【论文】冯波，等:增强型地热系统储层堵塞机理及解堵技术进展

能源问题一直是影响和限制人类文明发展的最主要因素 ^[1-2] 。地热能由于具有成本低、运行稳定、分布广泛、可持续性强等特点，现已成为世界各国争相研究开发的新能源 ^[3-4] 。

干热岩一般是指赋存于地下 3 ～ 10 km ，没有水（或含有少量水），温度超过 180 ℃，具有经济开发价值的高温岩体 ^[5-6] 。增强型地热系统（简称 EGS ），即采用人工形成地热储层的方法，从干热岩低渗透岩体中经济地采出深层地热能的地热系统 ^[7-8] 。 EGS 持续运行过程中，循环流体会与干热岩体发生化学反应，降低储层渗透率，从而制约地热能的可持续开发 ^[9] 。目前，国际上采用的解堵方法主要是借鉴油气田领域的经验，采用化学解堵试剂，但是油气田储层与深部地热储层有着明显的差别：①增强型地热系统人工储层的岩性大部分是花岗岩，其主要矿物组成为石英、碱性长石、斜长石、角闪石及云母等，而油气田储层多为沉积岩，矿物组成以方解石、白云石、黏土矿物为主，因此解堵剂的作用机理完全不同；②增强型地热系统的埋藏深度远大于油气田，地层温度更高，配方不适宜的解堵剂往往与周围岩体反应过快而不能对目标位置进行解堵；③油气田堵塞物大多是井内形成的黏土矿物、油气藏内的饱和酚、芳香酚、胶质、沥青质，特定储层含有的非晶质硅、石英、碳酸盐岩石颗粒等，堵塞尤其以大分子物质发生的缔结聚合现象最为明显，而增强型地热系统针对的主体是破碎花岗岩裂隙内充填的黏土矿物以及凝胶、盐垢、井内壁滑移颗粒等物质 ^[5] 。现有化学解堵剂包含酸性解堵剂和碱性解堵剂，碱性解堵剂以 NaOH 和 Na ₂ CO ₃ 为主，但是碱性解堵剂主要针对岩体（ SiO ₂ ）溶蚀，对引发裂隙堵塞的典型矿物（方解石、云母、绿泥石、伊利石、高岭石、蒙脱石等）溶蚀效果不理想，碱性解堵剂的可行性现依旧处在实验室理论阶段，因此本文将探讨重点集中在酸液解堵体系。

针对上述问题，为更好地总结增强型地热系统开发过程中的解堵技术，笔者详细回顾了国内外典型增强型地热系统的储层堵塞机理和解堵技术，对比了常用化学酸液解堵体系的解堵效果，总结了酸性解堵技术研究的最新进展和场地应用的经验教训，以期为中国正在开展的深部地热储能可持续开发提供参考和借鉴。

1 　增强型地热储层的堵塞类型及机理

1.1 　物理堵塞

物理堵塞是指堵塞物以固体自然态的形式存在于井筒和储层造成的堵塞现象 ^[10] 。发生在增强型地热储层中的物理堵塞主要包括 5 种情况。

包括储层内部结构颗粒脱落运移、裂隙原生矿物颗粒、破碎的岩屑、换热流体与裂隙岩体产生的次生矿物颗粒。进行人工储层建造时，钻头和压裂流体作用后未对结构颗粒进行及时有效的固定，加之生产流压在井内变化，促使黏土矿物颗粒在人工裂隙中出现运移、膨胀、再沉积等过程，是造成储层内部结构颗粒脱落运移的主要原因 ^[11] 。瑞典 Fj ӓ llbacka ^[12] 、德国 Insheim ^[13] 等 EGS 中出现的矿物颗粒脱落运移堵塞现象造成人工裂隙渗透率下降 20% 以上，严重影响 EGS 系统的持续运行。

包括残留在人工裂隙内的钻屑、钻井液、防漏堵漏材料。成井洗井时，井内没有完全洗净，注水水速超过抽水换水的水速，将施工残渣携入储层，容易发生残余物堵塞 ^[14] 。美国 Acord-1 ^[15] 工程采用新设计的返排系统，对泥浆残余物进行清洗，保证了后期平均 1.8 L/s 的换热流体注入速率。

包括换热井筒的脱落铁锈。换热井筒与高温换热流体相互作用引起铁锈脱落，是深部地热储层中铁离子最主要的来源 ^[16] 。在日本 Ogachi ^[17] EGS 初期的返排实验中，较多铁锈固体和红色絮状物被返排到地面蓄水池，但铁锈剥落堵塞对裂隙渗透率的影响效果远小于次生矿物垢。铁锈剥落造成的堵塞，也可以通过应用新型耐腐蚀井筒套筒材料得到解决。

包括回灌水体悬浮颗粒形成的聚集体。富含悬浮颗粒配伍性差的回灌水体在高温下与换热岩体发生化学反应，使悬浮颗粒表面带有电荷，悬浮小颗粒相互吸引团聚成的聚集体也能造成堵塞 ^[18] 。法国 Rittershoffen ^[19] 、中国马头营凸起区 ^[20] 等干热岩项目，均对回灌水体成分造成的裂隙闭合规律进行了室内模拟，结果表明团聚体堵塞主要受到回灌水体悬浮颗粒的影响，采用良性配伍或低离子浓度的回灌水体，能够显著降低团聚体形成概率。

包括回灌水初期，热储层裂隙残存气体、回灌水携带气体、生物化学反应生成的气体。这些气体在裂隙内运移，当气孔两端压力接近时，易发生气锁现象，将气体驻留在裂隙介质中，形成气体堵塞 ^[21] 。气体堵塞也是深部地热堵塞的常见型，主要表现为水力循环时，裂隙流体循环压力的往复性。气体堵塞现象在英国 Rosemanowes ^[22] 干热岩场地被监测到， 导致生产井（ RH15 ）内的阻抗由 0.61 MPa 显著增加至 0.82 MPa ，流体漏失量也明显增加。

1.2 　化学堵塞

化学堵塞是指地热系统运行过程中发生化学反应并生成堵塞物的堵塞现象，主要包括 3 种类型。

在高温高压的环境下，换热流体会与储层岩体发生反应，并造成换热流体的 pH 值、总溶解固体（ TDS ）、化学组分变化，从而在换热循环过程中，生成次生矿物堵塞储层。次生矿物堵塞是 EGS 中发生概率最高的堵塞类型，在法国 Soultz 、 Le Mayet 、日本 Hijiori 、澳大利亚 Cooper Basin 等均有发生，在这些 EGS 中，井筒内壁均形成了厚度大于 10 cm 的矿物垢，并使人工裂隙不同区域的渗透率降幅均超过 13.5% ，严重破坏水力连通性 ^[23-25] 。这些次生矿物的转化规律受换热流体影响明显。我国河北马头营干热岩的室内试验研究结果表明：地下水与干热岩反应会导致石英、钾长石、白云石、钙长石溶解，生成绿泥石、高岭石沉淀；海水与干热岩反应会导致方解石、钠长石、钙长石、绿泥石溶解，生成白云石，沸石沉淀 ^[20] 。这些次生矿物的物化性质也对裂隙闭合产生影响，如：伊利石能够形成多种晶体结构，以不规则纤维状结构在孔隙中生长，封堵孔隙； 重碳酸钙在换热流体（水）中是不稳定盐，一旦外界压力温度降低就会导致重碳酸钙发生化学还原反应溢出二氧化碳，还原成不溶于水的碳酸钙，造成垢体堵塞 ^[26-27] 。

