李义曼，庞忠和†

（1. 中国科学院地质与地球物理研究所，页岩气与地质工程重点实验室，北京 100029；2. 中国科学院地球科学研究院，北京 100029）

0 前 言

结垢是地热流体开发利用中存在的主要问题之一。根据化学热力学原理，开采过程中，地热流体从储层到井口，温度和压力发生变化，从而导致矿物的溶解度也发生变化，部分矿物将会因过饱和而从流体中沉淀出来，堵塞井孔或者管道[1]。沉淀物的主要类型是硅垢、钙垢和含铁的垢等。钙垢一般发生于井筒内的沸腾点附近，硅垢形成于废水排放阶段，含铁垢物则与火山气体进入地热系统有关[2]。到底会产生哪种垢主要取决于储层流体化学特征以及相应的地球化学过程。通常硅垢多产生于高温地热系统（一般高于180℃，如冰岛、菲律宾、印尼、新西兰等），而钙垢在中低温地热系统中比较常见。在中国喜马拉雅构造带上的高温地热系统中，钙垢却是其开发利用的主要问题之一。作为中国第一个地热电站，羊八井的钙垢非常严重，基本上1～2 d就需要利用机械除垢来维持正常运行；而那曲地热电站因为严重的结垢问题自1999年就关闭了。中石化新星石油公司在川西钻取的地热井在不到一周的试验阶段，几乎就被钙垢完全堵塞，以致其不能被正常使用[3]。

为了避免或者抑制地热开发利用中的钙垢，首先要弄清楚其形成的主要过程及当温度，压力发生变化时，碳酸钙的溶解沉淀规律以及钙垢发生的深度和范围。……