多井降压试验在碳酸盐岩热储水文地质参数获取中的应用
时间：2020-10-26 10:41:08 来源：达达文档网 本文已影响 人 
焦海东
摘要：广东惠州龙门县地热地质条件优越，探测高温热储，需求高品质热矿水是龙门县自然资源规划建设的迫切需求。本文以龙门县龙田镇江冚地热田的ZK2孔为依托，阐明岩溶热储参数探测方法，为地热资源评价以及开采方案提供科学依据。
关键词：多井降压试验;热储参数;碳酸盐岩热储
1.引言
浅部碳酸盐岩热储岩溶发育，溶洞、溶沟、溶槽多为连通，具明显的非均质性，因此选择合理的方法确定热储层水文地质参数，对地热资源评价、开采井井距确定和开采方案研究具有重要意义。
以往关于单井试验方法[1-3]求取水文地质参数的研究较多，但都基于均质含水层的概化模型，综合分析含水层非均质性的研究较少。本文以惠州市龙门县江面碳酸盐岩热储ZK2孔多井降压试验为例，利用不同求解方法综合对比分析取热储参数的求取方法，为地热资源规划优化提供参考。
2.地热储层特征
江面地热田热储层岩性主要为隐伏的石炭系下统石磴子组（C1sh）灰岩，热储埋藏较浅，埋深一般6.50m-39.80m，热储层控制厚度大于350m，控制寬度约460m，长度约850m，面积约0.39km2。其盖层岩性为测水组（C1c）砂页岩及第四系（Q）洪冲积层，厚度较小，一般6.5m- 39.80m，局部较厚，盖层条件良好。
3.开采井概况
3.1岩性情况
ZK2孔按从上到下揭露到的岩性主要由第四系洪冲积层粉质粘土、洪冲积层粘土、洪冲积层细砂和石炭系炭质页岩、灰岩、灰岩夹页岩。50m-127m深度岩溶发育，溶洞高度1.32m-13.94m不等，溶洞填充物多为炭质粘性土、砂、砂砾，线岩溶率为29.8%，岩溶条件属强发育程度。
3.2成井工艺
50m以下多为串珠状溶洞，且溶洞相互连通。为防止抽水紊流对50m以下孔壁淘蚀作用，50m以下溶洞部位采用液氮注浆工艺[4]，并下钢管固井，以保证成井安全。仅30.29m-33.29m试验段大口径填砾，其余孔段用水泥、粘土球方法分层止水。降压试验阶段，取水水量稳定，水温61.4℃-62.O℃，水温稳定，未发生塌孔、涌砂等事故，表明该成井工艺有效降低了钻孔成井事故发生率，具有极高的借鉴应用价值。
4.降压试验
4.1水文地质条件
依据钻探资料，石炭系岩溶溶洞裂隙含水岩组与上覆第四系松散岩类含水岩组存在一定厚度的隔水层（炭质页岩）、但该隔水层不连续。ZK2点东约15m有一条宽约3m、水流方向为北西向南东流动的河渠，热储层上覆隔水层（炭质页岩），降压阶段出水水温稳定，说明冷水补给途径较远或冷水补给量较少，该河渠对热储冷水渗漏补给有限，即该河渠并非热储含水层的定水头补给边界。
4.2稳定流降压试验
本次对ZK2钻孔降压试验进行了两个压降的单井降压试验，见表1，其s-t历时曲线、Q-S曲线、q-s曲线见图1。ZK2孔深128.73m，热储层为石炭系石磴子组（C1sh）灰岩段，热储层埋深：30.13m-128.73m，厚度98.6m，降压试段深度30.29m-33.29m。最大一次压降稳定时间在24h以上，压力恢复至静压力的95%左右。
4.3求参方法与概化模型
（1）承压水非完整井单井稳定流降压试验
Aquifer Test软件诊断图判定结果显示，补给边界和隔水边界效应不明显，仅表现双介质模型特征，因此概化为参数计算模型概化为各向同性、无限承压含水层。
（3）Warren Root拟稳态双孔隙流模型计算
该模型主要假设是：岩体和裂隙能被认为是相互叠加的连续介质。在降压试验前期，抽出的水来自裂隙系统储存水，岩体不影响水流，在中期，流至井的水流扩大到由岩体释放水，但是，与裂隙水压降相比，岩体水压降很小。在降压试验末期，岩体水压降接近于裂隙水压降，含水层的表现类似单井孔隙含水层，具有岩体和裂隙相结合的特性。
依据ZK2钻探成果，假设江面村地热田储水介质可概化成一个是低渗透、原生孔隙块连续系统，另一个是高渗透、次生孔隙连续系统，两个系统相互作用和相互重叠，即为双孔隙介质系统。
采用Aquifer Test软件中Warren Root拟稳态双孔隙流模型计算。
4.4结果与讨论
不同求参方法结果具体见表2。非均质性多孔介质概化为各向同性导致承压水非完整井单井稳定流降压试验计算热储参数偏大;承压水非完整井多井稳定流降压试验计算结果充分体现ZK2孔和ZK1孔间岩溶通道连通性，但不同降压试验计算结果具有较大差异性，有可能小降压试验阶段，热矿水补给减小ZK1孔波动幅度，造成渗透系数较小;基于Warren Root拟稳态双孔隙流模型，采用AquiferTest软件计算热储参数结果具有统一性，但该模型未能很好体现岩溶裂隙与溶洞的联通程度，因此计算结果偏小。
5.结论
碳酸盐岩含水层空间分布均匀性很差，采用承压水非完整井单井稳定流公式计算的热储参数偏离真实值，在地热资源评价中容易夸大静储量。Warren Root拟稳态双孔隙流模型结果偏小，趋于保守，适用于工程地质条件差、难以查清环境地质问题的地热田。对于不能概化各向同性的碳酸盐岩含水层，多井降压试验计算结果能反应某一方向性（主抽水井一观测井方向）的热储条件，是热储求参的常用方法之一。
参考文献：
[1]康凤新，徐军祥，张中祥.山东省地下水资源及其潜力评价[J]山东国土资源，2010，26（08）：4-6.
[2]凃洋，杜成波，李洋.裘布依公式在实际应用中的缺陷U]地下水，2008，30（05）：39-45.
[3]李培月.非稳定流抽水试验确定越流承压含水层水文地质参数方法对比研究[D].长安大学，2001.
[4]王明明，解伟，安永会，等.封隔注浆分层成井技术在水文地质勘查中的应用研究[J].水文地质工程地质，2019，46（01）：50-55.
