吉林大学学报(地球科学版) ›› 2015, Vol. 45 ›› Issue (4): 1189-1197.doi: 10.13278/j.cnki.jjuese.201504205
李正伟1, 张延军1,2, 郭亮亮1, 金显鹏3
Li Zhengwei1, Zhang Yanjun1,2, Guo Liangliang1, Jin Xianpeng3
摘要:
干热岩是一种分布广泛且储量巨大的清洁能源,在干热岩开发的前期,合理预测场地的水热产出能力具有重要的意义.笔者根据松辽盆地北部莺深2井的实际地质资料,以石油压裂设计软件FRACPRO为手段,进行了压裂模拟.根据模拟得到裂缝几何形态与孔、渗的性质,通过自编程序修正水热耦合地质模型中的单元参数,并利用TOUGH2软件模拟换热过程.模拟结果显示:在本文采取的压裂方式下,该地区单条裂缝的最大生产流速为8 kg/s,系统流动阻抗由初始的0.74 MPa/(kg·s) 增加为第10年的2.72 MPa/(kg·s);系统运行10 a后,生产温度降低了5.5 ℃,系统的平均产热功率为2 930 kJ/s.通过人工改造,改善了天然储层的渗流能力,获得了持续稳定的水热产出,证明储层改造方式科学合理,但如何提高热储的质量生产流速仍需进一步研究.
中图分类号:
[1] 许天福,张延军,曾昭发,等. 增强型地热系统(干热岩)开发技术进展[J].科技导报,2012,30(32):42-45. Xu Tianfu, Zhang Yanjun, Zeng Zhaofa, et al. Technology Progress in an Enhanced Geothermal System (Hot Dry Rock)[J]. Science & Technology Review, 2012,30(32):42-45.[2] Zeng Y C, Wu N Y, Su Z, et al. Numerical Simulation of Heat Production Potential from Hot Dry Rock by Water Circulating through a Novel Single Vertical Fracture at Desert Peak Geothermal Field[J]. Energy,2013,63:268-282.[3] Abdul R S, Sheik S R, Tran N H, et al. Numerical Simulation of Fluid-Rock Coupling Heat Transfer in Naturally Fractured Geothermal System[J]. Applied Thermal Engineering,2011,31(10): 1600-1606.[4] Yang S Y,Yeh H D. Modeling Heat Extraction from Hot Dry Rock in a Multi-Well System[J]. Applied Thermal Engineering,2009,29(8/9): 1676-1681.[5] 宋阳,吴晓敏,胡珊,等. 二氧化碳在干热岩中换热及固化的数值模拟[J].工程热物理学报,2013,34(10):1902-1905. Song Yang, Wu Xiaomin, Hu Shan, et al. Numerical Simulation of Heat Transfer and Sequestration of CO2 in Hot Dry Rock[J]. Journal of Engineering Thermophysics,2013,34(10):1902-1905.[6] 王晓星,吴能友,张可霓,等.增强型地热系统开发过程中的多场耦合问题[J].水文地质工程地质,2012,39(2):126-130. Wang Xiaoxing, Wu Nengyou, Zhang Keni,et al. Multi-Field Coupling for Enhanced Geothermal System Development[J]. Hydrogeology & Engineering Geology,2012,39(2):126-130.[7] 陈继良,罗良,蒋方明. 热储周围岩石热补偿对增强型地热系统采热过程的影响[J].计算物理,2013,30(6):862-870. Chen Jiliang, Luo Liang, Jiang Fangming. Thermal Compensation of Rocks Encircling Heat Reservoir in Heat Extraction of Enhanced Geothermal System[J]. Chinese Journal of Computational Physics, 2013,30(6):862-870.[8] 雷宏武,金光荣,李佳琦,等. 松辽盆地增强型地热系统(EGS)地热能开发热-水动力耦合过程[J]. 吉林大学学报:地球科学版, 2014, 44(5): 1633-1646. Lei Hongwu, Jin Guangrong, Li Jiaqi, et al. Coupled Thermal-Hydrodynamic Processes for Geothermal Energy Exploitation in Enhanced Geothermal System at Songliao Basin, China[J]. Journal of Jilin University: Earth Science Edition, 2014, 44(5):1633-1646.[9] 汪集旸,胡圣标,庞忠和,等.中国大陆干热岩地热资源潜力评估[J].科技导报,2012,30(32):25-31. Wang Jiyang, Hu Shengbiao, Pang Zhonghe, et al. Estimate of Geothermal Resources Potential for Hot Dry Rock in the Continental Area of China[J]. Science & Technology Review, 2012,30(32):25-31.[10] 周庆华,冯子辉,门广田.松辽盆地北部徐家围子断陷现今地温特征及其与天然气生成关系研究[J].中国科学:D辑:地球科学,2007,37(增刊2):177-188. Zhou Qinghua, Feng Zihui, Men Guangtian. Research on Relationship Between Natural Gas Generation and Geothermal Characteristics in Xujiaweizi Depression Area in Northern Songliao Basin[J]. Science China: Series D: Earth Sciences,2007,37(Sup.2): 177-188.[11] Hofmann H, Babadagli T, Zimmermann G. Hot Water Generation for Oil Sands Processing from Enhanced Geothermal Systems: Process Simulation for Different Hydraulic Fracturing Scenarios[J]. Applied Energy, 2014, 113:524-547.[12] FRACPRO: Hydraulic Fracture Treatment Design and Analysis User' Manual Version 8.1[R]. Houston: Resources Engineering Systems, 2005.