近些年来,中国高度重视碳减排,2021年两会首次将碳达峰、碳中和写入政府工作报告。地热能作为一种清洁环保可再生的新型能源得到大力开发利用,对助力我国实现2030年前碳达峰、2060年前碳中和的目标有望发挥重要作用。地热开发重要的环节是地热回灌,既可以有效处理地热尾水又能维持热储压力,但回灌尾水温度通常较低,会导致储层温度降低,甚至发生热突破。地热回灌涉及渗流场、温度场和应力场多物理场耦合的复杂过程,因此,热水力耦合过程研究是评估开采效率、预测开采井热突破时间、优化设计采灌方案的重要基础。地热开发通常以对井采灌系统为主,随着规模化开发,逐步形成群井开采模式,开展地热对井小尺度和群井大尺度的研究对于实际热储回灌工程具有重要意义。本文采用回灌示踪试验、理论分析和数值模拟等技术方法,开展由地热对井到群井系统的不同尺度研究,揭示低温尾水对井回灌条件下热储层热水力多场耦合作用机理,阐明研究区碳酸盐岩热储群井采灌下温度场的动态响应过程,预测分析不同采灌方案对地热田温度场的影响,为地热资源规模化开发提供科学支撑。主要结论如下:(1)低温尾水回灌导致碳酸盐岩热储发生热水力耦合过程。低温尾水回灌入储层改变了储层应力,储层岩体发生位移。运行初期,回灌侧储层压力明显增大,裂隙开度增大,渗透性增强,流速增大,对流换热效果明显,储层温度下降较快。储层温度降低,岩体遇冷收缩变形,也导致裂隙开度增大。随着采灌系统长期运行,储层温度、压力逐渐趋于稳定,储层渗透率变化幅度减小。回灌压力和回灌温度是影响热储温度的重要因素。(2)采灌量是维持热储长期性能的重要影响因素。增加采灌量会加速冷锋面运移,使开采井热突破时间提前。比开采深度更深的回灌可以有效延长热突破时间。地热规模化开发时,地热井数量多,不同采灌井之间会相互影响,发生明显的群井效应。(3)采灌井间距扩大可以有效延缓开采井热突破,保持储层温度的稳定性。研究区模拟结果表面,采灌井间距大于500m能明显延长开采井热突破时间。