包括酸性人工储层刺激剂和次生矿物引起的堵塞。在深层地热储层利用化学刺激方法构造人工裂缝时，化学试剂会与储层岩体发生反应。堵塞类型与注入的刺激剂性质相关 ^[28] 。采用酸性刺激剂，反应生成物保留在地层中，与地层无机离子不配伍，会生成沉淀，这些沉淀包括：①氟化物沉淀，人工储层中必然存在钙、钾和钠长石，会导致储层的产出水中也含有大量的钙、钠、钾离子，这些离子与土酸会生成氟化钙、 Na ₂ SiF ₆ 和 K ₂ SiF ₆ 等沉淀物；②氢氧化物沉淀，这种堵塞现象的产生还与次生矿物性质相关。绿泥石是强酸敏性，酸处理后同铁的化合物作用生成沉淀，使低渗透储层出现水敏或酸敏现象 ^[11] 。为增强人工储层的构建效果，所使用的酸性刺激剂常会在裂隙中留有残酸，导致酸敏堵塞容易发生。延长返排液返排周期或借助低离子浓度的回灌水体清洗残酸，能有效降低酸敏的发生概率。

包括 Ca ²⁺ 、 Mg ²⁺ 、 Al ³⁺ 、 Fe ²⁺ 、 Fe ³⁺ 等， 尤其以铁离子为主。一方面，酸液注入会对注酸钢管产生腐蚀，带入铁离子；另一方面，地层中含有铁矿物， 溶解后在残酸作用下，遇地层颗粒间的胶结物，均会生成氢氧化铁凝胶絮状沉淀，堵塞孔隙喉道 ^[29] 。金属离子形成的絮状沉淀在日本 Hijiori 和法国 Soultz 注水井和抽水井近井地区的垢体中被发现 ^[30-31] ，但生成量较少，对 EGS 人工裂隙的影响有限。

1.3 　生物堵塞

生物堵塞是指由于细菌新陈代谢产生氧化还原反应，生成堵塞物的现象。在井筒中主要是铁细菌、硫酸盐还原细菌新陈代谢产生的沉淀。 Fe ²⁺ 在铁细菌作用后生成 Fe ³⁺ ， Fe ³⁺ 易导致絮状胶液形成。 Fe ²⁺ 与水中 SO ₄ ^{2 －} 在硫酸盐还原菌作用下生成不溶于水的黑色胶体硫化亚铁，增加地热水流动阻力。法国 Soultz 工程由于钻井穿透了浅部的油储，将浅层的有机物携带入了人工热储，产生了较明显的生物堵塞效果， 使注入井阻抗增加，流体注入流速降低了 0.13 kg/s ^[32] 。但在一般的 EGS 中，热储温度和压力都较高，循环水体流速大，能直接抑制微生物活动，故非特殊地质构造，生物堵塞不作为深部热储解堵的考虑类型。

综上所述，干热岩开发中的解堵研究，应该重点聚焦物理堵塞（矿物颗粒运移堵塞、工程残余物堵塞、气体堵塞、团聚体堵塞）和化学堵塞（次生矿物堵塞、酸敏堵塞），尤其是矿物颗粒脱落运移堵塞和次生矿物堵塞，这两种堵塞类型分布广，对裂隙闭合的影响最明显。铁锈剥落堵塞、特殊金属离子堵塞和生物堵塞，产生几率低，堵塞物生成量少， 对人工裂隙的水力联系影响小，增强型地热系统研究可以减少对这些方向的投入。另外由于换热流体会将裂隙内的黏土矿物、非晶质硅、石英、长石等在整个储层内重新分布，最终形成涵盖换热区和近井地带的桥堵或淤积堵塞，因此兼顾近井与远井效果并能保证足够的穿透距离的解堵剂体系的研发，也应作为解堵技术研究的关键点。

2 　常用酸液解堵体系种类及作用原理

对储层进行化学解堵，就是注入化学解堵剂以疏通或扩大流道，提高井换热流体的抽注能力，增加和恢复场地产能 ^[33] 。针对上述化学、生物堵塞，化学解堵体系可以起到很好的作用效果。目前常用的化学解堵主要是酸液解堵体系，包括：土酸酸液体系、氟硼酸酸液体系、有机酸复合酸酸液体系、螯合酸酸液体系、可控酸酸液体系等（表 1 ）。现对常用的酸液解堵液体系的作用原理及研究现状总结如下。

2.1 　土酸酸液体系

目前，增强型地热系统储层解堵所采用的解堵剂主要是 3% ～ 10% 的盐酸（ HCl ）和 1% ～ 5% 的氢氟酸（ HF ）配合而成的土酸。其解堵机理为： HCl 溶解干热岩裂隙中的碳酸盐类矿物，同时维持裂隙内足够的酸浓度，防止反应生成物的沉淀析出，而 HF 分子会与矿物晶格键之间产生化学吸附，溶解长石 ^[34] ，土酸酸液体系不仅能溶蚀堵塞物，也会造成地层裂隙壁的溶蚀，起到扩大裂隙通水断面，增大换热流体通量的作用。

土酸由于其两种组分酸工业成本较低，简单易获取，且在溶蚀效用方面，溶蚀强度大，因此得到了最为普及的应用。但土酸也存在许多弊端如：①引起脱砂，造成井壁与储层失稳坍塌；②酸液的穿透距离短，重复酸化并不能有效地解除储层堵塞，解堵效果也会越来越差；③土酸腐蚀性较强，还会对设备造成损坏。并且，土酸与裂隙堵塞物的反应是复杂多样的，常会生成新的次生矿物（表 2 ），这些次生矿物也会导致裂隙发 生闭合。

目前土酸在 EGS 储层解堵中的实验及理论研究， 已初见成效。

郭清海等 ^[37] 研究对比了氢氧化钠、盐酸和土酸对花岗闪长岩的作用效果，表明土酸可以与其他酸液复合，产生的作用效果较单一体系更理想。酸性解堵试剂较碱性解堵试剂解堵效果更理想。这是由于氢氧化钠主要溶解石英，在溶蚀后的碱性环境作用下， 溶液中的 Si 和金属元素极易形成非定形态二氧化硅或铝硅酸盐蚀变物，这些蚀变产物能导致岩石渗透率降低。