[13] 彪仿俊.水力压裂水平裂缝扩展的数值模拟研究.合肥:中国科学技术大学,2011. Biao Fangjun. A Numerical Simulation Study on Hydraulic Fracturing of Horizontal Fractures. Hefei: University of Science and Technology of China,2011.[14] Pruess K, Oldenburg C, Moridis G. TOUGH2 User's Guide Version 2.0. Berkeley:Lawrence Berkeley National Laboratory, 1999.[15] Brown D, Duteaux R, Kruger P, et al. Fluid Circulation and Heat Extraction from Engineered Geothermal Reservoirs[J]. Geothermics,1999,28:553-572.[16] Evans K. Enhanced/Engineered Geothermal System: An Introduction with Overviews of Deep Systems Built and Circulated to Date[C]//China Geothermal Development Forum. Beijing: Geological Publishing House,2010:395-418.[17] Pruess K. Enhanced Geothermal System (EGS) Using CO2 as Working Fluid:A Novel Approach for Generating Renewable Energy with Simultaneous Sequestration of Carbon[J]. Geothermics,2006,35:351-367.[18] Baria R, Baumgartner J, Rummel F, et al. HDR/HWR Reservoirs: Concepts, Understanding and Creation[J]. Geothermics,1999, 28: 533-552.[19] Garnish J D. Hot Dry Rock: A European Perspective//Proceedings of the Geothermal Research Council International Symposium on Geothermal Energy. Hawaii:Geothermal Research Council,1985:329-337.[20] Shock R A. An Economic Assessment of Hot Dry Rocks as an Energy Source for the UK[M]. Oxfordshire:Energy Technology Support Unit, Energy Technology Division, 1986. |
[1] | 殷长春, 杨志龙, 刘云鹤, 张博, 齐彦福, 曹晓月, 邱长凯, 蔡晶. 基于环形扫面测量的三维直流电阻率法任意各向异性模型响应特征[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2018, 48(3): 872-880. |
[2] | 马国庆, 孟庆发, 黄大年. 基于重力异常的松辽盆地构造特征识别[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2018, 48(2): 507-516. |
[3] | 蔡来星, 卢双舫, 肖国林, 王蛟, 吴志强, 郭兴伟, 侯方辉. 论优质源储耦合关系的控藏作用:对比松南致密油与松北致密气成藏条件[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2018, 48(1): 15-28. |
[4] | 阮大为, 李顺达, 毕亚强, 刘兴宇, 陈旭虎, 王兴源, 王可勇. 内蒙古阿尔哈达铅锌矿床构造控矿规律及深部成矿预测[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2017, 47(6): 1705-1716. |
[5] | 谭家华, 雷宏武. 基于GMS的三维TOUGH2模型及模拟[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2017, 47(4): 1229-1235. |
[6] | 尹崧宇, 赵大军, 周宇, 赵博. 超声波振动下非均匀岩石损伤过程数值模拟与试验[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2017, 47(2): 526-533. |
[7] | 鲍新华, 张宇, 李野, 吴永东, 马丹, 周广慧. 松辽盆地增强型地热系统开发选区评价[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2017, 47(2): 564-572. |
[8] | 高翔, 刘志宏, 聂志阳, 姚勇, 贾卧, 王超, 宋健. 松辽盆地大庆长垣形成时间的厘定及其地质意义[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2017, 47(1): 74-83. |
[9] | 姜艳娇, 孙建孟, 高建申, 邵维志, 迟秀荣, 柴细元. 低孔渗储层井周油藏侵入模拟及阵列感应电阻率校正方法[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2017, 47(1): 265-278. |
[10] | 林承焰, 曹铮, 任丽华, 张昌盛, 范瑞峰, 王叶, 邢新亚, 马晓兰. 松辽盆地南部大情字井向斜区葡萄花油层石油富集规律及成藏模式[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2016, 46(6): 1598-1610. |
[11] | 许天福, 袁益龙, 姜振蛟, 侯兆云, 冯波. 干热岩资源和增强型地热工程:国际经验和我国展望[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2016, 46(4): 1139-1152. |
[12] | 刘财, 杨宝俊, 冯晅, 单玄龙, 田有, 刘洋, 鹿琪, 刘才华, 杨冬, 王世煜. 论油气资源的多元勘探[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2016, 46(4): 1208-1220. |
[13] | 孙建国. 高频渐近散射理论及其在地球物理场数值模拟与反演成像中的应用——研究历史与研究现状概述以及若干新进展[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2016, 46(4): 1231-1259. |
[14] | 温志良, 姜福平, 钟长林, 姜雪飞, 王果谦, 齐岩. 松辽盆地东南隆起超大型油页岩矿床特征及成因[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2016, 46(3): 681-691. |
[15] | 王常明, 常高奇, 吴谦, 李文涛. 静压管桩桩-土作用机制及其竖向承载力确定方法[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2016, 46(3): 805-813. |
|