基于嵌入式离散裂缝模型的增强型地热系统热—流—力—化耦合分析

摘要：

增强型地热系统(以下简称EGS)在长期取热过程中会受到流(Hydraulic)、热(Thermal)、力(Mechanical)、化(Chemical)等多种物理场的综合作用影响.虽然嵌入式离散裂缝模型(以下简称EDFM)能够有效模拟裂缝型储层中流场、温度场、力场和浓度场的变化,但目前基于EDFM的热—流—力—化(以下简称THMC)四场耦合的相关研究和认识还不足.在考虑储层非均质性、物性参数变化和水—岩反应的基础上,基于EDFM建立了裂缝型储层的THMC四场耦合模型,对EGS运行过程中的流场、温度场、位移场和浓度场的时空演化进行了模拟分析.研究结果表明:①当基岩渗透率较低时,开采温度下降缓慢,EGS可维持较长年限的较高开采温度,但渗透率较低时会造成开采井质量流率减小,进而影响净取热功率;②当裂缝渗透率或裂缝开度发生改变时,EGS均可维持一定年限的较高温度稳定输出,随后出现不同幅度的下降,但当裂缝渗透率增大到一定值或者裂缝开度减小到一定值时,改变裂缝参数对开采温度的影响减弱;③当EGS运行 40 年时,采用变物性流体比采用常物性流体计算的开采温度偏低 22℃,而考虑水—岩反应的开采温度偏低了 15℃,储层平均孔隙度值增大 12.5%.结论认为:①在对长期运行的EGS进行研究时,应综合考虑储层岩石参数、注入流体物性以及水—岩反应等因素的影响;②未来应考虑储层其他矿物组分的化学反应、力学变形对流—热—化三场影响的双向耦合,以便为EGS储层的工程开发和利用提供更准确、可靠的预测.

关键词：增强型地热系统、嵌入式离散裂缝模型、热—流—力—化耦合模型、裂缝型储层、水—岩反应、热开采、影响因素、数值模拟

所属期刊栏目：43

分类号：P618.13;TE348;S

资助基金：国家自然科学基金;能源高效清洁利用全国重点实验室开放基金课题

在线出版日期：2023-08-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共13页

页码：126-138