庄亚芹等 ^[38] 选用青海共和花岗岩样与土酸（ 10%HCl+3%HF ）反应，进一步探究土酸作用花岗岩的溶蚀规律，发现在石英、长石溶蚀的同时，伴随正方体状氟硅酸钾（ K ₂ SiF ₆ ）、片状氟铝酸钾（ K ₃ AlF ₆ ）、片状氟铝酸钙（ 3CaO · 3Al ₂ O ₃ · CaF ₂ ）、球状石英（ SiO ₂ ） 等蚀变矿物产生；土酸的改造以长石类矿物溶蚀为主。进一步研究表明，土酸对花岗岩渗透率的改良方式主要集中在花岗岩表面形成溶蚀坑和溶蚀裂隙， 对深部解堵效果不佳。

赵海建等 ^[39] 研究表明，蚀变产物的形成与组分酸配比相关性明显，土酸解堵时 AlF ²⁺ 和 SiF ₄ 是最基本的产物；产物生成受酸液 pH 和溶液 F ^- 影响明显， HCl 与 HF 体积比小于 6 ∶ 1 时， AlF ₃ 沉淀大量生成， 大于 6 ∶ 1 时，黏土膨胀现象更易发生 ^[40-41] 。

Zhao 等 ^[42] 的研究表明，采用土酸外加无机盐如 AlCl ₃ 等，将有助于防止土酸体系的二次沉淀生成。同时 Al ³⁺ 的弱电离特性，能够减缓强酸电离速度， 避免过度溶蚀，延长酸液作用距离，实现深部解堵的目的。

吴永东等 ^[43] 的研究从土酸酸液浓度与注入速率方面探讨了土酸增强解堵效果的可行性。结果表明， 在凝灰岩为主要的 EGS 系统中，低浓度的土酸能够有效减少二次沉淀的生成和颗粒脱落现象的产生；该过程会生成氟硅酸并附着在矿物表面，影响 HF 的进一步反应，保证了酸液作用的持久性；同时土酸的注入速率越大，离子的强迫对流作用越强， H ⁺ 的传质速度越大，对储层裂隙矿物的溶蚀能力越强，解堵效果越好。

土酸解堵剂在世界范围应用最广泛，但土酸解堵效果集中在近井区，并且容易造成岩石颗粒脱落运移，可能严重影响生产 ^[44] 。为提高土酸的远井解堵效果，减轻近井溶蚀，可以降低酸液浓度，加快注入速率，加入少量弱电离性的无机盐或缓蚀剂形成缓释酸。当 HCl 与 HF 体积比维持在 6 ∶ 1 以下，采用复合酸液体系也将有效降低次生矿物的生成概率。

2.2 　氟硼酸酸液体系

氟硼酸酸液体系一般是由氟化氢胺、硼酸和盐酸共同混合而成 ^[45] 。该酸能够深穿地层，是一种酸性较强的酸液体系，其作用原理是，依赖氟硼酸缓慢电离出氢离子并生成氢氟酸（ HF ），利用 HF 对地层黏土矿物和胶结物等进行溶蚀，恢复或提高储层渗透率 ^[46] 。这种酸液体系是针对常规土酸反应过快、有效穿透距离短、酸盐反应后沉淀物堵塞地层、泛酸不易排出、钙盐容易二次沉淀、地层的酸敏性导致铁盐沉淀造成堵塞等问题而研发的缓速酸液体系。这种酸液还是一种具有“解堵—防砂”双重作用的高效复合解堵剂，氟硼酸与水反应后能不断地缓慢生成 BF ₃ （ OH ） ^－ 、 BF ₂ （ OH ） ^{2 －} 、 BF （ OH ） ^{3 －} ， 形成的羟基氟硼酸具有将小片黏土矿物溶解在一起的能力，从而阻止其分解与运移，起到稳定黏土颗粒， 使地层水敏性降低，黏土矿物收缩 ^[47] 。加之氟硼酸自生氢氟酸也能产生化学融化，融化的微粒在添加剂下原地胶结，在裂隙上形成晶质硅和硼硅玻璃涂层， 从而阻止流体流动产生的微粒运移，能显著减少物理堵塞 ^[48] 。

汪竹等 ^[49] 的研究结果表明，氟硼酸体系具有良好的缓冲性能，较强的溶蚀岩石的能力，良好的缓释性能、高界面活性、高助排能力、能起到稳定地层颗粒，低伤害、远距离解堵的功能。并且研究中对磷酸 / 氟硼酸 / 醋酸进行了组合，研发了以氟硼酸 / 醋酸为基础，无需添加防淤渣剂的酸液体系，说明有机酸的缓蚀潜力比无机酸更好。

Song 等 ^[50] 的研究结果表明，有机氟硼酸解堵剂对于黏土矿物多的储层解堵增产效果良好，在作业中配合含有有机解堵剂的入井液和有机解堵助剂能够有效显著提高解堵效果。

氟硼酸酸液体系能够避免土酸体系反应过快的问题，尤其是针对于碳酸盐、泥质含量高，堵塞远、非均匀性强的储层能有良好的解堵性能 ^[51] 。合理选用外加添加剂能增强氟硼酸酸液体系的高界面活性、高注排能力，改善解堵效果。

2.3 　有机酸复合酸体系

传统土酸中HF 在地层中与石英、黏土、长石均发生反应，HF 往往会过早消耗而不能有效解除深部堵塞，过高浓度的土酸又会使得脱砂、地层失稳、越解越堵等现象频发。有机酸复合酸体系能弥补常规土酸的不足。有机酸复合酸体系是由土酸（盐酸和氢氟酸）与有机酸（甲酸、醋酸）按一定比例及配伍性配制成的酸液体系 ^[52] 。在这种体系中，有机酸是弱酸，电离常数要比盐酸小得多，因此在盐酸足量时，有机酸几乎不参与反应；当盐酸与裂隙矿物反应持续进行，盐酸有效浓度较低时，有机酸才与储层矿物缓慢反应，使氢氟酸的反应活性进一步延长，显著地增加了酸液的穿透距离。

李峰等 ^[53] 研究表明，有机酸—土酸的复合体系能解决完井作业等造成的储层损害，实现改善渗透率，达到解堵的目的。同时醋酸—盐酸和醋酸—土酸两种体系，在高温井层处理半径均达超过 3.7 m ，加入醋酸的土酸体系还能够有效解除泥浆的污染，恢复岩心的渗透率 ^[44] 。但这种酸液需要外加添加剂才能达到理想的解堵效果。

古正富等 ^[54] 的研究结果表明，有机酸体系在酸敏性地层有一定的解堵优势，但对酸液的注入量上要求较大，而过大注入酸液量又会加大酸液返排难度。

现今，有机酸—土酸复合酸体系已经有了不少的室内试验，考虑到混酸体系中有机酸浓度过高会增加井筒金属内壁的腐蚀，因此实际工程中采用的有机酸（醋酸或甲酸）浓度多为 1% ～ 5% ，但从现场返排液研究分析发现，甲酸 /HF 、乙酸 /HF 体系用于现场常会有氟化铝沉淀产生 ^[55] ，因此也需要对有机酸的种类和配比进行调整，抑制二次反应。

