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] | 夏英杰, 陈华斌, 陈健, 姚明宇, 杨海. 不同施工参数下深层页岩水力压裂数值模拟[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(3): 924-936. |
| [2] | 涂君汕, 陈辉, 邓居智, 陈康, 李焱, 余辉. 水库堤坝对高密度电法的影响及校正技术[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(3): 1013-1025. |
| [3] | 张恩威, 孟庆涛, 唐佰强, 胡菲, 党微. 基于机器学习的TOC测井预测方法:以松辽盆地南部青山口组一段为例[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(3): 1062-1075. |
| [4] | 束龙仓, 位书静, 澈丽木格, 温中琦, 刘波. 西辽河平原生态输水的地下水响应及不确定性量化[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(2): 647-660. |
| [5] | 陈晨, 李宏达, 姜升, 许振华, 侯星澜, 张山岭, 钟秀平. 干热岩闭环地热系统井壁稳定及热能提取方法[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(1): 327-341. |
| [6] | 黄兴国, 翁央央, 韩丽. 基于广义递归卷积的孔隙黏弹地震波正演模拟[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(1): 377-385. |
| [7] | 冯波, 谢一平, 田海龙, 封官宏, 杨金钢. 基于GIS-MCDA的松辽盆地南部中央坳陷区咸水层CO2地质封存适宜性评价[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(6): 1981-2000. |
| [8] | 周柳湘, 余思琴, 陈俊华, 刘城, 陈义, 张鑫鑫, . 潜孔锤与冲击钻机联合钻进工艺成孔碎岩过程数值模拟[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(5): 1608-1618. |
| [9] | 季金礁, 边伟华, 唐华风, 李元哲, 王璞珺. 松辽盆地莺山断陷营城组凝灰熔岩微观孔隙特征[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(4): 1051-1060. |
| [10] | 朱建峰, 张美华, 冷庆磊, 刘玉虎, 栾颖. 松辽盆地查干花次凹火山岩构造裂缝及应力场[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(3): 745-757. |
| [11] | 王常东, 郝晓飞, 杨东光, 宁君, 翁海蛟, 严兆彬, 张韶华, 武飞. 松辽盆地南部新生代辉绿岩及其与砂岩型铀成矿的关系[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(3): 775-788. |
| [12] | 苑成旺, 张敏, 张少龙, 秦磊, 郭海洋, 墨海滢, 信旸. 长春地铁基坑支护结构变形与地表沉降特征[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(3): 879-892. |
| [13] | 于子望, 卢帅屹, 白林, 郑天琪. CO2地质封存岩石力学问题研究进展[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(3): 930-942. |
| [14] | 仝立华, 单玄龙, 张家强, 李锋, 石磊, 李耀华, 徐银波, 刘衍彤. 松辽盆地西部斜坡带中南部大岗地区上白垩统油砂含油性特征 [J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(2): 363-374. |
| [15] | 程瑶, 陆丹丹, 赵龙飞. 微波加热油页岩储层的热响应 [J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(2): 387-400. |
|