摘要
地热能作为一种相对清洁的能源，广泛应用于发电、供暖等领域，但由于结垢问题，地热能利用效率很低。本文以羊八井地热田为研究对象，对其结垢问题进行研究，并提出解决措施，以缓解研究区结垢问题，恢复地热井的生产能力。本论文采用现场调查—室内样品分析—井筒多相流模拟—室内实验等一系列分析方法对研究区结垢问题进行研究，以探讨其结垢机理与防除垢措施。 实地调查研究区地理位置、地形地貌、热储特征、岩性特征以及热储来源后，在研究区进行取样工作，共采集地热田水样7份、垢样3份和气样1份，并进行现场实验，测定了地热田的温度、压力、电导率和重要离子浓度（Ca2+、HCO3-和CO32-）。室内测试分析表明羊八井地热田地下流体水型为NaHCO3，结垢物质的主要成分为CaCO3。 为进一步了解研究区地热井的井筒流动信息，对羊八井典型地热井进行温度-压力测试，得到了地热井的温压曲线。在此基础上进行井筒多相流模拟，采用常用的漂移流模型参数对地热井进行模拟，选取了最优模型Hibiki and Ishii模型。利用Hibiki and Ishi模型得到不考虑CO2的影响，流体在井筒中由单相变两相的闪蒸深度为112.5 m;若考虑流体中CO2含量为0.03％，则发生相变的深度119.5 m。井口计算的温度约为125℃，压力约为2.3 bar;井口的气相质量分数在3％-8％之间，从闪蒸点往上大概20-30m，气相和液相中CO2质量分数变化较为剧烈，也是结垢严重井段。通过模拟结果结合无机垢与碳酸钙垢成因得到羊八井地热田的结垢机理:高温流体在储层中与碳酸盐矿物在相对较高的CO2分压下达到平衡，在通过井筒往上流动的过程中，压力的降低，液体中的CO2逐渐降低，特别是在闪蒸过程中，大量的溶解态CO2进入到气相中，导致溶液中的pH值升高，碳酸平衡被打破，碳酸钙过饱和并析出，并逐渐形成晶体粘附在井筒上结垢。 为减缓研究区的结垢，在室内分别进行了常温、高温两种条件下的静态阻垢试验，并结合分光光度计测试残余阻垢剂浓度，从而选取对研究区目标井最合适的阻垢剂。通过静态阻垢实验，对比所选取的五种阻垢剂，GS阻垢剂对GW1号井的阻垢效果最好，在阻垢剂浓度为30mg/L时，阻垢率达到94.43％，且此时用分光光度计测量反应后残余阻垢剂为1.58mg/L，可以持续发挥作用，以缓解羊八井在井筒中的结垢问题。
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