2.4 　螯合酸液体系

螯合酸液体系是在原酸液（土酸、有机酸—土酸复合酸、多氢酸、生酸主剂、有机酸等）的基础上添加螯合剂（螯合解堵液、钡锶垢解堵剂、钙镁垢解堵剂）形成的酸液体系 ^[56] 。常规土酸和氟硼酸酸液体系中含有大量的氟离子，易遇酸岩反应产物中的硅、钙、铝等金属离子生成二次和三次沉淀，因此对解堵体系的抑垢性能要求也很高。配合的特定螯合酸液体系能够解决这些问题，并且螯合剂解堵体系返排液 pH 值也较高，能够免去地面中和环节，提高作业时效 ^[57-58] 。

王宝峰等 ^[59] 的研究结果表明，有机酸—土酸混合酸液体系较土酸体系已经拥有明显的返排优势，加入螯合剂 LDA-2 后，能进一步避免氟硅酸盐或硅胶的二次沉淀；这是由于 LDA-2 酸液体系具有很强的螯合氟化铝的性能，促使平衡发生转移，预防 AlF ₃ 沉淀的形成；其本身反应速率较慢，能在不引起地层出砂的情况下，解除深部堵塞。

Hertrampf 等 ^[60] 的研究结果表明，螯合酸液体系比常规酸液对于由黏土矿物引起的堵塞，解堵效果更加明显。是由于微观上螯合剂能“置换”出黏土矿物中高价金属离子，发生广义上的“阳离子交换”。在不破坏晶格的条件下，使水化膨胀的黏土矿物体积减小，恢复液相的有效渗透率，除去黏土溶解析出的多价金属阳离子，生成水溶性螯合物，抑制硅酸盐等二次沉淀的产生。

赵立强等 ^[61] 的研究结果表明，螯合酸复合解堵体系还具有更好的缓蚀效果，能有效避免氟硼酸（ 12%HCl+6%HBF ₄ ）和标准土酸（ 12%HCl+3%HF ）造成的地层失稳问题。通过配伍实验研制出的 5%A+3%B （ A 为复合多羧基螯合物， B 为含氟络合物）螯合酸液解堵效果突出，这种体系中的氟络合物与 H ⁺ 结合后生成中间物质再多级电离生成 HF ，能对碳酸盐类矿物和硅酸盐类矿物进行溶蚀，又由于 H ⁺ 是缓慢释放的，保证了体系的缓速性能，有效抑制了二次和三次沉淀产生 ^[62] 。

通过加入不同垢物络合剂能使螯合酸液体系具有针对性的不同离子络合能力。 Schaefer 等 ^[63] 的研究表明钡锶垢络合解堵剂能通过断链剂进行断链，把钡锶离子络合到选择的络合剂活性基团位置，让钡锶离子络合成为易溶解于水的小分子化合物，达到除去硫酸钡锶垢的目的；钙镁垢解堵剂能够有效地对碳酸盐垢、铁锈进行络合，减少钙垢、胶体和铁锈引起的堵塞。

螯合酸液体系由于采用的螯合剂多为有机化合物，对其无公害化处理和反排工艺复杂，对环境生态也有负面影响，所以目 前应用面还比较单一，常用于富含钙、镁、铝、铁等金属离子的中潜部地热储层解堵。

2.5 　可控酸体系

常规酸液注入后，容易导致所需注酸量过大、难以到达溶蚀位置、还往往对连通良好区域也产生不良影响，可控酸体系结合新型材料技术可以解决上述问题，主要包括泡沫酸液体系和转向酸液体系。

泡沫酸酸液体系是在复合酸液体系中加入起泡剂和稳定剂，通过泡沫发生器与气体（一般为N ₂ 或CO ₂ ）混合，形成的以酸为连续相、气泡为分散相的泡沫体系，使得配制的酸液体系既有泡沫流体的性质又有酸化解堵能力 ^[64] 。泡沫酸酸液体系注入井筒后能够有效清除地层近井酸溶型结垢物 ^[65] 。这种体系的核心是泡沫与酸液联合使用所起到的酸液分流效果。泡沫酸液体系中的泡沫流体具有密度低、方便调节、动切力大携砂强、两相流体无固相、低滤失，视、黏度、压缩系数大、便于助排等性质，流体中的泡沫能够在喉道中产生气阻效应，暂时堵塞住高渗部位， 使起泡酸进入低渗透裂隙，与堵塞矿物及岩石反应， 形成更多的溶蚀通道，最后注入泡沫排酸液，保证了残酸被排尽。泡沫酸液体系较复合酸液布酸更均匀， 能防止局酸液过多造成地层坍塌 ^[66] 。

王丰 ^[67] 的研究结果表明，泡沫酸对于固体滑移颗粒造成的堵塞具有较好的解堵效果。由于泡沫酸体系具有极强的自生气泡性质，因此体系能悬浮并携带固体颗粒。结果显示，泡沫酸体系对于 0.45 ～ 0.56 mm 石英颗粒基本不沉降，但对于 0.63 ～ 1.25 mm 砂粒均有沉降作用，并且泡沫酸体系腐蚀速率低，对铁离子稳定性强，防膨性能好，酸渣含量低，对储层伤害较小。

泡沫酸在相对常规水基酸酸液体系具有更好的返排能力。陶磊等 ^[68] 的研究表明泡沫酸结合水基酸液的反排效率稳定接近 98% ，场地试验效果十分突出。但如果泡沫酸在孔喉内产生气阻效应，在后期返排过程中未能完全取消，将会引入新的气体堵塞类型，增加解堵工序，另外在 EGS 高温高压的人工裂隙中，要研制出能产生较多气泡，并且具有高返排效率的起泡酸，是需要攻克的问题。

转向酸酸液体系的主体酸为盐酸，是在盐酸中加入清洁自转向剂等添加剂形成的自转向酸液体系。转向酸酸液体系运用的是一种无伤害的转向酸化技术，能在解堵过程中自动转向低渗透区 ^[69] 。自转向酸转向的关键是依靠黏弹性表面活性剂在 pH 值上升及 Ca ²⁺ 、 Mg ²⁺ 存在的环境下，其胶束形态发生变化来实现的，在酸浓度较低时，转向剂分子缔合形成的胶束，内部为烃核，外层亲水基团分散在水中，疏水基被包在胶束内，不与水接触，导致自转向酸变黏 ^[70] （图 1 ），并具备黏弹性，对高渗孔隙实现暂时性的堵塞，导致注酸压力上升，迫使其进入次低渗或损害堵塞严重区域，随解堵的继续进行，酸液黏度会继续上升，迫使酸液进入更低渗透或损害堵塞更严重区域。

Mao 等 ^[71] 的研究结果表明高酸含量的转向酸酸液体系，其酸蚀裂隙导流能力要高于低酸含量的转向酸酸液体系，但当酸液体积大于 20% ，对裂隙导流能力起到抑制作用，酸液浓度过高时，还会造成酸液腐蚀性增强，不利于管道养护。

