【摘 要】
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增强型地热系统是一种成熟的干热岩型地热能开发系统,即将大量流体泵入目标地层,在注采井间形成一定规模的复杂裂缝网络,增强热储层的改造体积和传热面积,从而开采地下热能。研究温差作用下裂缝导流能力变化趋势,探究裂缝面性质对采热规律影响,能够加深对增强型地热系统高效开发的认识。本文通过开展花岗岩基础性质测试,获得基础热力学参数随温度变化规律;同时探究低温流体作用于高温岩石后,温度对岩石微观和宏观力学性质的
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增强型地热系统是一种成熟的干热岩型地热能开发系统,即将大量流体泵入目标地层,在注采井间形成一定规模的复杂裂缝网络,增强热储层的改造体积和传热面积,从而开采地下热能。研究温差作用下裂缝导流能力变化趋势,探究裂缝面性质对采热规律影响,能够加深对增强型地热系统高效开发的认识。本文通过开展花岗岩基础性质测试,获得基础热力学参数随温度变化规律;同时探究低温流体作用于高温岩石后,温度对岩石微观和宏观力学性质的影响;进行花岗岩裂缝导流能力实验,研究剪切错位裂缝导流能力随温度的变化规律;不同粒径支撑剂及铺砂浓度对温度处理后裂缝导流能力的影响;通过数值模拟方法,研究不同导流能力和注采井距的采热效果。研究结果表明:花岗岩岩样经过25℃至500℃的温度热处理后,岩样微裂隙增多,孔隙度从0.71%增大到1.26%,渗透率从8.10×10-18 m~2增大到18.47×10-18 m~2;抗压强度从127.29 MPa降低至95.36 MPa,弹性模量从32.95 GPa降低至21.25 GPa,泊松比从0.286增加至0.423。缝面的硬度、弹性模量大小随着处理温度升高逐渐降低,硬度变化范围为3.78～10.26 GPa,弹性模量变化范围为87.3～49.8 GPa。剪切裂缝表面轮廓有较强的随机性,在粗糙度相差不大时,裂缝在大剪切错位条件下更易形成较大的导流能力,裂缝处理温度越高导流能力降低程度越大。在增大支撑剂粒径的同时,保证足够的支撑剂浓度,可有效增大裂缝导流能力,但换热过程温差越大,导流能力下降程度越大。在数值模拟中,裂缝导流能力较低时,不同导流能力裂缝出口温度相同;导流能力达到30 D·cm后,随着生产时间的增加,产出温度逐渐降低。生产过程中,注采井距越长,裂缝内整体温度和出口温度越高,生产井附近温度场变化越小,产出的储层热量越多,利于生产。
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