本文探讨了将从地热田排出的废水中捕获并溶解的H2S和CO2回注回地热储层的可行性。采用一系列数值模拟方案来评估NCG(不凝性气体)回注对能量回收的影响，了解永久圈闭，并预测NCG在生产井中的潜在突破。尽管地热系统中的气体通常在水中具有中等溶解度，但低压或浅层地下气相的形成需要仔细考虑NCG的注入速率和成分。

　　为了评估天然气储层的储层能力，研究了可能的流体路径和气体成分分布，并评估了重新注入天然气的潜在风险，这些风险可能导致天然气早期突破或泄漏到地面。

　　研究以液体为主的地热系统为初始条件，建立了改进的基准地热回注模型。结果表明，注采效果取决于回注井和采出井的布置及回灌条件。由于注入的NCG保持在液相，泄漏到地面的风险非常有限。

　　图1 (a)一维模型，(b)三维封闭模型(模型1)，(c)三维热补给模型(模型2)的网格结构，以及生产井(红色)和注入井(蓝色)的区域位置。

       图2 (a)网格结构，(b)模型2的初始温度分布。

　　结果讨论

　　图3显示了不回注和以130和215 kg/s的速率回注混合NCG水的3D封闭模型的蒸汽和NCG生产流量。从该图可以看出，对于整个生产周期，较高的回注速率导致较高的长期蒸汽产量。图3还显示，在生产的前五年，生产井出现了NCG突破，并且NCG的生产以不断增加的流速继续进行。这是由于生产井和回注井之间距离较短(600米)。由于以高速率回注的流体包含更高数量的NCG，因此在215 kg/s“水+NCG”注入情况下，NCG的产出率最高。回注约50年后，生产井的NCG流量在215kg/s回注时为产汽量的8%，130kg/s回注时为5%。

　　图3 蒸汽和NCG的产出率为无回注，以及130和215kg/s水NCG混合物注入情况

　　图4比较了“水+NCG”回注与仅水回注。图4显示，在回注水中添加NCG会使生产的前五年的蒸汽产量略高于纯水回注情况。然而，产生的蒸汽量随后开始减少，并且在长期内出现显著下降。这种下降的原因是，用于表示生产井的质量流量的产能选项(DELG)允许随着储层枯竭，所有生产井的流量随时间而下降。对于DELG方案，在规定的截止压力和PI下进行生产。在一定的截止压力下，较高的NCG生产速率会导致蒸汽产量随时间的推移而下降。

       图4 纯水和水-NCG混合物回注情况下蒸汽产率的比较

　　图5显示了第3层和第4层气相中CO2质量分数的面积分布以及50年后沿A-A?线的垂直剖面图。从图中可以看出，在高回注率下，二氧化碳扩散到更大的区域。注入的NCG也垂直流动：由于其渗透性，较低储层(第4层)的流速较大，流向低渗透盖层(第2层)和受浮力影响的地面层的流速较小。由于215 kg/s水+NCG的NCG分数小于215 kg/s水+NCG的NCG分数，并且由于附加质量而导致压力支撑略高，215 kg/s水+NCG导致NCG水平和垂直传播较少。

      图5第3层和第4层气相CO2质量分数以及通过a-a?的垂直横截面(a)130 kg/s“水+NCG”(b)215 kg/s“水+NCG”混合物回注(c)“215 kg/s水+NCG”