转向酸的转向凝胶技术已在英国 Rosemanowes 、德国 Insheim 等场地中实现应用，其中在 Rosemanowes 应用时，针对酸液中的黏弹性表面活性剂（黏性凝胶）和水，采用脉冲循环的水力解堵方式进行解堵， 取得了一定的解堵效果 ^[22] ，但完全基于转向酸技术的场地实验依旧缺乏，如何避免 Rosemanowes 凝胶支护引起的储层不可逆损伤，降低凝胶的回收难度， 是影响转向酸解堵应用的关键因素。

3 　现有EGS 解堵技术

对现有的解堵技术类型进行总结，可按基本原理分为物理水力解堵、化学—试剂解堵、物理—化学混合解堵三大类，各项技术的适用条件和优缺点见表 3 。

物理—水力解堵主要以水为载体，通过地面的流体泵送机，将外附压力由地面传递到发生堵塞的区域，按流体泵送的方式可以分为：单向循环、双向循环和脉冲循环。单向循环常应用于形成时期较新且仅轻微蚀变的花岗岩体。轻微蚀变的花岗岩的岩体颗粒结构稳定，在流体换热过程中不易脱落，能避免矿物颗粒运移造成堵塞，但这种条件理想的地层较少，矿物颗粒及完井过程中的岩屑难以彻底清除， 因此单向循环的水力解堵技术常与构建人工裂隙过程中的水力压裂技术混合使用，以确保构建的人工裂隙的良好渗透性。双向循环是在单向循环技术的基础上将原有的注入井和抽出井按一定周期（ 2 ～ 5 d ） 调换功能，即在对注入井和抽出井作业一段时间后， 将注入井作为抽出井，抽出井作为注入井，逆向泵送流体。双向循环能避免单向循环将可移动矿物颗粒运移至裂隙喉道引起的细微裂隙堵塞，双向循环， 更利于将可移动矿物颗粒运移至近井区域的大裂隙中，由抽水井抽离地层，达到解堵的目的。脉冲循环， 是在注入井内放入低频水力脉冲发生器（图 2 ），将水作为介质，多次瞬间升降压，以恢复储层渗透率的重要先进技术。应用脉冲循环技术解堵时，一定频率的脉冲压会依靠流体传递到人工裂隙内，经多次重复 增压，会对裂隙内的物理堵塞类型产生脉冲作用（净化作用），并对地层产生强烈拉伸—压缩（疲劳扩展作用），进一步疏通流道，扩大裂隙过水面积。物理—水力解堵使用的流体为凝胶＋水。这类凝胶主要以耐高温含硅有机黏性凝胶为主，由地面泵机预先泵入裂隙后，凝胶会先到达较大裂隙，依靠自身的高黏性，能暂时封堵具有良好水力连通性的裂隙，再通过循环技术，利用水力循环将堵塞位置进行疏通，在渗透率恢复后，使用溶剂溶解有机凝胶，并完成回收。物理—水力解堵已在瑞典 Fj ӓ llbacka ^[12] 、德国 Insheim ^[13] 等 EGS 应用，并成功将产流率提升 50% 以上。但物理—水力解堵应该加大对易于回收的黏性凝胶的研发，英国 Rosemanowes 在注入凝胶解堵后，造成了储层不可逆的损伤，直接导致一阶段中生产井的产量减半，失水量加倍 ^[22] 。

化学—试剂解堵主要依靠流体对堵塞矿物产生化学溶蚀，再通过水力循环过程，将溶解的组分由抽水井抽出。化学—试剂解堵按所使用的试剂类型可分为：低矿化度流体解堵、酸液解堵和碱液解堵。低矿化度流体解堵按流体组分和来源，可以分为超纯水、低矿化度水（地下水或地表径流）、去离子海水。超纯水是采用人工滤膜将换热流体净化得到的纯水，一般不含离子（或含微量离子）。超纯水由于具有较低的矿化度，与堵塞矿物接触后，化学势差会促进矿物溶解进入纯水，加之在高地应力的环境中，固相物质的活度可有效提高，从而加速矿物溶解的动力学速率，溶液再由循环过程携带至地面。由于制备超纯水的设备价格高昂，矿物在超纯水中的溶解量也十分有限，所以依靠超纯水进行矿物解堵的试验，还停留在实验室阶段。低矿化度水及去离子水，是将场地周围水体进行简单净化，降低矿化度或去除特殊离子（Cl ^－ 、Ca ²⁺ 、Fe ²⁺ ）后，以获得的水体。其解堵原理和超纯水相同，效果没有超纯水明显，但低矿化度水及去离子水的解堵技术，是在考虑原料简单易获取，成本低廉的基础上提出的，能显著提高操作可行性。酸液解堵技术是目前最具前景的解堵技术之一，其关键在于新型酸液解堵体系的研发。

根据主体酸和功能的不同，可以分为：土酸、氟硼酸、有机复合酸、螯合酸液、泡沫酸、转向酸酸液体系（各类酸液特征和研发方向已在上文论述，这里不再赘述）。碱液解堵技术是以 NaOH 做主要成分， 包括 NaOH 解堵液和 Na ₂ CO ₃ 解堵液， Na ₂ CO ₃ 在水中溶解成弱碱性，生成 NaOH ，能对矿物颗粒进行溶蚀，从而恢复渗透率。但 NaOH 几乎不能溶蚀次生矿物，如：含钙矿物（方解石）和绿泥石等，对高岭石、伊利石和蒙脱石的溶蚀率也较低，因此对人工裂隙闭合后的解堵效果也不明显 ^[38] 。

物理—化学混合解堵是物理—水力解堵技术与化学—试剂解堵技术的有机组合。将物理—水力解堵技术中的黏性凝胶和水替换为溶蚀解堵效果明显的化学试剂，形成了许多被应用的混合解堵技术，该技术保留了水力解堵和试剂解堵的优点，又规避了两种单一解堵技术的不足。应用最多的物理—化学混合解堵是脉冲循环技术 + 土酸酸液体系相结合的技术，这是由于脉冲过程中具有高剪切的内、外交替流动，加剧了注入的解堵试剂与裂隙内矿物的接触，提高了酸反应程度。压力脉冲也能有效抑制窜槽， 使解堵试剂更加均匀地分散到裂隙内部。另外液体脉冲振动剥蚀下来的堵塞物，在解堵剂中的溶蚀或溶解程度更强，在上冲程时随射孔回流及时返排，将大大提高脉冲振动的解堵效果。物—化混合解堵技术在美国 Fenton Hill ^[73] 和法国 Soultz ^[74] 都被应用过， 注入指数均提升了 20% 以上。

4 　国内外典型EGS 场地储层解堵技术

自美国麻省理工学院提出增强型地热系统理论以来， EGS 技术已受到了美、英、日、法等发达国家长达 40 余年的重视和研究 ^[75-78] 。笔者选取了典型 EGS 场地储层解堵技术进行分析总结。

