 放喷试验 的方法和要求按 GB/T 11615-2010 中第 7.6.4 条执行。 5.5 对井采灌 试验 5.5.1 技术要求 5.5.1.1 通过开采井的水位下降曲线,计算补给带的宽度和采、灌条件下的水文地质参数,估算对井采、灌的影响范围,对开采动态进行预测。计算方法执行 DB12/T 469-2012 中附录 C 和本标准的附录 D的 相关条款 。 5.5.1.2 通过对井采灌的采、灌
22、量与相应热储压力的变化情况,确定对井可采资源潜力,评价可采资源量。 5.5.1.3 对井采灌试验一般在对井采灌系统建成后进行,宜采用采、灌定流量的方式进行。要根据多井降压试验的资料设计“大、中、小”三级采、灌量,查明不同采、灌量封闭流场的影响范围和水动 力条件 。 5.5.2 系统工艺 5.5.2.1 水质处理系统 地热尾水回灌时,应作除砂、除污水质处理,应依据试验井目的层热储类型,选择精度适宜的过滤设备: a) 目的层为孔隙型热储时,需同时安装粗过滤和精细过滤两级过滤器,粗过滤精度为 50m,精过滤精度为 3 5m; b) 目的层为基岩岩溶裂隙型热储时,过滤器精度不小于 50m。 5.5.2
23、.2 排气设备 在回灌井管路上须安装排气罐,用以排出回灌流体中的气体。 试验时 应检查排气阀门,罐体内压力应大于大气压, 严禁 空气进入,同时保证排气通道 畅通 。 5.5.2.3 系统管路 采、 灌系统管路应保持密闭状态 。 仪表、仪器正常运行。正式回灌试 验前应 利用地热流体 对管道及过滤设备内部污垢 杂物 进行冲洗, 要求水清砂净 5.5.2.4 回灌方式 宜 采用回灌管内进水方式进行回灌,回灌管应下至回灌井静水 液面 以下 10 15m深度 , 保证回灌在真空密闭条件下进行 。 5.5.3 试验操作 5.5.3.1 正式回灌前须 对 井 筒内 水位进行 24h 天然动态观测。观测要求按
24、本标准的 第 5.2.6 条进行。 5.5.3.2 一般应进行三组以上的试验。宜采用定流量方法,回灌量从小到大依次进行 。 第一组小灌量以其产能测试时最大抽水流量的 12 为宜,后续每组逐级增加 10 30m3/h,最大一组灌量应达到或接近产能测试时的最大涌水量 。 5.5.3.3 第一组试验回灌井 的动水位需稳定 8h 以上,第二 、 三组动水位需稳定 16h、 48h 以上。各组试验是否达到稳定以观测水位波动幅度应小于 5cm/30min, 且水位动态数据不再持续下降或上升为准。 DB12/T 644 2016 6 5.5.3.4 停灌后应进行水位恢复试验。 5.5.3.5 测试资料应满足
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