地热采灌井井间距分析—以山东德州陵城某工程为例
梁晗 孟超 （中能建地热有限公司 北京 100022）
摘 要：为探究地热采灌井合理井间距，以山东德州某工程为例，通过多种计算模型进行采灌井井间距计算， 并利用Geothermal Kits软件做出最优井距下的水流场、温度场模拟图，结果表明该研究区采灌井的合理间距为 600m。
关键词：采灌井，井间距，Geothermal Kits
引言
随着社会经济的飞速发展，煤、石油、天然气 等传统能源日趋紧张，寻找新能源成为当代的主要 命题。我国政府非常重视新能源和可再生能源的开 发利用，在《可再生能源法》和《可再生能源中长 期发展规划（2007-2020年）》的推动下，我国可 再生能源已步入快速发展阶段。地热资源作为一种 绿色可再生能源，在生产生活中扮演着越来越重要 的角色，广泛应用于供暖、医疗、种植、养殖等领 域。2019年河南、山东、河北三省的中深层地热供 暖面积分别达到8900万、6100万和1.6亿m2 。当前 雾霾频发，空气污染严重，地热资源的开发利用对 于改善环境质量、缓解能源紧张状况、调整能源消 费结构，培育新的经济增长点具有积极的作用，其 优越性逐步被社会所认可，其开发利用规模必将逐 步扩大。而回灌是水热型地热开发的必由之路，因 此合理的采灌井井间距尤为重要，否则将会对相邻 地热井的水量、水位及水温等产生影响。因此开展 地热水水流数值模拟研究，科学合理确定采灌井间 距，对降低地热井间的干扰程度，使地热开发步入 良性循环轨道，实现地热开发的可持续性具有重要 意义。
1 研究区概况
1.1 构造
DR1井位于陵城区糜镇吉祥社区内，在地质 构造上属于华北板块（Ⅰ级）、华北坳陷区Ⅰ（Ⅱ 级）、济阳坳陷区Ⅰa(Ⅲ级)、无棣潜断隆Ⅰa2 （Ⅳ级）、无棣潜凸起Ⅰa23（Ⅴ级）内。无棣潜凸起Ⅰa23东北为大山潜凹陷Ⅰa22，西北为柴胡庄 潜凹陷Ⅰa21，东为沾化潜凹陷Ⅰa51，西部逐渐过 渡到与德州潜凹陷Ⅰb21相连，南部为惠民潜凹陷 Ⅰa42，西南为临邑潜凹陷Ⅰa41。详见图1区域地 质构造简图。
图1 区域地质构造简图
1.2 热储特征
本区地热资源主要赋存于新生界新近纪馆陶组 碎屑沉积岩中，地表无热流显示，属于传导型地热 资源，热储类型为层状孔隙型热储，地热资源属温 水—水热型低温地热资源。
本区地层自上而下为第四纪平原组、新近纪明 化镇组、新近纪馆陶组、古近纪沙河街组地层。上 覆第四纪平原组及新近纪明化镇组岩性主要为粘性 土、砂性土夹松散砂层，其密度小，导热性能差， 热阻大，构成了区内天然的良好热储保温层。本区 的热源主要来自上地幔传导热流和地壳深部的正常 传导热流。本区地热水属大气成因，具有大陆溶滤 水的特征，其补给源除一部分为盆地沉积物形成时保存下来的沉积水和封存水外；另一部分为沉积 物形成后，在漫长的地质历史时期中由大气降水 补给。
1.3 抽水试验
对DR1井开展了三个落程的抽水试验进行了 描述，以确定单井出水量、渗透性、影响半径等 水文地质参数，并采集水样进行测试分析。试验 设备采用250-QJ150型高温电热潜水泵，水泵功率 75KW，扬程150m，以钻杆代替泵管，下入深度 120m。通过变频设备控制抽水流量，用三角堰观 测水量，用水银温度计观测井口水温和气温，用测 绳及电流表测量水位埋深，试验结果见表1。
表1 DR井抽水试验成果表 表1 DR井抽水试验成果表
2 采灌井井间距计算
2.1 基于热突破时间进行计算
将模型简化为在隔水隔热均一等厚的热储层， 热量靠对流方式传递，对井系统的热突破公式为：
式中： t—热突破时间（d），取50a； R1—井间距（m）。
Q—回灌条件下允许开采量（m3 /d），取 2160；
M—热储层厚度（m），取180.7；
φ—热储岩石孔隙度，取0.26；
ρw—热储水的密度（kg/m3 ），取985.7；
ρz—岩石的密度（kg/m3 ），取2000；
Cw—热储水的比热（kJ/kg.℃），取4.2；
Cz—岩石的比热（kJ/kg.℃），取0.8；
基于DR1井相关地质参数进行计算得到： R1=617m，即基于50年内不产生热突破的合理采 灌井井间距为617m。
2.2 基于抽水试验资料计算
将抽水过程理想化为地热单井稳定流降压试验 时，采用Dupuit公式及W.Sihardt公式，利用叠代 法求取影响半径R2。公式如下：