4.1 　美国Fenton Hill 场地

Fenton Hill 场地位于美国新墨西哥中北部的 Jemez 火山口的峡谷主断裂带以西 3.06 km 处。美国于 1970 — 1996 年在此建成的新墨西哥州 Fenton Hill 增强地热系统（ EGS ）试验场地，该场地被认为是世界上第一个真正意义上的 EGS ^[79] 。 Fenton Hill 以寒武纪结晶岩为基底，上覆细粒古生代沉积物作隔热层， Jemez 火山的熔岩和凝灰岩又覆盖在沉积物层上，形成了一个几乎没有水的封闭热储，石英填充了内部原生裂隙。

Fenton Hill 项目的目标是在200 ℃ 的岩层中创建一个带有两个能够灌注循环水深井的人工储层，项目分两个阶段完成，第一阶段储层位于 2 800 ～ 2 950 m 深度，井底温度在180 ～ 200 ℃， 改造后得到了1 300 ～ 2 170 m ³ 的人工裂隙；第二阶段储层深度约为3 500 m，井底温度约为240 ℃，获得了体积为8 376 m ³ 的人工裂隙 ^[80] 。项目自1972 年春至1996 年封井期间共钻获4 口井，包括探测井（GT-1）、实验井（GT-2、EE-2、EE-3），为实现水利连通，在第二阶段中还进行了侧钻（图3）。该项目最终从储层中提取出了310 MWT 的热能 ^[81-82] 。Fenton Hill 项目在人工裂隙增产工艺、裂隙示踪模拟、定向钻进等方面都做出了世界瞩目的成就。

Brown 等 ^[83] 的研究揭示了 Fenton Hill 储层渗流通道的动态封闭特性。随着循环的进行，渗流通道会逐渐关闭；在稳定的储层中，注入流体后换热流体中溶解固体会迅速达到 3 000 ～ 4 000 ppm 的平衡水平 ^[84-86] 。

Grigsby 等 ^[87-88] 的研究表明，原生孔隙中的流体与岩石矿物发生置换和混合作用是引起流体组分变化的主要原因，流体内组分来源于储层原生矿物与受次生矿物溶解，并彼此影响。次生矿物溶解与重结晶对渗透率造成明显影响，应力、温度等是影响这种变化的主要因素，这些因素在生产井近井区域常发生明显降低，因此生产井近井区域是抽水换热造成储层堵塞的重点区 ^[89-90] 。

Fenton Hill 增强地热系统的工程实例中率先采用注碱（ Na ₂ CO ₃ 、 NaOH ）的方式，以解决次生矿物引起的裂隙孔隙闭合，但碱性试剂集中于对石英岩壁的溶蚀，生产能力恢复仅有 0.03 L/(s · bar) （ 1 bar=0.1 MPa ），解堵效果不理想 ^[91] 。项目后续对物理—化学混合解堵技术（双向循环＋土酸酸液体系）进行细致深入的研究，并完成了场地实验，将生产井生产能力提高到了 80 L/s ，使二期项目中，泵送流体体积达到了 13 000 m ³ ，为世界其他 EGS 项目利用该项解堵技术来设计井眼完井和储层建造工程，以提高有效渗透率、采热率，延长储层有效寿命，提供了宝贵模板 ^[92] 。

4.2 　法国Soultz场地

Soultz 场地有着世界上最成功的增强型地热系统。该地热储层位于上莱茵河地堑 (URG) 沉积盆地深部的花岗岩基底上，花岗岩结晶基底为地热能的利用提供了有利的条件。花岗岩基底由石英、斜长石、钾长石、黑云母、角闪石基质和少量榍石及氧化物组成（表 4 ）。 1987 — 2005 年间， Soultz 场地在地热能开采方面进行了大胆尝试。在 Soultz 开发了由 5 个钻孔组成的 EGS ，其中， GPK-2 、 GPK-3 和 GPK-4 组成了欧洲地热试点电站。 EPS-1 井为 2 227 m 花岗岩基底的勘探井， GPK-1 是一口致力于水力测试的 3 600 m 深勘探井， GPK-2 作为深度 5 100 m 的 160 ℃流体生产井，而 GPK-3 （ 5 100 m ）和 GPK-4 （ 5 260 m ）目前用作回注井 （温度为 70 ℃） ^[94] （图 4 ）。

EPS-1井的研究成果显示由三叠纪石灰岩、泥灰岩、白云岩和蒸发岩组成的盖层直接覆盖在上莱茵河地堑用于地热能源开发的裂缝性花岗岩结晶基底上 ，是Soultz的地热梯度非线性的主要原因 ^[93] 。Soultz地热储层的花岗岩由新鲜花岗岩（长石、斜长石、石英为主）、破碎的蚀变花岗岩（石英为主）、高度蚀变花岗岩3种类型组成，仅破碎的蚀变花岗岩起到流体循环作用。浅层地层（0～1 400 m）由沉积层组成，包含与正断层相关的热液蚀变和破碎带，在1 400～2 200 m深度段存在3 000条发育的裂缝 ^[95-96] ，花岗岩沿着这些断层和裂缝产生强烈蚀变，并且在三叠纪 ^[97] 时期沉积了粉红色砂岩、黏土灰岩和蒸发岩， 这些岩石组分导致地层水体中K、Ca、Li、Rb、Cs、As、Sr、Ba、Mn、Nd、U 以及Zn、Pb、Cu、Co、Cd、Sb 等重金属的富集 ^[98] 。空间上，位于莱茵河地堑西部的深地热井中存在的深部热卤水与下沉的大气降水进行混合环流 ^[99] 。因此在地热储层开发过程中，顺着裂缝延展方向运移的卤水与未蚀变的岩石表面产生大量地球化学—矿物蚀变，生成以苏云母、伊利石为主的两种蚀变相。这个过程发生的多次脉蚀变改变了花岗岩的岩石学和物化特性，包括本区原生矿物（斜长石、黑云母、角闪石和局部石英）完全溶蚀和次生矿物包括方解石 ^[100] 、黏土矿物（如云母和伊利石） ^[101] 和氧化物的形成。这些在裂缝表面的蚀变产物和矿物反应类型直接对裂缝的渗透性产生重大影响 ^[102] 。在井中还发现存在有来自表层沉积层油源岩的成熟型有机质浸渍，附着在基底岩石表面 ^[93] ， 进一步降低了储层裂隙的渗透率。

Soultz 的技术人员在总结 Fenton Hill 场地的成功经验基础上，应用了大量基于水力与化学的裂隙渗透率改良技术。 GPK-2 和 GPK-4 经水力改良后，产能提高了 20 倍， GPK-3 经有机酸解堵后产能恢复了 1.5 倍， 无负面影响； GPK-4 在增产层（ 500 ～ 650 m ）采用了土酸改良措施（ RMA ）后，裸眼井 10 m 内的裂隙区得到了清理，注入指数提高了 35% ，但地层出砂也逐渐增多 ^[103-104] 。许多室内研究也基于 Soultz 裂隙渗透率恢复的观测数据，根据钻屑、岩心分析，对人工裂隙内可溶矿物的填充机理与解堵原理进行了探究。

Andre 等 ^[105] 采用 FRACHEN 对 Soultz 裂隙中水— 岩反应过程进行了模拟，结果表明方解石是系统中最活跃的矿物，注水 1 800 h 后，方解石溶解会提升注水井 30% 的渗透率，并减低生产井 5% 的渗透率。

通过对方解石的裂隙封堵微观机理进行研究， Mcnamara 等 ^[106] 阐明了方解石发生的两种封闭机理： ①根据跨越整个裂缝宽度的单晶、孪晶方解石晶体的存在推断，方解石发生不对称共生生长；②通过化学和晶体方向作图，推断叶脉方解石向自由空间发生了三维联锁生长，形成 3D 连锁结构。这两种封闭机理是裂隙封闭矿物在细小裂隙中生长封闭裂隙，从而在更宽的裂隙中起到裂隙支护作用 ^[107-108] 。

Portier 等 ^[109] 对 Soultz 场地使用土酸解堵进行热—水—化学过程模拟，结果表明：酸液解堵体系是解除人工储层堵塞的有效途径。酸液解堵可以提高储层渗透率，尤其是注水井附近，生产能力均恢复到超过 0.3 L/(s · bar) ，模拟结果与 GPK-4 观测数据一致。

Farquharson 等 ^[110] 通过不同浓度、不同温度下盐酸的酸渗试验，研究了酸液在类似于 Soultz 场地储层花岗岩岩石的酸诱导恢复渗透率的潜力，结果表明酸液诱导恢复渗透率的潜力与岩性密切相关。酸液在对不同蚀变程度的花岗岩酸蚀后，未蚀变的花岗岩的孔隙度和渗透率均有增加；已严重蚀变的花岗岩的渗透率只有较小的提升；中度蚀变的花岗岩裂隙度增加的同时伴随着渗透率降低，并且渗透率增加或减少的幅度与初始流体流动特性有关 ^[111] 。

法国 Soultz 增强地热系统工程表明，换热流体在裂隙型花岗岩储层中循环导致岩体的渗透率降低， 可以通过混合解堵技术（脉冲循环＋有机酸酸液体系）恢复。储层性质和地层结构对试剂作用效果具有显著影响。传统土酸酸液解堵时，对致密的未蚀变花岗岩和重度蚀变花岗岩储层增产效果不明显，对中度蚀变花岗岩储层的渗透率具有明显恢复效果，但土酸作用距离短容易造成近井亏空，而采用低矿化度水进行双向循环，虽有利于维护裂隙连通性，保证储层的长期产能，但对裂隙渗透率的恢复效果又较差， 结合物—化混合解堵技术（脉冲循环＋有机酸酸液体系）可以弥补土酸酸液的作用距离短、管道腐蚀强和低矿化度水溶蚀率低的问题，保证解堵的高效。 Soultz EGS 系统井内的堵塞物以碳酸盐和铝硅酸盐沉淀为主，这些矿物容易由近井地区转移，向远井位置积聚，导致注水井近井区域在长期循环过程中孔隙度会有轻微提高，而远井渗透率会逐渐降低，所以 EGS 解堵研究中应该重点考虑远井部位的堵塞。当地层中含有机质（油储）时，人工裂隙内极有可能也会出现有机质造成的堵塞，因此在解堵前，应该对该地区的地质构造、地层构造、裂隙走向及连通情况、矿物组成等做适当评估，以提高解堵效率。

4.3 　日本Hijiori 场地

Hijiori 处在日本本州岛北部的山形县，所选试验场地与美国 Fenton Hill 类似，在日本 1.5 ～ 2.0 km 直径的 Hijiori 火山口南缘 ^[112] 。 Hijiori 干热岩项目于 1985 年开始， 2002 年结束。项目共钻获（ HDR-1 、 HDR-2a 、 HDR-3 、 SKG-2 ） 4 口井， 构建了 2 个不同深度的储层，井的垂直深度达到 1 800 ～ 2 300 m ， 均穿透了热液作用产生过强烈蚀变的白垩纪花岗闪长岩目标基底。

Hijiori 共进行了 3 次不同时长的循环实验，包括 3 个月时长的初期水力循环、 1 个月短期水力循环和从 2000 年 11 月— 2002 年 8 月进行的长期循环试验（ LTCT ）。 LTCT 试验是将 Nigamizu 河的水作为换热流体，注入裂隙型结晶岩储层，再抽出并循环使用。试验分两个阶段：①将 HDR-2a 和 HDR-3 作为生产井， HDR-1 作为注水井， SKG-2 作为监测井；②将 SKG-2 增设为注水井，与 HDR-1 的注射比由 1 ∶ 1 逐渐增至 1 ∶ 3 。对井筒与地面设备进行结垢检测，发现 HDR-2a 沉淀主要为厚重白色垢体， HDR-3 沉淀主要为厚重黑色垢体（图 5 ）。

在 EGS 系统地面换热装置中，不同部位垢体的主要成分差异巨大 ^[114] 。 HDR-2a 井旋转接头下部以碳酸钙垢（方解石和文石）为主，旋转接头处以文石为主，井内以方解石为主，含有少量无定形二氧化硅； HDR-3 井内以方解石和硬石膏为主，取样池中以无定形二氧化硅为主。

Jing 等 ^[115] 基于 FRACSIM 建立三维换热评价模型，对比了热弹性效应和水岩作用对 Hijiori 储层裂隙闭合的影响。结果表明，热弹性效应会导致裂隙高温岩石结构颗粒脱落，造成裂隙闭合，并且对温度越高或越深的储层，影响效果越明显；水岩作用造成的矿物堵塞主要发生在生产井附近的储层裂隙内，长期作用效果也比热弹性效应影响明显。

Yanagisawa 等 ^[113] 的研究结果表明，在具有双换热储层的 EGS 系统中，水岩作用会导致换热裂隙渗透率减小，但通过控制不同深度储层的注入水比例，能减缓裂隙储层堵塞的发生，提高岩体热量提取总量。

Hijiori增强地热系统的工程实例证明，在EGS系统中，堵塞现象发生的部位包括：深部人工热储层裂隙、注水与抽水井、地面管线、蓄水池等。地面部分垢体主要为碳酸盐垢和硅酸盐垢，而地下部分主要为矿物颗粒运移堵塞和次生矿物堵塞。在Hijiori项目长时间循环测试（LTCT）的第二阶段 ^[114] ，HDR-1、HDR-2a井内及近井区出现了大量石膏为主的矿物垢，HDR-1注入速率由20 kg/s降至16.7 kg/s，HDR-2a产能由8 kg/s降低至6 kg/s，采用混合解堵技术（脉冲循环＋土酸酸液体系）解堵作业后，成功将HDR-2a的产率提升了20%，HDR-1注入速率也恢复至13 kg/s，混合解堵技术在EGS解堵中表现出了巨大潜力。

4.4 　中国青海共和盆地

青海共和盆地处于秦岭—昆仑山脉结合部，周边均为断裂带隆起山地。盆地地质构造运动剧烈，印支—燕山期岩浆岩分布于整个盆地形成基底，基底埋深 1 000 ～ 2 000 m 。基底岩石以中粗黑云母花岗岩、中粗二长花岗岩、中粗花岗闪长岩为主 ^[116] 。盆地内沉积了 700 ～ 1 600 m 第四系湖相地层和上新统泥岩地层形成的盖层，起到了隔热保温的作用，对共和盆地地热系统的形成起到了积极的促进作用 ^[117] （图 6 ）。青海共和地区干热岩分布面积达到了 3 092.89 km ² ，折合为 6 303.05 × 10 ⁸ t 标准，该区地温梯度为 6.0 ～ 8.8 ℃ /100 m ，在 2 000 m 处就达到了 150 ℃，开采前景非常可观 ^[118] 。目前，青海盆地已有 5 口干热岩勘探井，包括 3 705 m 深度的 GR-1 井， 1 852 m 深度的 DR-2 井。这两口井的观测数据揭示了共和盆地的内部地层构造与各地层矿物组成，为后续地热开发关键性技术的突破提供了重要支撑。

马月花等 ^[119] 针对共和盆地及其东西两侧的两条 SN 向展布的构造岩浆隆起带的地热水化学特征进行研究，结果表明共和地区水样以 Na-Cl · HCO ₃ 及 NaCl 型水为主， Ca ²⁺ 、 Mg ²⁺ 相对较少，而 SO ₄ ^{2 －} 浓度略高， SO ₄ ^{2 －} 含量受到石膏溶解与岩石介质中矿物如黄铁矿氧化的影响。热储花岗岩会随着这些地热流体对周围岩石溶滤作用加剧而析出新的矿物，这些矿物以低溶解性矿物为主；初期裂隙中的硅酸盐矿物受到溶滤，使地热流体中 Al ³⁺ 浓度升高，形成水铝矿，随石英溶解，水铝矿转变为高岭石，当阳离子浓度较高时，又会生成对应的云母类矿物，最后进一步生成长石矿物，降低热储渗透率 ^[120] 。

庄亚芹等 ^[38] 进行了酸、碱化学试剂对青海共和盆地的花岗岩型干热岩的溶蚀效果研究，结果表明土酸、盐酸和 NaOH 均能够提高裂隙渗透率，但由于 NaOH 更针对岩石结构颗粒进行溶蚀，不宜作为解堵试剂，并且复合酸溶蚀裂隙矿物达到解堵的潜力明显优于单一酸（盐酸）和单一碱（ NaOH ） ^[121] 。

青海共和盆地的相关研究结果表明，深部地热解堵应优先考虑复合酸液解堵体系的研究。青海共和盆地 EGS 已于 2022 年 1 月成功实现我国首次干热岩试验性发电并网，中国地质调查局联合吉林大学基于青海共和盆地 GH01 井花岗岩岩心的室内高温高压反应釜和岩心流动仪、数值模拟技术的解堵试验正在进行中，高效缓蚀的解堵剂配方有待进一步研究开发。研究成果将有望应用于共和盆地干热岩可持续开发中，这对中国干热岩的开发利用具有指导意义。

5 　结论

1 ）在 EGS 系统中，堵塞类型主要包括物理堵塞和化学堵塞。物理堵塞以矿物颗粒运移堵塞、工程残余物堵塞、气体堵塞、团聚体堵塞为主；化学堵塞以次生矿物堵塞、酸敏堵塞为主。解堵研究应该重点关注矿物颗粒脱落运移堵塞和次生矿物堵塞。矿物颗粒脱落运移堵塞主要包括岩体结构颗粒脱落、原生矿物颗粒、完井残余矿物颗粒，这些矿物颗粒在人工裂隙内发生重新分布，造成裂隙细小孔喉封堵。次生矿物堵塞主要是水—岩反应过程中的生成物（方解石、石膏、绿泥石、高岭石、伊利石、蒙脱石、沸石、玉髓等），次生矿物在裂隙中生长并逐渐闭合裂隙，影响水力连通性。这两种堵塞类型可以通过物理、化学或物理—化学混合解堵技术解除。

2）物理解堵技术对矿物颗粒脱落运移造成的堵塞具有解堵效果，且以水力作用为主，流体回收返排作业方便，易于操作，但对于矿物类的堵塞作用效果不理想。化学解堵技术对于原生矿物与次生矿物的解堵效果与化学试剂性质直接相关。低矿化度水（超纯水、地矿化度地表水、去离子海水）由于溶蚀率低、成本高昂，不适宜作为解堵试剂，但能作为地热循环水，以提高EGS 使用寿命；碱性解堵试剂主要针对岩体结构颗粒（SiO ₂ ）进行溶蚀，会增加裂隙内脱离的矿物颗粒数量，引发进一步矿物颗粒运移堵塞，另外碱性解堵试剂对裂隙次生矿物（方解石、石膏、云母、绿泥石、高岭石、伊利石、蒙脱石、沸石、玉髓等）溶蚀率较低，二次反应生成物也不可避免。而酸性解堵试剂对矿物及岩体均能造成较大溶蚀，且次生矿物生成量少，具有研发价值。酸液解堵技术的核心在于酸液体系，包括：土酸、氟硼酸、有机复合酸、螯合酸液、泡沫酸、转向酸酸液体系，土酸、有机复合酸酸液体系的实地应用最多。土酸酸液体系容易造成近井地区亏空、脱砂，所以针对具有缓释效果的复合酸液体系（氟硼酸、有机复合酸、螯合酸液）的研究具有必要性。在解堵时，通常还需要避免对现有水力连通性良好的裂隙产生溶蚀，需要将酸液作用到堵塞发生区域，减少酸液漏失，故泡沫酸、转向酸酸液体系也是未来酸液技术发展的重要方向之一。

3 ）结合了物理解堵技术和化学解堵技术优点的混合解堵技术，能对矿物颗粒脱落运移堵塞与次生矿物均产生溶蚀效果，场地实验效果也较单一物理或化学解堵技术效果更为理想，混合解堵技术将成为未来最具潜力的 EGS 解堵技术。其发展将重点着眼于新型酸液的研发，为减少次生矿物生成量阻止二次反应进行，可以调整酸液组分（降低盐酸用量）或加入具有缓释性的无机盐（ AlCl ₃ ）；为提高酸液的缓释性增加酸液作用距离，可以降低主酸浓度、将主酸强酸替换为缓释酸或增加缓释剂；为达到自转向及易返排的特性，可以借鉴转向酸液的特性，研发耐高温发泡剂或易于返排的黏性凝胶，减少对现有储层裂隙及环境的破坏，降低返排作业难度，这些发展方向对酸液解堵剂的普及具有重要意义。